La colata detritica si può riassumere come il prodotto di tre fenomeni fisici diversi:
- Trasformazione della precipitazione in deflusso superficiale
- Movimentazione del materiale solido presente sul fondo del canale da parte del deflusso superficiale, con formazione di una corrente solido-liquida
- Propagazione verso valle della corrente solido-liquida
Per descrivere adeguatamente questo processo complesso sono necessari quindi tre modelli, un modello idrologico o afflussi-deflussi, un modello di innesco per determinare l’idrogramma solido- liquido e un modello idraulico di propagazione della colata.
Per la modellazione delle colate di detrito e la creazione delle mappe di pericolosità si è utilizzato il software Weezard (Webgis modelling and hazard assessment for mountain flows: an integrated
system in cloud) seguendo le simulazioni tramite lo studio API che sta lavorando alla
riperimetrazione delle aree a pericolosità idrogeologica per conto del comune di Borca di Cadore.
Weezard è uno strumento di modellazione integrata per lo studio di eventi alluvionali estremi, sviluppato da Trilogis s.r.l. in collaborazione con il gruppo di ricerca del prof. Rosatti (DICAM – UniTN). Il software nasce dall’integrazione tra il modello matematico fisicamente basato TRENT2D per la simulazione 2D di piene iper-concentrate e colate di detriti e Terra3, un client WebGIS innovativo e versatile per la visualizzazione e la gestione dei dati territoriali.
Trent2D è un modello bidimensionale per la simulazione di piene iperconcentrate e colate detritiche. Il modello descrive la mistura solido-liquida con un approccio bifasico. Inoltre, l’elevazione del fondo può variare in base alla dinamica della mistura: in questo modo vengono rappresentati anche i processi di erosione e deposito. (Armanini, Fraccarollo, & Rosatti, 2009)
41 Il sistema principale comprende 4 equazioni alle derivate parziali fortemente non lineari con presenza di termini non conservativi: questo rende l’utilizzo di TREND2D complesso e di conseguenza richiede un alto costo computazionale e un’elevata potenza di calcolo.
Il modello richiede due tipologie di input:
• Dati geografici, da gestire con un sistema informativo territoriale (GIS), costituiti dal modello digitale del terreno relativo all’area di studio, a cui si possono aggiungere anche ortofoto o shapefile tematici per migliorarne le prestazioni.
• Dati idrologici, costituiti dall’idrogramma del deflusso liquido fornito dalle stazioni di misura per i bacini dove sono installate, altrimenti viene calcolato a partire da dati di precipitazione tramite un opportuno modello afflussi-deflussi. I dati di precipitazione si possono stimare dalle curve di intensità-durata-frequenza (IDF).
Inseriti questi input il modello produce come output delle mappe che descrivono l’evoluzione nello spazio e nel tempo delle variabili principali: profondità del flusso, velocità, erosione, depositi e concentrazione.
42 Per rendere il modello user-friendly e favorirne la diffusione, è stata sviluppata una SDI (Spatial Data Infrastructure) con servizi di elaborazione, per integrare le tecnologie per la gestione e la visualizzazione delle informazioni geografiche (WebGIS Terra3) con il modello TRENT2D. L’ambiente di lavoro, così sviluppato, permette una gestione intuitiva, una visualizzazione ed analisi quantitativa dei dati di input e di output del modello matematico e grazie all’utilizzo di un server dedicato supera il problema del costo computazionale. (Zorzi, Rosatti, Zugliani, Rizzi, & Piffer, 2016)
Per favorirne la diffusione, il modello è stato dotato di una procedura che consente di effettuare la mappatura del rischio, ottenendo così uno strumento versatile e completo da utilizzare nella valutazione del rischio.
La modellazione matematica può essere utilizzata per analizzare eventi passati o verificare l’efficacia degli interventi di difesa, ma trova largo impiego anche nella mappatura della pericolosità dei fenomeni torrentizi. Le mappe di pericolosità individuano e classificano le zone potenzialmente interessate dal fenomeno in funzione dell’intensità e della probabilità di accadimento.
Una metodologia di mappatura molto efficace ed ampiamente diffusa a livello internazionale è quella di Buwal, che mappa il pericolo a partire da tre diversi scenari, ciascuno con la propria probabilità di accadimento e i propri livelli d’intensità (Heinimann , Hollenstein, Kienholz, Krummenacher, & Mani, 1998).
È da notare che questa metodologia non considera solo i singoli eventi passati ma privilegia un approccio probabilistico, in cui la rappresentatività degli scenari viene definita in ottica previsionale.
