2. STATO DELL’ARTE DELLE CONOSCENZE NEL SETTORE
2.1 Le colate detritiche
2.1.2 Fattori predisponenti l’innesco delle colate detritiche
Figura 2.1.3 – Schema rappresentativo di un’onda di colata detritica (modificato da Pierson, 1986). 2.1.2 Fattori predisponenti l’innesco delle colate detritiche Secondo un’analisi condotta da Marchi e D’Agostino (2004) su una serie di eventi storici registrati nelle Alpi Orientali, più del 70% delle colate detritiche ha interessato bacini di estensione inferiore a 5 km2.
Le condizioni necessarie affinché si verifichi l’innesco di una colata detritica sono fondamentalmente l’elevata pendenza, la presenza di un sufficiente volume di materiale detritico di granulometria eterogenea da mobilizzare e il raggiungimento di una soglia critica di precipitazione (o, in alternativa, sufficiente disponibilità di acqua, proveniente ad esempio dallo scioglimento delle nevi, dal cedimento di un invaso, ecc.). Secondo Sidle et al. (1985) la pendenza predisponente l’innesco deve essere superiore ai 25° (47%), mentre per Clark (1987) deve essere compresa in un intervallo del 26‐45%. Questi valori vanno considerati come puramente indicativi, dal momento che le pendenze necessarie all’innesco delle colate dipendono anche dalle caratteristiche geolitologiche locali. Sebbene l’innesco delle colate possa avvenire anche a pendenze maggiori, ciò accade di rado, probabilmente a causa delle condizioni sfavorevoli all’accumulo di un sufficiente volume di detrito (Johnson e McCuen, 1996).
Diversi autori hanno messo in relazione diversi parametri relativi alle precipitazioni per determinare soglie empiriche minime per l’innesco delle colate. Queste relazioni, spesso valide solamente per le regioni di provenienza della base di dati o per aree che presentano caratteristiche simili, prendono generalmente in considerazione la durata e l’intensità delle
precipitazioni. Un esempio a carattere generale è quello proposto da Caine (1980), basato su dati raccolti in tutto il mondo: 14.82 . [Eq. 2.1.2] dove I rappresenta l’intensità di pioggia espressa in mm h‐1 e D la durata in ore.
Al pioneristico lavoro di Caine (1980) sono seguiti altri studi che hanno analizzato la relazione tra intensità e durata delle precipitazioni, per determinare da un punto di vista statistico le soglie critiche di innesco di fenomeni di dissesto idrogeologico quali, nella fattispecie, frane superficiali e colate detritiche (Guzzetti et al., 2008). L’interesse delle analisi è rivolto, in particolare, allo sviluppo di sistemi di previsione (sia nello spazio che nel tempo) e di allerta in tempo reale delle condizioni che potrebbero portare all’innesco dei fenomeni di dissesto considerati (Jackob et al., 2012; Staley, 2013).
Tra i fattori predisponenti l’innesco delle colate detritiche e altri fenomeni di dissesto idrogeologico ci sono gli incendi e, in generale, la rimozione della copertura vegetazionale, aspetto destabilizzante per quello che riguarda la stabilizzazione meccanica dei versanti e la regimazione dei deflussi superficiali e sotterranei (Cazorzi e Merci, 2008; Bischetti et al., 2009, Bischetti e D’Agostino, 2010; Blasone, 2010, Gentile et al., 2010). La mobilizzazione del materiale detritico e la sua evoluzione in colata detritica è infatti legata alle condizioni di instabilità dovute all’incremento della pressione interstiziale dell’acqua nei pori del suolo e all’insorgere del trasporto di sedimento da parte del deflusso superficiale (Sidle et al., 1985).
Riguardo alla presenza di sufficienti volumi di materiale detritico da mobilizzare, va considerato il processo di ricarica del sedimento, generalmente opera dell’erosione e della disgregazione dei versanti in roccia (Fig. 2.1.4). Diversi studi evidenziano l’esistenza di una stagionalità dei processi di ricarica del sedimento (Theule et al., 2012). Il sedimento proveniente dai versanti , accumulatosi durante la stagione invernale a seguito di crolli e valanghe nei canali della rete idrografica di primo ordine, viene trasferito nei rami di ordine superiore a seguito degli eventi meteorici primaverili ed estivi; il materiale accumulatosi può eventualmente venire mobilizzato da intense precipitazioni nella stagione estivo‐autunnale sotto forma di colate detritiche più consistenti di quelle necessarie alla ricarica dei rami di ordine inferiore. Lo schema descritto è ovviamente un modello concettuale, la cui attendibilità è condizionata dalle caratteristiche del bacino idrografico considerato e dei relativi eventi meteorici.
Figura 2.1.4 – Crollo di materiale roccioso osservato nella parte alta (principale sorgente di sedimento) del Torrente Moscardo il giorno 27/10/2011.
La variabilità spaziale dei processi all’interno del bacino è schematizzata nel grafico di Figura 2.1.5, ed è condizionata dal rapporto tra la pendenza locale e l’estensione dell’area contribuente a monte. Secondo Montgomery e Foufoula‐Georgiou (1993) e Marchi (2006b), è possibile distinguere tratti della rete idrografica nei quali le colate detritiche costituiscono il processo di trasporto dominante e altri tratti interessati esclusivamente da piene idriche associate a trasporto solido.
Figura 2.1.5 – Variabilità spaziale dei processi all’interno di un bacino, in relazione all’area contribuente e alla pendenza locale. L’andamento della linea che segna il passaggio fra le diverse parti del grafico può variare a seconda delle condizioni del bacino (da Montgomery e Foufoula‐Georgiou, 1993).
Normalmente, una volta innescatasi, la colata detritica si sviluppa percorrendo il collettore principale della rete idrografica. Lungo il suo percorso, la colata esercita un’azione erosiva nei confronti del fondo e delle sponde. Come si può osservare in Figura 2.1.6, a questa azione erosiva spesso si associa la deposizione di materiale lungo gli argini laterali. Tale aspetto è riconducibile ad un debordamento laterale del fronte di colata, caratterizzato da profondità di flusso maggiori rispetto al resto dell’onda di colata. I relativi depositi sono generalmente caratterizzati o da inversione granulometrica (con materiale di dimensioni maggiori in superficie e di dimensioni più fini alla base), oppure dall’assenza di un gradiente verticale di distribuzione granulometrica (Coussot e Meunier, 1996).
Figura 2.1.6 – Depositi di colata detritica in forma di argini laterali (Torrente Moscardo, 17/10/2012).
L’arresto della colata solitamente avviene in prossimità del conoide di deiezione, principalmente a causa della riduzione della pendenza, della mancanza di confinamento del flusso e della perdita d’acqua da parte della colata. I fattori elencati possono essere presenti singolarmente oppure in combinazione tra loro, tuttavia ciascuno di essi comporta una separazione dell’acqua dal volume della colata, aspetto che comporta un cambiamento delle caratteristiche reologiche del flusso e la conseguente diminuzione di velocità, che si conclude con l’arresto e la deposizione (VanDine, 1996). Le forme che i depositi possono assumere sono spesso caratterizzate da lobi singoli o multipli nei quali si ripartisce il flusso. La granulometria dei depositi, comunque funzione delle caratteristiche litologiche del materiale, è solitamente eterogenea, con massi e ciottoli immersi in una matrice fine.
2.2 Morfometria