CAPITOLO 6 REALIZZAZIONE DELLA CARTA DI INSTABILITA’ DEI VERSANTI ATTRAVERSO L’UTILIZZO DI TECNICHE G.I.S.

CAPITOLO 6

REALIZZAZIONE DELLA CARTA DI INSTABILITA’

DEI VERSANTI ATTRAVERSO L’UTILIZZO DI

TECNICHE G.I.S.

In letteratura sono presenti diversi metodi per effettuare l’analisi di stabilità dei versanti tramite l’utilizzo di tecnologie GIS (Sistema Informativo Geografico). In generale i metodi per realizzare una carta della stabilità potenziale dei versanti si dividono in metodi diretti ed indiretti(Carrara et al. 1995). I primi si basano sulle osservazioni fatte dall’operatore, sulla cartografia geomorfologica e geologica e sono dunque fortemente condizionate dalla capacità dell’operatore stesso (Verstappen H. T. 1983; Hansen A. et al. 1995).

I metodi indiretti si dividono in euristico e statistico. Nei metodi euristici i fattori di instabilità vengono scelti e valutati in base all’influenza che si presume possano assumere nel predisporre fenomeni di gravitativi. Nel metodo statistico o probabilistico ciascun fattore che concorre all’instabilità dei versanti viene confrontato con la distribuzione areale dei movimenti passati e presenti.

Nell’approccio di tipo statistico le tecniche più investigate sono l’analisi condizionale (Yin & Yan, 1988; Clerici et al 1993 e 2002; Van Western, 1993; Chung et al.,1995; Noti, 1998) e multivariata (Reger, 1979;Carrara, 1983 e 1989; Carrara et al., 1991, 1992,1995; Guzetti, 1993; Clerici & Dall’Olio, 1995; Mark & Ellen, 1995) che si differenziano per la procedura utilizzata.

In questo lavoro è stata utilizzata sia l’analisi condizionale (univariata) che statistica multivariata; queste analisi hanno permesso di valutare in maniera statistica oggettiva l’influenza dei vari fattori predisponesti considerati nei confronti dei dissesti e di ottenere in ultimo un elaborato che permette di suddividere il territorio in esame in aree con diversa propensione al dissesto(Federici et al. 2005).

I fattori predisponesti l’instabilità considerati in questo lavoro sono: 1. Caratteristiche litologico-tecniche

3. Esposizione dei versanti 4. Distanza dai corsi d’acqua 5. Uso del suolo

L’aclività e le caratteristiche litologico-tecniche sono sempre stati considerati in letteratura come fattori predisponenti il franamento, in quanto solitamente la propensione al dissesto tende ad aumentare in corrispondenza di terreni s. l. con caratteristiche geomeccaniche scadenti e con elevata acclività.

Per quanto riguarda l’esposizione dei versanti, questa può determinare condizioni termiche e di umidità particolari che possono riflettersi sullo stato di addensamento delle coperture e determinare un peggioramento delle caratteristiche geomeccaniche degli ammassi.

La distanza dai corsi d’acqua è stata considerata in quanto, soprattutto nell’area di Barga i corsi d’acqua, impostati sui depositi fluvio-lacustri, operano una continua erosione al piede dei versanti.

Infine l’uso del suolo è stato preso in considerazione in quanto, sia lo stato di degrado in cui versano alcune zone, sia l’operato dell’uomo possono talvolta alterare l’equilibrio in cui si trovano i pendii.

Nell’ambito dell’analisi statistica, vista la profonda diversità sia geologica che geomorfologica tra l’area di Barga e di Gallicano, si è ritenuto più appropriato effettuare l’analisi univariata e multivariata in maniera distinta per le due zone

6.1 ANALISI STATISTICA CONDIZIONALE

L’analisi condizionale permette di valutare i maniera univariata i fattori predisponenti considerati (variabili) attraverso il confronto con i dissesti (Reichenbach et al. 2002).

Questo approccio porta alla suddivisione dell’area di studio in domini omogenei, Unità di Condizioni Uniche (UCU, Unique Conditions Units), caratterizzati da combinazioni uniche delle classi prese in considerazione (Chung et al. 1995). Ogni variabile è stata suddivisa in classi, attraverso l’attribuzione di codici unici, in funzione della loro influenza sull’instabilità dei versanti. Questo è stato possibile attraverso l’analisi spaziale, in ambiente GIS, di ogni fattore considerato

con la carta inventario delle frane, che ha permesso di determinare un parametro chiamato Densità di Dissesto e definito dal rapporto tra le aree in frana e l’area rappresentativia di una classe in cui il parametro considerato è stato suddiviso. A questo punto le carte tematiche relative ad ogni fattore sono state sovrapposte con un’apposita funzione del GIS, individuando così le UCU, le cui dimensioni e numero sono strettamente dipendenti dal criterio usato per classificare i fattori considerati nell’analisi.

Il numero massimo possibile delle UCU è dato dal prodotto del numero delle classi in cui sono state suddivise tutte le variabili. Ad esempio nell’elemento Gallicano sono stati considerati quattro fattori: uso del suolo, acclività, litologico-tecnico e il l’esposizione dei versanti, rispettivamente suddivisi in sei, tre, cinque e tre classi; il numero massimo di domini sarà dato da:

NMAX = 6 x 3 x 5 x 3 = 270

Va notato però che non tutte le combinazioni possibili caratterizzano l’area di studio; in questo caso le ULT presenti sono 211.

Infine la carta delle UCU è stata intersecata, sempre attraverso l’analisi spaziale, con la carta inventario dei fenomeni franosi in modo da calcolare la Densità di Dissesto per ogni UCU. Tale valore rappresenta la frequenza di frana (rapporto tra le aree realmente in frana per una determinata tematica e l’area della tematica stessa) di ogni UCU che per il teorema di Bayes (Morgan, 1968) è assimilabile alla probabilità del verificarsi delle frane stesse; sempre secondo l’autore ciascuna frequenza mostra la probabilità di accadimento di un evento futuro a tempo infinito.

Alla fine le UCU, utilizzando metodi di classificazione automatica, mediante algoritmi in ArcView GIS 3.2 (Natural Breakes), sono state suddivise, in maniera oggettiva, in cinque classi di instabilità (molto bassa, bassa, media, alta, molto alta), in funzione della Densità di Dissesto determinata per ogni dominio omogeneo.

6.1.1 Elaborazione delle carte tematiche: area di Gallicano

Carta inventario dei fenomeni franosi

A Partire dalla carta geomorfologica realizzata è stata creata una carta degli elementi di dissesto; tali elementi sono stati vettorializzati distinguendo, dove possibile, il corpo di frana e l’area di scarpata.

Ogni elemento è stato acquisito come tematismo poligonale, a cui è stato associato un database contenente informazioni relative alla tipologia di movimento.

Dal database è stata ricavata la carta inventario dei fenomeni franosi (figura 6.1), utilizzata principalmente come parametro di confronto per valutare l’importanza dei vari fattori nell’ingenerare fenomeni di instabilità.

Nella zona di Gallicano la quasi totalità delle frane è rappresentata da una tipologia di movimento classificata come scorrimento planare, per questo motivo, non si è ritenuto opportuno valutare la suscettività di frana per distinte tipologie. Per quanto riguarda le frane classificate come crollo e scorrimento-colata, sono state prese in considerazione solo le superfici di scarpata, in quanto l’area di accumulo rappresenta una zona con condizioni differenti da quella di generazione di movimento.

0 500 m

Edific

i

Scarpate di crollo Corpi e sca

rpate di scivo lamen to pla n are Scarpate di Scorrimento-colata

Corpi e corone di frana

N

Carta litologico-tecnica

Questacarta tematica è il risultato, in formato vettoriale, del rilevamento ltologico-tecnico effettuato nell’area di Gallcano.

Per ciascuna U.L.T. vengono indicati, l’area in frana (1 pixel = 100 m2) e l’area totale; attraverso questi valori è stata poi calcolata la Densità di Dissesto (DD%) (tabella 6.1).

