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5 ANALISI DEGLI EFFETTI DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI SULL’INSTABILITA’ DI VERSANTE

5.2.2 Legge di infiltrazione e Risposta della falda alle precipitazioni– Soglie di allerta

In questo modo ipotizzando che l’acqua che arriva alla falda si trasformi immediatamente in storage, cioè l’acqua immagazzinata dalla falda, e che le altre componenti (evapotraspirazione, deflusso alla base, ecc.) in questo breve periodo di tempo siano nulle, si può calcolare il valore della ricarica, cioè dell’acqua che arriva alla falda:

R = P - Pe

Questa ipotesi coincide con quella del metodo Water-Table Fluctuation, che quindi può essere applicato per calcolare la variazione della falda Δh corrispondente a quel valore di ricarica R:

Δh = 𝑅 𝑆

I valori dello specific yield dipendono dalla tipologia di terreno (vedasi la Tabella 14 per i valori adottati nel presente studio, tratti da Tabella 6).

Tabella 14: Valori dello specific yield utilizzati nelle analisi

Terreno Sy

[ - ] [ - ] Ghiai 0,23 Sabbia 0,26 Limo 0,08 Argilla 0,02

Così fissato il valore di Δh si possono ricavare le combinazioni (i; d) di eventi piovosi che portano a quella determinata variazione di falda per ogni tipologia di materiale, cioè l’insieme delle combinazioni intensità-durata delle precipitazioni che danno tale apporto di acqua al terreno.

Come nel paragrafo delle analisi geomeccaniche dei pendii anche in questa sezione le analisi sono state suddivise in base al tipo del materiale.

In particolare, la procedura seguita per ottenere le condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda è stata quella inizialmente di fissare dei Δh (variazioni della falda), noti i quali, attraverso il metodo WTF, è possibile ricavare le ricariche ad essi associati, cioè le quantità di acqua che devono arrivare alla falda affinchè si verifichino quelle determinate variazioni in soggiacenza.

R = Δh ∗ 𝑆

Infine partendo dalle ricariche sono state costruite delle curve con condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costanti. Quest’ultimo passaggio è stato effettuato tramite il metodo del Curve Number, che consente di correlare la pioggia “lorda”, cioè quella misurata dai pluviometri, con il quantitativo di acqua che effettivamente si infiltra nel terreno ed arriva alla falda.

𝑅 = ℎ − ℎ → ℎ = 𝑅 + ℎ

Ricordando che “R” è l’acqua che ricarica la falda, “h” è l’altezza lorda della pioggia e “hN” è il deflusso superficiale, quindi “h-hN” rappresenta l’altezza dell’acqua infiltrata.

Quindi sostituendo la formula del Curve Number:

ℎ = 𝑅 + ℎ = 𝑅 + (ℎ − 𝐼 ) ℎ − 𝐼 + 𝑆

Infine nota la “h”, altezza della pioggia lorda, è possibile ricostruire le combinazioni di intensità e durata che portano tale quantitativo di acqua, utilizzando la seguente formula:

𝑖 ∙ 𝑑 = ℎ

GHIAIA

Come si può osservare dal grafico in Figura 67, sono state create delle curve con condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh, che caratterizza tutta la curva. Quindi su questo grafico possono essere inserite delle precipitazioni, in base ad intensità e durata, e in base a dove si trova tale punto si può determinare quale sia la variazione della falda corrispondente.

Figura 67: Condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh per pendii in ghiaia (Δh=10;20;50;100 cm)

Un altro modo di leggere questo grafico può essere quello che dato un determinato punto, associato ad una precipitazione, se esso si trova al di sopra di una determinata curva (Δhi) allora tutti i pendii che sono soggetti ad instabilità se la variazione della falda è maggiore a Δhi saranno a rischio collasso.

Queste curve dipendono dalle proprietà del terreno in termini di legge di infiltrazione, infatti sono state ricavate combinando il metodo del Curve Number e quello WTF.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240

Intensità [mm/h]

Durata [h]

Soglia di allerta ΔH= 10cm Soglia di allerta ΔH= 20cm Soglia di allerta ΔH= 50cm Soglia di allerta ΔH= 100cm

Δh=10cm Δh=20cm Δh=50cm Δh=100cm

SABBIA

Come si può osservare dal grafico in Figura 68, sono state create delle curve con condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh, che caratterizza tutta la curva. Quindi su questo grafico possono essere inserite delle precipitazioni, in base ad intensità e durata, e in base a dove si tra tale punto si può determinare quale sia la variazione della falda corrispondente.

