UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNO FACOLTÀ DI INGEGNERIA

CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA PER

L’AMBIENTE E IL TERRITORIO

RELAZIONE CASO DI STUDIO

USING GROUND BASED RADAR

INTERFEROMETRY DURING EMERGENCY: THE

CASE OF A3 MOTORWAY (CALABRIA REGION,

ITALY) THREATENED BY A LANDSLIDEC. Del Ventisette, E. Intrieri, G. Luzi, N. Casagli, R. Fanti, and D. Leva

DOCENTE STUDENTE

Prof. Ing. Michele Calvello Raffaella Bruno

Matr. 0622500146

Anno Accademico 2013 / 2014

Sommario

1.Illustrazione del caso di studio 11.1La tecnica GB - InSAR 3

2.Presentazione del lavoro scientifico sviluppato dagli autori 52.1I risultati del GB – InSAR 52.2L’influenza delle piogge sul movimento della frana 9

3.Analisi critica del lavoro 13

4.Bibliografia 14

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1. Illustrazione del caso di studio

Tra il mese di dicembre 2008 e gennaio 2009 in Italia, soprattutto

meridionale, si sono registrati valori delle precipitazioni superiori alle medie

stagionali, rispettivamente 146,0 mm e 188,6 mm. Le intense piogge non

hanno fatto altro che aggravare una situazione idrogeologica già critica

culminata, il 30 gennaio 2009, in un movimento di massa mai rilevato prima

nei pressi del viadotto di Santa Trada nel comune di Villa San Giovanni. La

frana ha causato la chiusura di un tratto dell’autostrada A3

(Figura 1.1) nonostante non minacciasse direttamente la carreggiata, tuttavia

il completo collasso del fronte avrebbe potuto investire i pilastri del viadotto

causando gravissimi danni. Il fenomeno non è stato classificato né come nuovo

né come riattivazione per assenza di dati storici.

Figura 1.1: Frana di Santa Trada vicino al viadotto dell’A3

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Raffaella Bruno 0622500146

Tuttavia l’area di interesse risulta, secondo il “Piano di Assetto

Idrogeologico” e de l’“Inventario dei Fenomeni Franosi in Italia”, sede di

diverse frane. Da un punto di vista geologico, quest’area è caratterizzata da

micascisti paleozoici e Augen gneiss ricoperti da biotite pleistocenica e

muscovite con sabbie pleistoceniche e conglomerati. Dal punto di vista

morfologico il bacino di Santa Trada vede a destra del torrente rilievi di circa

700 m s. l. m. e di 600 m s. l. m. a sinistra. La frana di Santa Trada ha una

altezza di 100 m e una larghezza di 90 m, l’inclinazione iniziale era il 25-30°

fino a raggiungere i 40°, il suo spessore è stimato fra i 3 e i 5 m. Le foto

seguenti (Figura 1.2) propongono la sua evoluzione dal 1 febbraio al 12 marzo

2009. Subito dopo l’evento franoso, il 31 gennaio, è stato installato un sistema

GB – InSAR e appena dopo 48 ore dal verificarsi della frana è stata avviata la

campagna di monitoraggio, durata fino al 24 aprile quando lo stato di

emergenza venne dichiarato concluso.

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Capitolo I Illustrazione del caso di

studio

Figura 1.2: Evoluzione della frana di Santa Trada

1.1 La tecnica GB - InSAR

Il sistema GB – InSAR è stato scelto per il monitoraggio della frana di

Santa Trada, per le sue potenzialità come strumento di telerilevamento

remoto.

Tra i vantaggi ricordiamo:

La possibilità di evitare di accedere all’area da monitorare,

perché impossibile o pericolosa;

L’insensibilità ai disturbi ed alle interferenze presenti nell’area

di misura;

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Raffaella Bruno 0622500146

La possibilità di generare mappe estese di spostamento, con alta

precisione e risoluzione spazio – temporale, in qualsiasi

condizione di illuminazione o atmosferica;

L’estrema velocità di installazione del sistema, da 1 a 2 ore;

L’alto livello di disponibilità del sistema con funzionamento in

continuo 24 ore al giorno, 7 giorni su 7 e 365 giorni all’anno;

L’elevata frequenza di acquisizione delle immagini, fino a

un’immagine ogni 6 – 7 minuti.