ULT DD% pixel ULT pixel in frana F1 s3-4 t2 0,159447 15052 24 C1 r5-6 0,25974 385 1 E1-2 a2-4 t2-3 1,602564 312 5 B2 r4 d5 c1-2 2,020202 99 2 A r2 d3-4 4,010349 2319 93 B2 r5-6 d5 c4 5,909264 2623 155 B2 r2 d4-5 c3-4 6,446895 8888 573 B2 r3 d4-5 c3-4 6,756272 16740 1131 C3 r5-6 d4 c4 7,348813 3919 288 E1-2 a1-2 t2 7,802051 2243 175 B2 r3 d4 c4-5 10,44482 6587 688 A r3 d5 c4 10,49383 324 34 E2 a1-2 t2 13,09524 2436 319 B4 r2-3 p5-6 d5 c4-5 14,59227 2563 374 B3 r2 d3-4 c3-4 14,95327 107 16 A r3 d3-4 c4-5 15,53073 1790 278 Bc r5-6 d4-5 c4-5 17,67956 181 32 B5 r5-6 d5 c4-5 18,83562 2336 440

Tabella 6.1: schema per il calcolo della Densità di Dissesto per le U.L.T.

Da questa prima analisi, come mostrato dall’istogramma della figura 6.2 si può notare come vi sia un legame tra la Densità di Dissesto e le U.L.T considerate; elevate percentuali di Densità di Dissesto (18%) coincidono con U.L.T a caratteristiche geomeccaniche scadenti, quali CCV2 (Bc r5-6 d4-5 c4-5) e STO (B5 r5-6 d5 c4-5), che risultano caratterizzate sia da una elevata componente politica (> 75%) che da un’alta fatturazione.

Densità di Dissesto % 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 F1 s 3-4 t2 C1 r5-6 E 1-2 a1-2- a2-4 t2 -3 B2 r4 d5 c 1-2 A r2 d3-4 B2 r5 -6 d 5 c4 B2 r2 d 4-5 c 3-4 B2 r3 d4 -5 c 3-4 C3 r 5-6 d4 c 4 E 1-2 a1 -2 t2 b2 r3 d4 c 4-5 A r3 d5 c4 E2 a1-2 t2 B4 r2-3 p5-6 d 5 c4 -5 B3 r2 d3 -4 c 3-4 A r3 d3-4 c 4-5 Bc r5-6 d4-5 c4 -5 B5 r 5-6 d5 c 4-5 ULT DD%

Figura 6.2: istogramma delle DD% relative alle U.L.T.

Al diminuire della percentuale di Densità di Dissesto corrisponde un’aumanto della qualità delle caratteristiche litologico-tecniche; ad una densità di Dissesto < 2% corrispondono , oltre alle alluvioni recenti e attuali (E1-2 a2-4 t2-3) ed i depositi terrazzati (F1 s3-4 t2), la formazione del Calcare massiccio (A r2 d3-4) che oltre a presentarsi poco fratturato, possiede un’elevata resistenza.

In questo caso, vista la distribuzione dei dissesti e l’elevato numero di classi, si è ritenuto più opportuno distinguere le U.L.T. in cinque classi fondamentali (tabella 6.2).

ULT CODICI F1 s3-4 t2 C1 r5-6 E1-2 a2-4 t2-3 B2 r4 d5 c1-2 A r2 d3-4 1 B2 r5-6 d5 c4 B2 r2 d4-5 c3-4 B2 r3 d4-5 c3-4 C3 r5-6 d4 c4 E1-2 a1-2 t2 2 B2 r3 d4 c4-5 A r3 d5 c4 3 E2 a1-2 t2 B4 r2-3 p5-6 d5 c4-5 B3 r2 d3-4 c3-4 A r3 d3-4 c4-5 4 Bc r5-6 d4-5 c4-5 B5 r5-6 d5 c4-5 5

Tabella 6.2: classi delle U.L.T. e relativi codici unici, utilizzati nella valutazione dell’instabilità dei versanti.

O 500 m

N

Classi litologico-tecniche

Figura 6.3: carta litologico-tecnica ottenuta attraverso l’utilizzo di tecnologie GIS.

La carta dell’utilizzo del suolo è stata realizzata attraverso adattamento mediante foto-interpretazione e verifica in campagna della classificazione adottata dal Progetto CORINE Land Cover scala 1: 100.000.

L’area di studio comprende sette classi dell’utilizzo del suolo del progetto CORINE:

- Tessuto urbano discontinuo (112): spazi caratterizzati dalla presenza di edifici e superfici a copertura artificiale, in cui coesistono anche zone con da vegetazione e suolo nudo, che occupano in maniera discontinua aree non trascurabili. Gli edifici e le superfici a copertura artificiale coprono dal 50 all’80% della superficie totale.

- Prati stabili (231): Superfici a copertura erbacea densa, rappresentate essenzialmente da graminacee, non soggette a rotazione. Ne fanno parte i prati permanenti, temporanei e le marcite. Sono comprese inoltre aree con siepi.

- Sistemi culturali e particellari complessi (242): Mosaico di piccoli appezzamenti con varie culture annuali, prati stabili e culture permanenti, occupanti ciascuno meno del 75% della superficie totale delle unità. - Aree prevalentemente occupate da culture agrarie con presenza di spazi

naturali importanti (243): le culture agrarie occupano un’area compresa tra il 25 ed il 75% della superficie totale, la restante area occupata da formazioni vegetali naturali,boschi, lane, cespuglietti, bacini d’acqua, rocce nude ecc.

- Boschi di latifoglie (311): formazioni vegetali costituite principalmente da alberi, ma anche da cespugli e arbusti, nelle quali dominano le specie forestali a latifoglie (maggiore del 75% dell’area).

- Boschi misti (313): formazioni vegetali costituite principalmente da alberi, ma anche da cespugli e arbusti, dove non dominano né le latifoglie, né le conifere.

- Ambiente di sponda fluviale (331): sabbie e ciottoli di ambiente fluviale anche a regime torrentizio; questa classe nell’area di studio risponde alle alluvioni prodotte dal fiume Serchio.

Attraverso il rapporto percentuale tra area in frana ed area totale è stata calcolata la Densità di Dissesto (tabella 6.3)

Sigla Uso DD% pixel

classe

pixel in frana

331 amb. sponda fluviale 0 265 0

112 urbano 0,926135 8854 82

231 prati stabili 3,31825 663 22

243 coltivazioni + vegetazione disc 6,223565 4965 309

311 boschi di latifoglie 7,148341 35169 2514

313 boschi misti 7,641855 13112 1002

242 coltivazioni complesse 11,89585 5876 699

Tabella 6.3: schema per il calcolo della Densità di Dissesto

Dall’istogramma della figura 6.4 si nota come la classe a maggior densità di Dissesto è rappresentata dalle coltivazioni complesse, ossia aree in cuivegetazione spontanea, in evidente stato di degrado, si alterna a piccoli appezzamenti di culture agrarie in cui l’attività umana può aver influenzato i deflussi idrici delle acque superficiali. Va messo in evidenza però, come tale unità sia rappresentata da una piccola area, se confrontata con quella occupata dai baschi misti e di latifoglie. In queste aree, il concentrarsi di fenomeni franosi,sicuramente da ricondursi allostato di abbandono in cui versano le coperture boschive e alla degradazione delle opere di regimazione delle acque superficiali.

Infine, come è lecito aspettarsi, le classi che risultano poco o non correlabili con i fenomeni di instabiltà sono rappresentate dall’ambiente di sponda fluviale e dal tessuto urbano discontinuo.

Densità di Dissesto 0 2 4 6 8 10 12 14 amb. Spo nda fluvi ale urba no prat i sta bili colti vazi oni + veg etaz ione dis c bosc hi d i lat ifogl ie bosc hi m isti colti vazi oni c ompl esse

Uso del suolo DD%

Figura 6.4: istogramma della DD% relativa alle classi dell’utilizzo del suolo.