Figura 68: Condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh per pendii in sabbia (Δh=10;20;50;100 cm)

Un altro modo di leggere questo grafico può essere quello che dato un determinato punto, associato ad una precipitazione, se esso si trova al di sopra di una determinata curva (Δhi) allora tutti i pendii che sono soggetti ad instabilità se la variazione della falda è maggiore a Δhi saranno a rischio collasso.

Queste curve dipendono dalle proprietà del terreno in termini di legge di infiltrazione, infatti sono state ricavate combinando il metodo del Curve Number e quello WTF.

Come si può notare rispetto al grafico in Figura 67 (Ghiaia) le curve della sabbia, a parità di Δh sono più alte e quindi i pendii in sabbia risultano secondo questa considerazione più sicuri relativamente all’infiltrazione. Ciò accade poiché nel metodo WTF lo specific yield della sabbia risulta essere maggiore rispetto a quello della ghiaia quindi a parità di Δh della falda la quantità di acqua che deve arrivare alla falda (ricarica) nei pendii in sabbia è maggiore rispetto a quelli in ghiaia.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240

Intensità [mm/h]

Durata [h]

curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=10cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=20cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=50cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=100cm

Δh=10cm Δh=20cm Δh=50cm Δh=100cm

LIMO

Come si può osservare dal grafico in Figura 69, sono state create delle curve con condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh, che caratterizza tutta la curva. Quindi su questo grafico possono essere inserite delle precipitazioni, in base ad intensità e durata, e in base a dove si tra tale punto si può determinare quale sia la variazione della falda corrispondente.

Figura 69: Condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh per pendii in limo (Δh=10;20;50;100 cm)

Un altro modo di leggere questo grafico può essere quello che dato un determinato punto, associato ad una precipitazione, se esso si trova al di sopra di una determinata curva (Δhi) allora tutti i pendii che sono soggetti ad instabilità se la variazione della falda è maggiore a Δhi saranno a rischio collasso.

Queste curve dipendono dalle proprietà del terreno in termini di legge di infiltrazione, infatti sono state ricavate combinando il metodo del Curve Number e quello WTF.

Come si può notare rispetto ai grafici in Figura 67 (Ghiaia) e Figura 68 (Sabbia) le curve del limo, a parità di Δh sono più basse e quindi i pendii in limo risultano secondo questa considerazione meno sicuri relativamente all’infiltrazione. Ciò accade poiché nel metodo WTF lo specific yield del limo risulta essere minore rispetto a quello della ghiaia e della sabbia quindi a parità di Δh della falda la quantità di acqua che deve arrivare alla falda (ricarica) nei pendii in limo è minore rispetto a quelli in ghiaia e sabbia.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240

Intensità [mm/h]

Durata [h]

curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=10cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=20cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=50cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=100cm

Δh=10cm Δh=20cm Δh=50cm Δh=100cm

ARGILLA

Come si può osservare dal grafico in Figura 70, sono state create delle curve con condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh, che caratterizza tutta la curva. Quindi su questo grafico possono essere inserite delle precipitazioni, in base ad intensità e durata, e in base a dove si tra tale punto si può determinare quale sia la variazione della falda corrispondente.

Figura 70: Condizioni (i; d) di eventi piovosi che portano ad una determinata variazione di falda costante Δh per pendii in argilla (Δh=10;20;50;100 cm)

Un altro modo di leggere questo grafico può essere quello che dato un determinato punto, associato ad una precipitazione, se esso si trova al di sopra di una determinata curva (Δhi) allora tutti i pendii che sono soggetti ad instabilità se la variazione della falda è maggiore a Δhi saranno a rischio collasso.

Queste curve dipendono dalle proprietà del terreno in termini di legge di infiltrazione, infatti sono state ricavate combinando il metodo del Curve Number e quello WTF.

Come si può notare rispetto ai grafici precedenti le curve dell’argilla, a parità di Δh sono più basse e quindi i pendii in argilla risultano secondo questa considerazione meno sicuri relativamente all’infiltrazione. Ciò accade poiché nel metodo WTF lo specific yield dell’argilla risulta essere il più basso tra i materiali analizzati e quindi nei pendii in argilla a parità di Δh della falda la quantità di acqua che deve arrivare alla falda (ricarica) è minore rispetto a quelli in ghiaia, sabbia e limo.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240

Intensità [mm/h]

Durata [h]

curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=10cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=20cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=50cm curva con condizioni (i; d) di eventi piovosi tali per cui ΔH=100cm

Δh=10cm Δh=20cm Δh=50cm Δh=100cm