Nel caso di studio, l’apparecchiatura GB – InSAR, attuata dalla Ellegi –

LisaLab srl, è stata installata davanti al pendio, sulla autostrada (Figura 1.3).

Figura 1.3: Installazione GB - InSAR

Il suo principio di funzionamento si basa sulla valutazione della

differenza di fase interferometria tra due immagini complesse sequenziali

acquisite, pixel per pixel. In questo modo è possibile stimare lo spostamento e

successivamente generare delle mappe di deformazione superficiale o di

elevazione digitale.

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2. Presentazione del lavoro scientifico sviluppato

dagli autori

Grazie alle sequenze di mappe di deformazione fornite dal GB – InSAR

gli autori hanno studiato l’evoluzione temporale della frana e hanno valutato i

volumi di materiale coinvolti. Sono stati anche messi in relazione questi dati

con quelli della piovosità per valutare l’influenza delle precipitazioni

sull’attività della frana al fine di una previsione accurata degli scenari di

rischio necessari per adottare dei piani di emergenza.

2.1 I risultati del GB – InSAR

Secondo le mappe raccolte durante la campagna di monitoraggio (Figura

2.4), la zona instabile ha un’estensione di 6000 m2, per un volume di materiale

complessivo variabile tra i 18000 e i 30000 m3. La frana è stata suddivisa in

tre zone caratterizzate da comportamenti differenti in termini di dinamiche e

spostamento cumulato, e denominate: settore superiore, settore occidentale e

settore orientale (Figura 2.5). A questo punto sono stati ipotizzati due possibili

scenari di rischi futuri:

La frana potrebbe evolvere come una serie di piccoli crolli che

non causerebbero disagi al transito autostradale ma potrebbero

bloccare una strada secondaria;

La frana collasserebbe nel suo complesso danneggiando i pilastri

del viadotto e potrebbe generare una diga di detriti sulla

Fiumara di Santa Trada.

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Raffaella Bruno 0622500146

Figura 2.4: Mappa di spostamento

Figura 2.5: Foto della frana dal GB – InSAR. A e B aree stabili; C frana a NW; D e E aree instabili; F autostrada. 1 – settore superiore; 2 – settore orientale 3 – settore occidentale.

Inoltre nel settore superiore sono stati selezionati sei punti per

estrapolare il profilo temporale dello spostamento e della velocità (Figura 2.6)

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Capitolo II Presentazione del lavoro scientifico sviluppato dagli autori

Figura 2.6: Diagramma spostamento – tempo e velocità – tempo

Durante la campagna di monitoraggio sono state rilevate chiaramente

diverse fasi di accelerazione che sono riassunte in Tabella 2.1.

Tabella 2.1: Diagramma spostamento – tempo e velocità – tempo

Data Velocità [mm/h]

01/02/09 – 05/02/09 5.5 (media)

Fino al 14/02/09 14 (massima)

01/03/09Forte accelerazione

seguita da una riduzione della velocità

21/03/09Forte accelerazione

seguita da una riduzione della velocità

01/04/09 – 29/04/09 0.5 (media)

Grazie alle mappe di spostamento cumulativo (Figura 2.7), in un arco

temporale di 7 giorni, sono state anche misurate le deformazioni massime

competenti ogni settore (Tabella 2.2).

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Raffaella Bruno 0622500146

Figura 2.7: Mappa di spostamento cumulativo. (a) 02/02/09–09/02/09; (b) 06/02/09–13/02/09; (c) 13/02/09–20/02/09; (d) 20/02/09–27/02/09; (e) 20/03/09–27/03/09;

(f) 17/04/09–24/04/09.

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Capitolo II Presentazione del lavoro scientifico sviluppato dagli autori

Tabella 2.2: Massima deformazione del settore

Settore Spostamento [mm]

Superiore 800

Orientale 750

Occidentale 950

2.2 L’influenza delle piogge sul movimento della frana

Per uno dei sei punti utilizzati per ricavare i diagrammi di Figura 2.6, si

è effettuato un confronto tra gli spostamenti e le precipitazioni (Figura 2.8).

Come si vede dalla Figura 2.8 le prime due settimane sono caratterizzate da

più di 96 mm di precipitazioni cumulate, durante questo periodo la frana ha

raggiunto una velocità di 140 mm/day. Atri due temporali si sono verificati tra

il 4 e il 7 marzo (30,6 mm in 72 h) e tra il 20 e il 22 marzo (39,6 mm in 51h).