La carta dell’uso del suolo è stata riclassificata, sia in funzione della DD%; il risultato è stato quello ottenere sei classi dell’utilizzo del suolo(tabella 6.4), come mostrato nella relativa carta (figura 6.5).

USO DEL SUOLO CODICI

amb. Sponda fluviale

urbano 10

prati stabili 20

coltivazioni + vegetazione disc 30

boschi di latifoglie 40

boschi misti 50

coltivazioni complesse 60

Tabella 6.4: classi dell’utilizzo del suolo e relativi codici unici, considerate nella valutazione dell’instabilità dei versati.

O 500 m

Classi dell’utilizzo del suolo

N

Carta delle pendenze

La carta delle pendenze è stata ottenuta direttamente dal Modello Altimetrico Digitale (DEM, Digital Elevation Model), attraverso un’apposita funzione del GIS. Il DEM (con celle quadrate di lato 10 m) a sua volta è stato ricavato a pertire dalla base topografica in formato vettoriale, attraverso l’interpolazione delle curve di livello e dei punti quotati.

Attraverso l’intersezione di questo tematismo con la carta inventario delle frane è stato possibile determinata la densità di Dissesto (tabella 6.5).

0-7,65 1,104156 14219 157 7,65-15,32 5,109662 8435 431 15,32-22,95 9,621507 14135 1360 22,95-30,60 9,467416 14777 1399 30,604-38,25 7,223886 11019 796 38,25-45,90 7,539451 5133 387 45,90-53,55 7,972441 1016 81 53,55-61,20 11,60714 112 13 61,20-68,85 6,896552 58 4

Pendenza DD% pixel classe pixel in frana

Tabella 6.5: schema per il calcolo della Densità di Dissesto, per ogni classe di pendenza determinata.

Sulla base poi dei valori della DD%, come visibile nell’istogramma di figura 6.6, le classi di pendenza ricavate dal modello DEM, sono state raggruppate in tre classi (tabella 6.6). I motivi di questo accorpamento riguardano il fatto che le aree con pendenza maggiore di 30° corrispondono a meno del 10% del territorio totale, in particolare la classe 53-61° in cui abbiamo il picco di Densità di Dissesto più elevato rappresenta un’area di poco superiore ad 1Km2.

Le pendenze più rappresentative dell’area di studio sono comprese tra 15° e 30°, ed è proprio in questo intervallo che si concentrano la maggior parte delle frane. Queste pendenze risultano spesso caratterizzate da formazioni con caratteristiche litotecniche scadenti (Scaglia toscana, Diaspri, depositi fluvio lacustri), che risultano maggiormente degradabili.

Densità di Dissesto 0 2 4 6 8 10 12 14 0-7, 65 7,65 -15, 32 15,3 2-22 ,95 22,9 5-30 ,60 30,6 04-3 8,25 38,2 5-45 ,90 45,9 0-53 ,55 53,5 5-61 ,20 61,2 0-68 ,85 Pendenza DD%

Figura 6.6: istogramma della DD% relativa alle classi di pendeza ricavate dal DEM.

PENDENZA CODICI

0-15,32 100

15,32-30,60 200

>30,60 300

Tabella 6.6: classi dell’utilizzo del suolo e codici unici considerati nella valutazione dell’instabilità dei versati.

Di seguito viene mostrata la carta delle pendenze riclassificata in funzione della Densità di Dissesto (figura 6.7).

O 500 m

N

Classi di pendenza

Carta dell’esposizione dei versanti

Anche la carta dell’esposizione dei versanti è stata ottenuta direttamente dal DEM, mediante un’apposita funzione del GIS. Sono state distinte inizialmente nove classi; per ciascuna di esse stata poi calcolata la Densità di Dissesto (tabella 6.7 e figura 6.8). Esposizione DD% pixel classe Pixel in frana Flat (-1) 1,536435 2278 35 Nord (0-22.5-337.5-360) 7,164736 7509 538 Nord-Est (22.5-67.5) 5,314847 17310 920 Est (67.5-112.5) 5,122677 13450 689 Sud-Est (112.5-157.5) 8,066311 8988 725 Sud (157.5-202.5) 10,2952 5420 558 Sud-Ovest (202.5-247.5) 6,544944 3560 233 Ovest (247.5-292.5) 7,012728 4007 281 Nord-Ovest (292.5-337.5) 10,16923 6382 649

Tabella 6.7: schema per il calcolo della Densità di Dissesto, per ogni classe di esposizione dei versanti determinata. Densità di Disesto 0 2 4 6 8 10 12 Flat _Nord Nord -Est Es t Sud-E st Sud Sud-Ov est Oves t Nor d-O vest

Esposizione dei versanti

DD%

Figura 6.8: istogramma della DD% relativa alle classi di esposizione dei versanti ricavate dal DEM.

Come si vede dai valori riportati in tabella e nel relativo grafico la maggior parte dell’area è costituita da una esposizione rivolta verso i quadranti Nord-orientali (Nord-Est, Est). Tuttavia le clasi di esposizione maggiormante lagate ai fenomeni di dissesto sono risultate quelle con esposizione Sud, Sud-Est e Nord-Ovest, che risultano avere una orientazione coincidente con l’andamento dei versanti rispetto ai maggiori canali e rii della zona. Le condizioni microclimatiche che ne conseguono possono modificare le condizioni termiche e di umidità del terreno, contribuendo ad allantare la parte più superficiale delle coperture.

Una ulteriore analisi dei dissesti nelle varie classi ha permesso di distinguere tre classi, ad ognuna delle quali è stato assegnato un codice unico (tabella 6.8).

ESPOSIZIONE CODICI Flat (-1) Nord-Est (22.5-67.5) Est (67.5-112.5) 1000 Nord-Est (22.5-67.5) Ovest (247.5-292.5) Sud-Ovest (202.5-247.5) 2000 Sud (157.5-202.5) Nord-Ovest (292.5-337.5) Sud-Est (112.5-157.5) 3000

Tabella 6.8: classi dell’esposizione dei versanti utilizzate nell’analisi dell’instabilità dei versanti.

Nella figura (6.9) seguente è rappresentata la carta dell’esposizione dei versanti con le classi fondamentali considerate.

Classi dell’esposizione

dei versanti

O 500 m

N

Carta delle distanze dai corsi d’acqua

La carta delle distanze dai corsi d’acqua è stata costruita a partire dal tematismo dell’idrografia dell’area di studio, sul quale, attraverso una particolare operazione del GIS (buffering) sono state individuate sei classi in base alla distanza lineare con passo di campionamento di 50 metri. Fatto ciò stata calcolata la Densità di dissesto i cui risultati sono riassunti nella tabella 6.9 e nella figura 6.10.

distanza (m) DD% pixel classe pixel in frana 0-50 7,525759 35425 2666 50-100 5,820388 20600 1199 100-150 7,079646 8701 616 150-200 5,084746 2891 147 200-250 0 885 0 250-300 0 402 0

Tabella 6.9: schema per il calcolo della Densità di Dissesto, in funzione della distanza dai corsi d’acqua. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 DD% 0-50 50-1 00 10 0-150 15 0-200 20 0-250 25 0-300

Distanza dai corsi d'acqua

Densità di Dissesto

L’istogramma mette in evidenza come la Densità di Dissesto sia elevata fino a circa 200 metri di distanza dal corso d’acqua, dopo di che si verifica un brusco crollo dei fenomeni di dissesto. Inoltre dalla tabella si osserva come le distanze maggiori di 100 metri siano poco rappresentate nell’area di studio, infatti esse rappresentano circa il 15% di tutta la zona. Per questi motivi è stato valutato di non considerare questo fattore nell’analisi statistica, in quanto poco discriminante e significativo.

6.1.2 Elaborazione delle carte tematiche: area di Barga

Carta inventario dei fenomeni franosi

Anche a Barga, cosi come per la zona di Gallicano, è stato necessario effettuare una banca dati dei dissesti in modo da ottenere la carta inventario dei fenomeni franosi (Figura 6.11).