Per mappare la pericolosità H si utilizzano codici e colori definiti dalle autorità locali. In questo caso il software fa riferimento ai valori soglia indicati nella delibera DGP 2759 del 22/12/2006. (Tabella 5). Ciascuna classe è separata dalle altre in base al superamento di valori soglia delle grandezze di riferimento.
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Tabella 5 Definizione delle classi di pericolosità secondo la delibera DGP 2759 del 22/12/2006
Le grandezze indicatrici del pericolo sono le seguenti:
• h [m] è il tirante liquido e/o solido fuori dall’alveo
• v [m/s] è la velocità del flusso fuori alveo
• vh [m2/s] rappresenta la portata unitaria, o la forza di trascinamento
• M [m] è lo spessore dei detriti fuori alveo
• d è la profondità dell’erosione in alveo
Viene poi considerata l’intensità del fenomeno in base alla potenzialità distruttiva dell’evento. Si individuano tre classi di intensità sulla base del livello del danno prodotto o producibile; ad intensità basse corrispondono eventi che causano danni minori alle strutture e infrastrutture con interruzione temporanea delle relative funzionalità, per intensità medie si fa riferimento a gravi danni a strutture e infrastrutture e danni alle persone, mentre con intensità elevate si intende la perdita di vite umane e distruzione di strutture e infrastrutture (Tabella 6).
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Tabella 6 Intensità dei fenomeni torrentizi con significativo trasporto solido secondo la delibera DGP 2759 del 22/12/2006
Il livello di intensità di un evento si stabilisce sulla base di valori di profondità del flusso detritico, velocità della corrente fuori dall’alveo e spessore dei detriti.
Dalle soglie di intensità si può passare alle soglie di probabilità di accadimento di un evento, facendo riferimento a una serie temporale di osservazioni e al tempo di ritorno dell’evento, ovvero all’intervallo di anni che intercorre tra due successive manifestazioni aventi caratteristiche analoghe.
Dai valori massimi delle variabili ottenuti dal modello, per ogni cella della matrice con cui è rappresentata la zona di studio si può costruire una mappa delle classi di intensità per ognuno dei tempi di ritorno, assegnando ad ogni cella un valore di intensità (elevata, media, bassa).
È possibile quindi costruire le mappe di pericolosità associate ad ogni tempo di ritorno, facendo riferimento alla matrice in Figura 17. (Provincia autonoma di Trento)
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Figura 17 Matrice che definisce la carta della pericolosità per un’assegnata probabilità
Per le celle a due colori, come ad esempio la numero 2 e la numero 6, l’assegnazione della classe di pericolosità è dubbia e vanno fatte delle ipotesi caso per caso, considerando il valore minore o quello maggiore.
Con il software Weezard si sono svolte le simulazioni di eventi di colata detritica per i tempi di ritorno di 30, 100 e 300 anni. Il dominio è stato suddiviso in 5 parti, per ognuna delle quali sono state eseguite le tre simulazioni relative ai tempi di ritorno. Per i risultati delle simulazioni si rimanda al capitolo 6.
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4 Il rischio allo stato attuale
Gli strumenti di pianificazione di emergenza sono un asset fondamentale per definire il rischio a livello locale e forniscono al sindaco e ai cittadini una maggiore conoscenza e consapevolezza del territorio che li circonda. L’esistenza di una procedura da eseguire punto per punto al verificarsi di un’emergenza fornisce al sindaco una “to do list” che comprende tutte le azioni studiate per ridurre al minimo l’impatto dell’evento sul territorio e garantire l’incolumità degli abitanti.
L’idea alla base della pianificazione di emergenza è quella di far sì che la probabilità di perdere un bene in condizioni normali sia la stessa di quella in condizioni di evento calamitoso. Per ottenere questo risultato è necessaria una profonda conoscenza del territorio e la collaborazione dei diversi attori, tra cui sindaco, volontari di protezione civile, tecnici esperti nei diversi ambiti e i cittadini stessi. Inoltre, le revisioni e gli aggiornamenti del piano comunale di protezione civile sono fondamentali per garantire un corretto adattamento ai cambiamenti del territorio e per migliorare i contenuti in base agli eventi passati.
In questo capitolo si analizzano gli strumenti di pianificazione esistenti e si indicano le misure di mitigazione del rischio strutturali e non strutturali presenti e in progetto, al fine di ottenere un quadro completo di come viene affrontato il rischio da colata detritica a Borca di Cadore.