L’ultima precipitazione forte si è avuta tra il 12 e il 14 aprile ma non ha

influenzato la frana, questo perché lo spostamento dipende dalla durata della

precipitazione. Inoltre, un confronto tra la cinematica della frana e gli eventi di

pioggia mostra come l’accelerazione della frana, individuata dal cambio di

pendenza della curva, avvenga con ritardi differenti. Questo può essere

spiegato riferendosi al diagramma di Figura 2.9, che mette a confronto lo

spostamento cumulato con le piogge verificatesi nei tre giorni antecedenti e

ovvio che il ritardo nell’accelerazione della frana risulta proporzionale alla

pioggia antecedente.

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Raffaella Bruno 0622500146

Figura 2.8: Confronto tra spostamento e precipitazioni cumulate - tempo

Figura 2.9: Confronto tra spostamento cumulato e precipitazioni di 3 giorni antecedenti - tempo

Durante la campagna, infine, si è osservato che anche l’area a NW della

frana di Santa Trada è fratturata in più punti (Figura 2.5, C). Questa frana a

differenza di quella monitorata rappresenta una minaccia diretta per

l’autostrada A3. Per questo motivo l’analisi con il GB – InSAR è stata effettuata

anche per quest’area, nonostante l’apparecchiatura non si trovasse in

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Capitolo II Presentazione del lavoro scientifico sviluppato dagli autori

posizione ottimale rispetto al pendio, ed ha restituito come massimo

spostamento cumulato circa 5 mm (Figura 2.10).

Figura 2.10: Mappa di spostamento 04/02/09 - 04/04/09

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3. Analisi critica del lavoro

Il sistema di monitoraggio delle frane in condizioni di emergenza deve

garantire flessibilità e capacità di monitorare in tempo reale affinché le

autorità locali possano gestire al meglio le emergenze e attivare prontamente i

sistemi di allarme. Per questo il sistema GB – InSAR è stato scelto dagli autori

per lo studio dell’area instabile di Santa Trada, rispetto al monitoraggio

tradizionale (GPS e/o stazione totale) o al sistema InSAR satellitare.

Il lavoro degli autori, secondo il mio parere, è stato svolto con cura ed

attenzione sia per quanto riguarda il monitoraggio della frana di Santa Trada

nel suo complesso, giungendo a due diversi scenari di rischio futuro; sia per

l’individuazione e il monitoraggio di altre criticità della zona, come la frana

posizionata a NW rispetto all’area di studio. Un primo problema nel

monitoraggio effettuato potrebbe essere identificato nella scelta dei punti

monitorati, infatti da questa scelta saranno stati molto influenzati i risultati

ottenuti. Inoltre data le scarse informazioni sull’origine della frana, ritengo che

effettuare delle indagini sul campo, per tracciare un profilo stratigrafico,

individuare le superfici di scorrimento ed eventuali falde, sarebbe stato molto

utile. Ciò che, inoltre, gli autori non hanno sottolineato è che nel caso in cui si

venga ad innescare la frana di dimensioni maggiori, il flusso di detriti potrebbe

formare una diga sul ruscello “Fiumara di Santa Trada”, che nel tempo

potrebbe instabilizzarsi e poi raggiungere la frazione di Cannitello, in

particolare il rione Porticello, causando gravi danni. Gli autori non hanno,

quindi, ipotizzato questo terzo scenario di rischio. Infine, non si è pensato di

continuare il monitoraggio in quell’area ma ci si è limitati al periodo di

emergenza. Cosa accadrà quando altri eventi piovosi eccezionali si

abbatteranno su quell’area? Le autorità locali e la Protezione Civile saranno in

grado di gestire un’emergenza di questo tipo?

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4. Bibliografia

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2. Barla, G., Antolini, F., Barla, M., Mensi, E., and Piovano, G.: Monitoring of the

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4. Casagli, N., Tibaldi, A., Merri, A., Del Ventisette, C., Apuani, T., Guerri, L., Fortuny-

Guasch, J., and Tarchi, D.: Deformation of Stromboli Volcano (Italy) during the

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7. Luzi, G., Pieraccini M., Mecatti D., Noferini L., Macaluso G., Galgaro A., and Atzeni

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