Le differenze tra le due aree analizzate riguarda il fatto che nell’elemento Barga oltre ad aumentare il numero totale degli eventi franosi, aumentano pure i movimenti con tipologia di crollo e di scorrimento-colata, anche se gli scorrimenti planari permangono come tipologia di dissesto predominante.

N

O 500 m

Edifici

Corpi e corone di frana

Scarpate di crollo

Corpi e scarpate di scivolamento planare Scarpate di scivolamento-colata

Carta delle pendenze

Attraverso l’utilizzo del DEM sono state ottenute nove classi di pendenze, su ciascuna delle quali è stata poi determinata la DD% (tabella 6.10 e figura 6.12)

0-6.844 0,7541 35673 269 6.844-13.688 6,5741 10587 696 13.688-20.532 14,5025 8433 1223 20.532-27.376 14,9751 9242 1384 27.376-34.219 18,0449 7304 1318 34.219-41.063 23,1213 4684 1083 41.063-47.907 28,0815 1866 524 47.907-54.751 31,4088 433 136 54.751-61.595 50,7246 69 35 DD%

Pendenza Pixel classe Pixel in frana

Tabella 6.10: schema per il calcolo della Densità di Dissesto.

Densità di Dissesto 0 10 20 30 40 50 60 0-6. 844 6.84 4-13 .688 13.6 88-2 0.53 2 20.5 32-2 7.37 6 27.3 76-3 4.21 9 34.2 19-4 1.06 3 41.0 63-4 7.90 7 47.9 07-5 4.75 1 54.7 51-6 1.59 5 Pendenze DD% Serie1

Figura 6.12: istogramma della DD% relativa alle classi di pendenza.

Dall’analisi dei risultati si nota come all’aumentare delle pendenze corrisponda un’aumento dei fenomeni di dissesto.

Si nota anche che nelle prime tre clasi ricade più del 50% dell’area di studio e che queste corrispondono per la quasi totalità ai terrazzi fluviali. Le rimanenti classi

corrispondono invece alle profondi valli incise dei numerosi corsi d’acqua della zona, che risultano caratterizzati da depositi scadenti quali i Conglomerati di Barga, Dalle Argille, sabbie e limi di Fornaci di Barga e dai depositi a ciottoli di Macigno.

Considerando questa distribuzione delle acclività, tale fattore di instabilità è stato suddiviso in tre classi significative (tabella 6.11).

0-13.668 1

13.668-27.376 2

27.376-41.063 3

> 41.063 4

PENDENZE CODICI

Tabella 6.11: classi di pendenza utilizzate nell’analisi dell’instabilità dei versanti.

Di seguito (figura 6.13) è rappresentata la carta delle pendenze utilizzata nell’analisi statistica.

N

O 500 m

Classi di pendenza

Carta dell’utilizzo del suolo

La carta dell’utilizzo del suolo è stata ottenuta applicando le stesse metodologie descritte per la zona di Gallicano.

A Barga l’uso del suolo risulta suddiviso in cinque classi, che rimarcano solo parzialmente quelle descritte nel paragrafo precedente.

I nuovi utilizzi de solo riscontrati nell’area sono:

- Aree industriali o commerciali (121): aree a copertura artificiale che occupano più del 50% della superficie.

- Seminativi in aree non irrigue (212): aree caratterizzate da coltivazioni di cereali, leguminose, culture foraggere, coltivazioni industriali, maggesi ecc.

Per ognuna delle cinque classi fornite dal progetto CORINE Land Cover è stata calcolata la Densità di Dissesto, attraverso la sovrapposizione del fattore utilizzo del suolo con il database della frane. I risultati di questa analisi sono riassunti nella tabella 6.12 e nella figura 6.14.

212 0,4061 24872 101 112 0,1717 10483 18 311 15,4604 41021 6342 243 14,8707 1392 207 121 0 523 0 DD%

seminativi non irrigui urbano boschi di latifoglie coltivazioni + vegetazione industriale Pixel in frana Sigla Uso del suolo Pixel

classe

Tabella 6.12: schema per il calcolo della Densità di Dissesto, in funzione dell’utilizzo del suolo.

Analizzando l’istogramma è stata immediata la suddivisione dell’area in due classi significative (tabella 6.13); inoltre, sempre dall’istogramma, si può notare come le classi maggiormente legate all’instabilità, risultino quelle caratterizzate da vegetazione spontanea. Queste classi sembrano riflettere in linea di massima la morfologia dell’area.

Gli utilizzi del suolo a Densità di Dissesto prossima o pari a zero sonoda mettere in relazione ai tarrazzi di origine fluviale.

Densità di Dissesto 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 sem inat ivi n on irrigu i urb ano bos chi di latifo glie colti vaz ioni + ve geta zione dis c indu stria le

Uso del suolo DD%

Figura 6.14: istogramma della DD% relativa alle classi dell’utilizzo del suol individuate dal progetto CORINE Land Cover.

112 121 212 243 311

USO DEL SUOLO CODICI

10 20

SIGLA

coltivazioni + vegetazione boschi di latifoglie seminativi non irrigui

urbano industriale

Tabella 6.13: classi dell’uso del suolo utilizzate nell’analisi dell’instabilità dei versanti.

Di seguito viene mostrata la carta dell’utilizzo del suolo presa in considerazione nell’analisi statistica (figura 6.15).

N

Classi dell’utilizzo del suolo

Urbano-industriale-seminativi non irrigui Coltivazioni+vegetazione-boschi di latifoglie

Carta litologico-tecnica

Il rilevamento litologico-tecnico effettuato nell’area di Barga ha permesso di suddividere tale zona in sei U.L.T.; per ogni Unità è stata poi determinata la densità di Dissesto (tabella 6.14 e figura 6.16) attraverso la sovrapposizione di tale fattore con la carta inventario delle frane.

Tabella 6.14: schema per il calcolo della Densità di Dissesto, in funzione delle U.L.T. determinate con il rilevamento.

Densità di Dissesto 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 E1-2 a 2-4 t2 -3 F1 s 3-4 t2 C1 r5-6 E2 a 1-2 t2 D1 s1 E1-2 a1-2 t2 U.L.T. DD%

Figura 6.16: istogramma della DD% relativa alle classi litologico-tecniche.

Dalla figura si nota come i terreni con caratteristiche geomeccaniche più scadenti siano caratterizzati da una percentuale di dissesto più alta. In particolare la

E1-2 a2-4 t2-3 0 1924 0 F1 s3-4 t2 0,1145 36692 42 C1 r5-6 11,3272 2057 233 E2 a1-2 t2 15,7755 12456 1965 D1 s1 16,2840 10409 1695 E1-2 a1-2 t2 18,5250 14753 2733 pixel in frana ULT DD% pixel ULT

maggiore DD% si ha in corrispondenza dei ciottoli a prevalenti elementi di arenaria Macigno (E1-2 a1-2 t2), nelle Argille, sabbie e conglomerati di Fornaci di Barga (D1 s1) e nei Conglomerati di Barga non o poco cementati (E2 a1-2 t2). Una percentuale minore di dissesto si ha nei Conglomerati di Barga cementati (C1 r5-6 ), fino ad arrivare alle superfici pianeggianti dei terrazzi alluvionali (F1 s3-4 t2) e alle alluvioni recenti e attuali (E1-2 a2-4 t2-3 ) del Torrente Loppora che presentano Densità di Dissesto prossime o pari a zero.

Vista l’elevata percentuale di dissesto della maggior parte delle classi determinate e la loro variabilità litologica e geomeccanica non si è ritenuto opportuno effettuare accorpamenti di classi (tabella 6.15).

E1-2 a2-4 t2-3 100 F1 s3-4 t2 200 C1 r5-6 300 E2 a1-2 t2 400 D1 s1 500 E1-2 a1-2 t2 600 ULT CODICI

Tabella 6.15: classi litologico-tecniche utilizzate nell’analisi dell’instabilità dei versanti. Di seguito viene mostrata la carta della “variabile” litologico-tecnica utilizzata nell’analisi statistica (figura 6.17).

N

O 500 m

Classi litologico-tecniche

Carta delle distanze dai corsi d’acqua

Attraverso l’utilizzo della funzione buffering del GIS è stata ricavata la carta delle distanze dai corsi d’acqua, con passo di campionamento pari a 50 metri.

Come al solito è stata poi calcolata la percentuale di dissesto di ogni classe considerata, come mostrato nella tabella 6.16 e figura 6.18.

0-50 13,3549 29420 3929 50-100 6,8931 19730 1360 100-150 6,9771 11853 827 150-200 7,0509 6524 460 200-250 2,7035 3403 92 250-300 0 1811 0 300-350 0 1257 0 350-400 0 920 0 400-450 0 774 0 450-500 0 667 0 500-550 0 567 0 550-600 0 467 0 600-650 0 369 0 650-700 0 275 0 700-750 0 196 0 750-800 0 58 0

DD% pixel classe pixel in frana distanza (m)

Tabella 6.16: schema per il calcolo della Densità di Dissesto, in funzione della distanza dai corsim d’acqua determinata tramite buffering.

0 2 4 6 8 10 12 14 DD% 0-5 0 50-1 00 100-1 50 150-2 00 200-2 50 25 0-300 30 0-350 35 0-400 40 0-450 45 0-500 500-5 50 550-6 00 600-6 50 65 0-700 700-7 50 750-8 00

Distanza dai corsi d'acqua Densità di Dissesto

Analizzando i dati relativi alla Densità di Dissesto si può notare come vi sia una evidente correlazione tra i dissesti e la distanza dai corsi d’acqua, infatti la densità di Dissesto maggiore si ha nella classe 0-50. Queste zone sono caratterizzate per la quasi totalità da depositi coesivi appartenenti alle Argille, sabbie e limi di Fornaci di Barga, in cui l’erosione al piede operata dalle acque risulta particolarmente efficace. Inoltre c’è da mettere in evidenza come nell’intervallo 50-200 la Densità di Dissesto rimanga pressoché invariata; questo perché in tale intervallo rientrano parte delle scarpate dei terrazzi fluviali, che risultano caratterizzati da una distribuzione delle frane pressoché omogenea.

Quindi, vista la distribuzione della percentuale dei dissesti nelle varie classi si è ritenuto opportuno distinguere il territorio in tre classi fondamentali (tabella 6.117 e figura 6.19). DISTANZA (m) CODICI 0-50 1000 50-100 2000 200-250 3000

Tabella 6.17: classi di distanza dai corsi d’acqua utilizzate nell’analisi dell’instabilità dei versanti.

N

O 500 m

Classi di distanza dai corsi d’acqua

Figura 6.19: carta della distanza dai corsi d’acqua ottenuta attraverso l’uso di tecniche GIS.

Questa carta è stata ottenuta direttamente dal DEM mediante un’apposita funzione del GIS utilizzato. Come per la zona di Gallicano, anche qui sono state ottenute nove classi di partenza, per ognuna delle quali è stata determinata la Densità di Dissesto (tabella 6.18 e figura 6.20).

0,1205 2490 3 8,7603 8139 713 8,6783 7778 675 11,4471 8500 973 9,5396 11164 1065 9,3541 9258 866 6,2906 9395 591 8,6599 11178 968 7,8352 10389 814 Esposizione Sud (157.5-202.5) Sud-Ovest (202.5-247.5) Ovest (247.5-292.5) Nord-Ovest (292.5-337.5) Flat (-1) Nord (0-22.5-337.5-360) Nord-Est (22.5-67.5)

DD% Pixel classe Pixel in frana

Est (67.5-112.5) Sud-Est (112.5-157.5)

Tabella 6.18: schema per il calcolo della Densità di Dissesto, in funzione dell’esposizione dei versanti. 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 DD% Flat N NE E SE S SW W NW Esposizione Densità di Dissesto Serie1

Analizzando la tabella sopra riportata, escludendo la classe flat (zone pianeggianti), si vede come sia la Densità di Dissesto, che l’estensione delle varie classi siano molto omogenee; inoltre risulta difficoltoso distinguere delle classi significative da un punto di vista statistico. Per questi motivi la variabile esposizione dei versanti non è stata presa in considerazione nell’analisi statistica di questa zona.

6.1.3 Carta dell’instabilità potenziale dei versanti: area di Barga

Dopo aver scelto, analizzato e distinto in classi i fattori dell’instabilità (litologico-tecnico, uso del suolo, acclività e esposizione dei versanti) più adatti alle caratteristiche del territorio in esame, è stata effettuata la sovrapposizione delle tematiche considerate per ricavare le Unità di Condizioni Uniche.

Il numero massimo di UCU possibili è uguale a 144 (NMAX = 4x2x6x3 = 144), va notato però come non tutte le combinazioni siano presenti nell’area di studio; in questa area sono risultate presenti 100 combinazioni.

Di seguito viene riportato uno stralcio della tabella (6.19) per il calcolo della DD% 1111 0,00 328 0 1121 0,00 715 0 1122 0,00 22 0 1123 0,00 1 0 1211 0,16 4487 7 1212 0,00 145 0 1221 0,14 1462 2 1222 1,45 484 7 1223 0,00 74 0 1224 0,00 4 0 1311 0,00 21 0 1312 9,09 22 2 1313 28,57 7 2 1314 100,00 1 1 1321 11,67 60 7 n° pixe classe n° pixel in frana UCU DD%

Tabella 6.19: stralcio dello schema per il calcolo della Densità di Dissesto er ogni UCU considerata.

Come si può vedere ogni UCU è contraddistinto da un numero a quattro cifre, dove le unità rappresentano le pendenze, le decine l’uso del suolo, le centinaia le classi litologico-tecnuche e le migliaia la distanza dai corsi d’acqua. (tabella 6.20).

Fattori Descrizioni Codici

0-13.668 1 13.668-27.376 2 27.376-41.063 3 Penden ze > 41.063 4 112 urbano 121 industriale 212 seminativi non irrigui

10

243 coltiv.+vegetaz.disc.

Uso del suolo boschi latifoglie 20

E1-2 a2-4 t2-3 100 F1 s3-4 t2 200 C1 r5-6 300 E2 a1-2 t2 400 D1 s1 500 U.L.T. E1-2 a1-2 t2 600 0-50 1000 50-200 2000 Dista n z a cor s i d'acqua _{>200 3000}

Tabella 6.20: schema riassuntivo dei fattori e relative classim utilizzate nell’analisi condizionale della zona di Barga.

Per ciascuna UCU è stato ricavato il valore di DD% che secondo Bayes (Morgan, 1968) corrisponde alla probabilità del verificarsi delle frane stesse in un futuro a tempo”infinito”.

Sulla base della DD% determinata per ogni dominio omogeneo, si è proceduto alla suddivisione del territorio in cinque classi di instabilità potenziale dei versanti (molto bassa, bassa,media, alta, molto alta) (tabella 6.21).

O-4.26 MOLTO BASSA 4.26-11.67 BASSA 11.67-17.76 MEDIA 17.76-28.57 ALTA 28.57-100 MOLTO ALTA DD% INSTABILITA'

Tabella 6.21: classi dell’instabilità dei versanti determinate in funzione della Densità di Dissesto. Questa suddivisione è il risultato dell’utilizzo, sia di un procedimento di classificazione automatico di ArcView GIS 3.2, che di interventi manuali da parte dell’operatore.

Come si può notare dalla carta dell’instabilità potenziale dei versanti (figura 6.21), l’area risulta caratterizzata da ampie zone con instabilità molto bassa, che corrispondono a superfici sub-pianeggianti (acclività minore di 13° circa), rappresentate dalle alluvioni attuali e recenti e dai terrazzi di origine fluviale. Ad inclinazioni maggiori di 13° corrispondono quelle aree con instabilità maggiore, in cui la propensione al dissesto sembra seguire l’andamento delle pendenze. La classe ad instabilità molto alta è poco estesa nell’area e si distribuisce in particolari zone in cui le pendenze superano i 40°; queste aree caratterizzano le scarpate dei versanti e mostrano una distanza dai corsi d’acqua compresa tra 0 e 200 metri e un suolo caratterizzato essenzialmente da vegetazione spontanea. Anche le classi di instabilità media e alta si distribuiscono nell’area in funzione delle pendenze e della distanza dai corsi d’acqua, infatti caratterizzano la maggior parte delle scarpate del conoide di Barga. Quindi possiamo affermare che in questa zona l’instabilità dei versanti risulta fortemente influenzata dalle pendenze e dalla distanza dai corsi d’acqua, per contro si può notare come la variabile litologico-tecnica sembri non influenzare la suddivisione in classi di instabilità adottata, poiché le classi ltologico-tecniche si distribuiscono in modo quasi omogeneo all’interno delle classi di instabilità media, alta e molto alta. Questa ultima affermazione sarà valutata e riscontrata in maniera più esauriente con l’utilizzo dell’analisi statistica multivariata, in quanto questa permette di “pesare”, valutare in maniera quantitativa, l’effetto combinato di ogni variabile dipendente considerata, nei confronti di quella indipendente

N

Classi d’instabilità

Figura 6.21: carta dell’instabilità potenziale dei versanti della zona di Barga, ottenuta con l’analisi condizionale.

6.1.4 Carta dell’instabilità dei versanti: Gallicano

Questa carta è stata acquisiti con lo stesso metodo e procedimento descritto per la zona di Barga.Nell’area di Gallicano il numero di combinazioni possibili tra i fattori considerati (litologico-tecnco, uso del suolo, pendenza e esposizione dei versanti) è risultato essere pari a 270 domini omogenei; di questi però solo 211 rientrano all’interno dell’area di studio.Anche in questo caso ogni UCU è contraddistinto da una sigla numerica composta da quattro cifre in cui le unità rappresentano le classi litologico-tecniche, le decine l’uso del suolo, le centinaia la pendenza e le migliaia l’esposizione dei versanti (tabella 6.22).

FATTORI DESCRIZIONE CODICE

Flat (-1) Nord-Est (22.5-67.5) Est (67.5-112.5) Nord-Est (22.5-67.5) Ovest (247.5-292.5) Sud-Ovest (202.5-247.5) Sud (157.5-202.5) Nord-Ovest (292.5-337.5) Sud-Est (112.5-157.5) 0-15,32 ES POSI Z IO N E DEI VE R S A N TI 1000 2000 3000 PE N D E N ZE 100 15,32-30,60 200 >30,60 300

FATTORI DESCRIZIONE CODICE

F1 s3-4 t2 C1 r5-6 E1-2 a2-4 t2-3 B2 r4 d5 c1-2 A r2 d3-4 B2 r5-6 d5 c4 B2 r2 d4-5 c3-4 B2 r3 d4-5 c3-4 C3 r5-6 d4 c4 E1-2 a1-2 t2 B2 r3 d4 c4-5 A r3 d5 c4 E2 a1-2 t2 B4 r2-3 p5-6 d5 c4-5 B3 r2 d3-4 c3-4 A r3 d3-4 c4-5 1 2 3 4 C ARAT T E RI S T IC H E L IT O L O G ICO -T E CNI CHE Bc r5-6 d4-5 c4-5 B5 r5-6 d5 c4-5 amb. Sponda fluviale

urbano

prati stabili 20

coltivazioni + vegetazione disc 30

boschi di latifoglie 40 boschi misti 50 coltivazioni complesse 60 5 10 U S O DE L S U O L O

Tabella 6.22: schema riassuntivo dei codici unici delle variabili considerate.

Sulla base della DD%, determinata su di ogni UCU, il territorio, utilizzando procedimenti automatici è stato suddiviso in cinque classi di propensione al dissesto(tabella 6.23).

DD% INSTABILITA' 0-2.11 MOLTO BASSA 2.11-5.82 BASSA 5.82-11.24 MEDIA 11.24-22.08 ALTA 22.08-100 MOLTO ALTA

Tabella 6.23: classi dell’instabilità dei versanti determinate in funzione della Densità di Dissesto.

Analizzandola carta dell’instabilità dei versanti (figura 6.22) si vede come la maggior parte del territorio rientri nelle classi di medio-bassa stabilità. La porzione di territorio restante è caratterizzata soprattutto da instabilità molto bassa che da un punto di vista litologico corrisponde alle alluvioni recenti-attuali (E1-2 a2-4 t2-3), ai terrazzi di origine fluviale (F1 s3-4 t2) e alla formazione del Calcare massiccio (A r2 d3-4 c4). Queste aree interessano interessano zone a basse pendenze che corrispondono ai centri abitati.

La classe di instabilità più elevata è presente sul territorio in maniera discontinua e con estensione limitata. Queste zone corrispondono ad aree con acclività sempre maggiore di 15° circa e caratterizzate da formazioni con qualità meccaniche scadenti, maggiormente degradabili Scaglia toscana, Brecce di S.Maria, Conglomerati di Barga non cementati. Per quanto riguarda l’esposizione dei versanti, quella rivolta erso i quadranti orientali, sembra favorire maggiormente la propensione al dissesto; ciò può essere spiegato in ragione delle diverse condizioni di insolazione e conseguentemente di temperatura e umidità del suolo che si riflettono sull’imbibizione e sulla consistenza del terreno.

Infine, confrontando ogni variabile con la densità di Dissesto è stato notato come i fattori presi in considerazione siano tutti predisponenti nei confronti del dissesto, e che il fattore litologico-tecnico sia più degli altri correlabile in maniera diretta con l’instabilità. Detto questo va puntualizzato il fatto che, per poter definire quantitativamente l’influenza di ciascun fattore sull’altro e sull’instabilità occorre effettuare l’analisi multivariata.

N

O 500 m

Molto bas

sa

Bassa Media Alta Molto a

lta

Classi

d

’instabilità

Figura 6.22: carta dell’instabilità potenziale dei versanti della zona di Gallicano, ottenuta con l’analisi condizionale.

6.2 ANALISI STATISTICA MULTIVARIATA

L’analisi statistica applicata all’instabilità dei versanti è proseguita con l’impiego della statistica multivariata, a partire dagli stessi fattori utilizzati nell’analisi condizionale.

Questa analisi si differenzia da quella condizionale per il fatto che prende in considerazione l’effetto combinato dei fattori predisponesti considerati rispetto alla variabile indipendente; un’altra differenza è data dall’unità di mappa adottata, nell’univariata l’UCU, mentre nella multivariata viene utilizzato il pixel. Questa unità si ottiene attraverso una apposita funzione del GIS (grid) che permette di suddividere l’area selezionata in celle quadrate in cui la lunghezza dellato viene scelta dall’operatore. Nel presente lavoro ogni cella corrisponde ad un’area di 100 m2.

L’analisi statistica multivariata è stata eseguita attraverso l’utilizzo di un modello lineare generalizzato (GLM, Generalized Linear Model). La struttura di questo modello comprende re aspetti fondamentali:

- Componente casuale: Yi , i = 1….., n sono variabili casuali indipendenti, ognuna con distribuzione appartenente alla famiglia esponenziale.

- Componente sistematica: p<1n variabili esplicative Xil ,….., Xip, di natura quantitativa o qualitativa, che producono un valore teorico

η

= ∑ β

x

β

partire dai dati.

- Funzione legame: costituisce il legame tra la componente casuale e quella sistematica: la funzione legame è definita con

g(µ

) = η

g

(η

) =µ

La funzione legame utilizzata nel presente lavoro è la finzione “logit”, la cui applicazione mira ad un tentativo di valutazione quantitativa dell’importanza dei fattori nell’ingenerare fenomeni di instabilità.

Nel caso di studio, il GLM viene applicato per l’analisi di dati binari; per questo tipo di dati la variabile risposta è dicotomica (es. 0/1, vero/falso). Si tratta quindi

di studiare la probabilità che la variabile risposta assuma una modalità piuttosto che un’altra.

A partire dai fattori utilizzati nell’analisi univariata, attraverso un’apposita funzione del GIS, è stato creato un database contenente, per ogni pixel, le caratteristiche dei fattori considerati (tabelle 6.24a-b) e le informazioni sulla presenza o assenza (0/1) di frana.

Categoria Descrizione Codice

F1 s3-4 t2 C1 r5-6 E1-2 a2-4 t2-3 B2 r4 d5 c1-2 A r2 d3-4 B2 r5-6 d5 c4 B2 r2 d4-5 c3-4 B2 r3 d4-5 c3-4 C3 r5-6 d4 c4 E1-2 a1-2 t2 B2 r3 d4 c4-5 A r3 d5 c4 E2 a1-2 t2 B4 r2-3 p5-6 d5 c4-5 B3 r2 d3-4 c3-4 A r3 d3-4 c4-5 Bc r5-6 d4-5 c4-5 B5 r5-6 d5 c4-5 amb. Sponda fluviale

urbano

prati stabili U2

coltivazioni + vegetazione disc U3

boschi di latifoglie U4 boschi misti U5 coltivazioni complesse U6 L5 L1 L2 USO DE L S U O L O U1 U. L. T L3 L4

Categoria Descrizione Codice

Flat Nord-Est Est Nord-Est Ovest Sud-Ovest Sud Nord-Ovest Sud-Est A C C L IV ITA ' E1 E2 E3 A1 15,32-30,60 A2 >30,60 A3 0-15,32 E SPO SI ZI O N E D E I VER S A N T I

Categoria Descrizione Variabili E1-2 a2-4 t2-3 L1 F1 s3-4 t2 L2 C1 r5-6 L3 E2 a1-2 t2 L4 D1 s1 L5 E1-2 a1-2 t2 L6

urbano(112)-industriale(121)-seminativi non irrigui(212) U1

coltivazioni+vegetazione(243)-latifoglie(311) U2 0-13.668 A1 13.668-27.376 A2 27.376-41.063 A3 > 41.063 A4 0-50 D1 50-200 D2 >200 D3 Distanza dai corsi d'acqua U.L.T.

Uso del suolo

Acclività

Tabella 6.24b: variabili considerate nel modello lineare per la zona di Barga

Per l’analisi è stato usato un software di analisi statistica, “STATA”, che ha permesso di ottenere i seguenti risultati (tabelle 6.25a-b)

Variabili Coefficiente Potere predittivo

E2 0,0814319 0,052 E3 0,4451265 0,000 A2 0,6597602 0,000 A3 0,5011218 0,000 U2 0,007391 0,976 U3 0,9890811 0,000 U4 0,792461 0,000 U5 0,6596963 0,000 U6 1,517301 0,000 L2 1,900553 0,000 L3 2,347641 0,000 L4 2,588289 0,000 L5 2,93348 0,000

Tabella 6.25a: risultati dell’analisi statistica riferiti all’area di Gallicano nella prima colonna sono riassunte le variabili considerate, la colonnadel coefficiente indica il peso di ogni variabile considerata rispetto alla classe di riferimento, infine l’ultima colonna indica la capacità di predizione di ogni variabile (per valori <0,005 la variabile non possiede potere predittivo nel modello considerato).

I coefficienti calcolati dall’analisi multivariata rappresentano il peso del fattore nel generare fenomeni di instabilità in relazione ad una classe di riferimento. Per quanto riguarda la variabile litologico-tecnica il fattore che più aumenta la probabilità di dissesto è rappresentato dalle U.L.T. Bc r5-6 d4-5 c4-5 e B5 r5-6

d5 c4-5, corrispondenti rispettivamente alle Brecce di S. Maria ed alla litofacies politica della Scaglia Toscana. Il valore del coefficiente ci dice che queste classi aumentano di quasi tre punti la probabilità che il pixel sia instabile, rispetto al caso in cui sia presente la classe di riferimento (L1). Per quanto riguarda l’uso del suolo, la presenza di coltivazioni complesse (U6), aumenta di un punto e mezzo la probabilità che il pixel sia in frana, rispetto al riferimento U1 (tessuto urbano e ambiente di sponda fluviale. Per pendenze > di 30° la probabilità che l’unità di mappa sia in dissesto aumenta di mezzo punto rispetto alle pendenze < di 15° (A1). L’esposizione con il grado di propensione al dissesto maggiore (E3) è rappresentata da versanti rivolti a S, NW e SE. La presenza di questi aumenta di quasi mezzo punto la probabilità che il pixel sia in frana rispetto al riferimento E1 (zone pianeggianti o versanti rivolti verso E e NE.

Variabili Coefficienti Potere predittivo

D2 0,0008192 0,978 D3 0,3302907 0,007 A2 0,4013653 0,000 A3 0,6695252 0,000 A4 1,140555 0,000 U2 1,993502 0,000 L2 11,9112 0,938 L3 15,26016 0,921 L4 15,33885 0,921 L5 15,58122 0,919 L6 15,63265 0,919

Tabella 6.25b: risultati dell’analisi statistica riferiti all’area di Barga, nella prima colonna sono riassunte le variabili considerate, la colonnadel coefficiente indica il peso di ogni variabile considerata rispetto alla classe di riferimento, infine l’ultima colonna indica la capacità di predizione di ogni variabile (per valori <0,005 la variabile non possiede potere predittivo nel modello considerato).

Nella zona di Barga, per quanto riguarda la distanza dai corsi d’acqua, 0-50 metri (D1) è la variabile che più aumenta la probabilità di dissesto del pixel rispetto al riferimento D3. Le pendenze con il grado di propensione al dissesto maggiore sono rappresentate dalle pendenze > di 41°. Queste aumentano la probabilità di frana nell’unità di mappa di circa un punto, rispetto al riferimento A1, ossia alle pendenze < di 13°. Per quanto riguarda la variabile litologico-tecnica, tute le classi: L2, L3, L4 , L5, L6 aumentano notevolmente la probabilità di frana del

pixel, rispetto al riferimento L1 (alluvioni recenti-attuali). Oltre a “pesare” i vari fattori, l’analisi multivariata ci fornisce il potere predittivo delle variabili prese in considerazione. In particolare la variabile litologico-tecnica è risultata poco predittiva per nel modello utilizzato. Questo può essere ricondotto sia al fatto che le frane si distribuiscono in maniera omogenea nelle variabili considerate, sia al basso numero di litologie presenti nell’area, in quanto il potere predittivo è influenzato dalle classi prese in considerazione. Da quanto detto possiamo dedurre che, nonostante la litologia abbia un ruolo determinante nell’instabilità dei versanti, il suo potere di predirre fenomeni franosi risulta molto basso per il mdello adottato.

Infine per ogni pixel viene calcolato un fattore di predizione che rappresenta la probabilità che la variabile risposta sia 1 (instabile) piuttosto che 0 (stabile). I valori di probabilità sono stati suddivisi in cinque classi (tabelle 6.26), utilizzate poi per la realizzazione della carta dell’instabilità.

MOLTO BASSA 0-0,012

BASSA 0,012-0,052

MEDIA 0,052-0,149

ALTA 0,149-0,19

MOLTO ALTA 0,19-0,405

Instabilità Probabilità di dissesto

MOLTO BASSA 0,002-0,034 BASSA 0,034-0,075 MEDIA 0,075-0,121 ALTA 0,121-0,198 MOLTO ALTA 0,198-0,389 Probabilità di dissesto Instabilità

Tabelle 6.26: classi di instabilità e relativi intervalli di probabilità di dissesto, per Baerga a sinistra e Gallicano a destra.

Analizzando la carta della instabilità potenziale della zona di Gallicano (figura 6.23) si vede come la maggior parte del territorio ricada nelle classi di instabilità da media a molto bassa; le classi ad instabilità maggiore ricadono in quelle zone in cui le caratteristiche geomeccaniche delle formazioni risultano più scadenti, come in corrispondenza delle Brecce di S. Maria (struttura caotica ed elevata componente pelitica), della Scaglia toscana (elevata fatturazione ed elevata componente pelitica), dei Conglomerati di Barga non cementati e del Calare cavernoso (elevat fatturazione e abbondante circolazione d’acqua).

Confrontando le carte ottenute con i due metodi utilizzati, si vede come nella zona di Gallicano, l’analisi multivariata determini un abbassamento medio dell’instabilità; a quanto detto fanno eccezione le zone presso il Canale Poccesa e quella nei dintorni della Pieve di Gallicano. Queste zone, infatti, oltre ad essere caratterizzata da litologie scadenti risultano anche contraddistinte da vegetazione ed opere di regimazione delle acque superficiali in evidente stato di degradazione(U3-U6).Per quanto riguarda l’esposizione dei versanti (E3) questa può determinare variazioni di umidità locale con conseguente ripercussione sullo stato di addensamento e imbibizione delle coperture. Quanto detto è dovuto al fatto che con l’analisi multivariata si ha la possibilità di quantificare l’influenza dei vari fattori nei confronti dell’instabilità.

N

O 500 m

Molto bas

sa

Bassa Media Alta Molto a

lta

Classi

d

’instabilità

Figura 6.23: carta dell’instabilità potenziale dell’area di Gallicano, ottenuta con analisi statistica multivariata.

Analizzando la carta dell’instabilità potenziale dei versanti dell’area di Barga (figura 6.24) si vede come le zone a bassa e molto bassa instabilità siano esclusive di aree pianeggianti caratterizzate da tessuto urbano, industriale e dai seminativi non irrigui. Le classi a maggiore instabilità si collocano all’interno delle aree caratterizzate da boschi di latifoglie in cui l’evidente stato di degrado sembra favorire il concentrarsi dei dissesti. Queste zone sono rappresentate dalle scarpate del conoide di Barga, dove alle pendenze più elevate (> 40°) corrisponde la classe di instabilità molto alta. Questa classe caratterizza anche quelle aree che si trovano in prossimità dei corsi d’acqua, qui infatti lo scalzamento al piede dei versanti prodotto delle acque risulta facilitato dalla presenza di materiali coesivi e/o granulari facilmente degradabili.

Anche dalla carta risulta chiaro che la variabile litologico-tecnica non apporta ulteriori informazioni, in termini di predittività, al modello utilizzato, in quanto le frane si distribuiscono in maniera omogenea su tutte le U.L.T (ad esclusione delle alluvioni recenti-attuali) e quindi l’analisi statistica fornisce loro uno stesso peso. Confrontando i due metodi inutilizzati per la redazione delle carte di instabilità dei versanti si vede come con l’analisi multivariata le scarpate dei terrazzi di origine fluviale rientrino tutte nelle classici suscettibilità alta e molto alta e questo va ricondotto al fatto che questo metodo oltre ad a fornire un’analisi più dettagliata (l’unità di mappa usata è il pixel) permette di pesare ogni variabile considerata e di quantificarne l’influenza nei confronti della instabilità.

N

Classi d’instabilità

Figura 6.24: carta dell’instabilità potenziale dell’area di Barga, ottenuta con analisi statistica multivariata.

CONCLUSIONI

Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare la pericolosità geologica connessa ai fenomeni di instabilità dei versanti con l’utilizzo di analisi statistiche (condizionale e multivariata) in modo da poter fornire un’indicazioni quanto più oggettiva sulla propensione al dissesto dei versanti.

Per valutare l’instabilità dei versanti siamo partiti da un rilevamento geologico-geomorfologico (con particolare riferimento ai processi dovuti alle acque correnti e alla gravità) e litologico-tecnico, che hanno portato alla realizzazione delle rispettive carte tematiche in scala 1:5000.

Nella zona di studio, tra i fattori predisponesti la franosità considerati, sembrano esercitare un ruolo primario le caratteristiche litologico-tecniche e l’acclività dei versanti. In particolare, nella sola area di Barga, un contributo importante all’instabilità sembra essere dovuto allo scalzamento al piede dei versanti prodotto dai corsi d’acqua, in quanto questi si impostano su materiali facilmente disgregabili, rappresentati dai depositi fluvio-lacustri.

Dal rilevamento effettuato è emerso come i dissesti si sviluppino prevalentemente nelle coperture detritiche o di alterazione con tipologia di movimento rappresentata nella quasi totalità dei casi da scivolamenti planari.

Tra le molteplici cause che possono scatenare fenomeni franosi possiamo senza dubbio citare le precipitazioni estreme, come dimostrato dalla concomitanza tra frane riattivate e/o di neoformazione con questi eventi meteorici (eventi alluvionali del Novembre 1996 e 2000).

Poiché i processi di instabilità dei versanti sono il frutto di una molteplicità di fattori interagenti tra loro, per valutare la probabilità futura al dissesto, sono state analizzate le interrelazioni tra i fattori ritenuti significativi per l’instabilità dei versanti: caratteristiche litologico-tecniche,distanza dai corsi d’acqua, esposizione dei versanti e acclività.

L’utilizzo di ArcView GIS 3.2 ha reso possibile la sovrapposizione dei fattori considerati che, analizzati con metodi statistici (analisi condizionale e analisi multivariata), hanno permesso di realizzare la carta dell’instabilità dei versanti.

L’analisi condizionale (metodo univariato, semiquantitativo) ha permesso di valutare l’importanza dei singoli fattori nel causare fenomeni di dissesto.

Con l’analisi statistica multivariata (metodo quantitativo) è stato possibile, invece, analizzare l’effetto combinato delle variabili considerate e giungere alla definizione di un modello.

Le carte, nonostante siano state redatte utilizzando metodi differenti, risultano correlabili con buona approssimazione; queso prova la bontà dei due metodi utilizzati.

Entrambe le carte sottolineano come, a Gallicano, le variabili che influenzano maggiormente l’instabilità dei versanti siano rappresentate dalle caratteristiche litologico-tecniche; infatti, le classi ad instabilità molto alta si collocano in quelle zone dove sono presenti litologie con caratteristiche geomeccaniche scadenti quali: Conglomerati di Barga non cementati, Brecce di S. Maria (struttura caotica ed elevata presenza di materiale pelitico), Scaglia toscana (elevata fatturazione ed elevata componente pelitica), e Calcare cavernoso (elevata fatturazione ed elevata circolazione di fluidi).

L’utilizzo del suolo come fattore predisponente, ha evidenziato come l’abbandono e il degrado delle coperture boschive e delle opere di regimazione delle acque superficiali possa favorire il concentrarsi dei dissesti in determinate aree.

A Barga, l’analisi statistica ha messo in evidenza che vi sono forti correlazioni tra i fattori predisponesti al dissesto considerati ed i fenomeni franosi; infatti, si può notare come la propensione al dissesto aumenti al crescere delle pendenze dei versanti, o come lo scalzamento al piede, prodotto dai corsi d’acqua, provochi forti effetti destabilizzanti nei versanti all’interno di una distanza di 50 metri dall’alveo.

Infine, l’analisi statistica multivariata ha permesso, da un lato di valutare la litologia quale fattore fondamentale nella propensione al dissesto, dall’altro di mettere in evidenza come questo fattore abbia bassa capacità predittiva nel modello utilizzato. Questo può essere ricondotto, sia al fatto che le frane si distribuiscono in maniera omogenea nelle variabili considerate, sia al basso

numero di litologie presenti nell’area, in quanto il potere predittivo è influenzato dalle classi prese in considerazione.

Ulteriori possibili sviluppi rivolti sempre alla valutazione della instabilità dei versanti potrebbero interessare uno studio climatico del territorio, con particolare riferimento alla stima delle soglie pluviometriche, che mettano in relazione i millimetri di pioggia caduta con l’innesco dei fenomeni franosi. Inoltre, poiché il rilevamento effettuato ha messo in luce che la maggior parte dei movimenti franosi si realizza nelle coperture, sarebbe interessante effettuare un’analisi più dettagliata su questi corpi i modo tale da ricavare i parametri necessari per le verifiche di stabilità.

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