5 – MATERIALI E METODI
5.1 –Censimento dei dissesti franosi
Il passo successivo del lavoro di tesi ha riguardato il censimento dei fenomeni franosi che hanno interessato il bacino del Torrente Pogliaschina il 25 ottobre 2011.
A tale scopo, i dissesti superficiali sono stati individuati e studiati tramite i seguenti mezzi di indagine disponibili:
foto aeree riprese tramite il volo BLOM CGR che, effettuato il giorno 28 ottobre 2011 dalla Regione Liguria, ha interessato le zone delle Cinque Terre, Borghetto Vara e Brugnato. il rilievo non ricopre interamente il bacino del Torrente Pogliaschina;
ortofoto, ottenute dal rilievo Lidar, effettuato dalla Protezione Civile della Regione Autonoma del Fruili Venezia Giulia in data 28 novembre 2011 (si tratta di immagini digitali nei canali RGB e in formato compresso ecw – acronimo di Enhanced Compressed Wavelet – per la facilità di caricamento nel programma ArcGIS);
immagini Google Earth, utilizzate principalmente nelle zone del bacino dove non sono stati effettuati i rilievi aerei (si tratta di foto digitali satellitari a bassa risoluzione risalenti al 29 ottobre 2011, visualizzabili tramite il programma Google Earth);
Rilevamento di campagna.
Una parte consistente del censimento frane si è concentrata nell’attività di fotointerpretazione delle diverse immagini ricadenti in quella porzione del bacino che ne è ricoperta.
Le foto aeree sono scattate da camere fotografiche trasportate su velivoli che seguono rotte prestabilite, al fine di assicurarsi una determinata copertura del territorio. Queste immagini sono acquisite in successione e ad intervalli regolari, costituendo delle strisciate di fotogrammi. L’area di sovrapposizione tra un fotogramma ed il successivo è generalmente del 60%, mentre quella tra una strisciata e quella adiacente è del 30%. La sovrapposizione è necessaria per consentire la visione stereoscopica, ovvero la percezione della profondità e distanza tra gli oggetti. Essa si basa sul concetto di
parallasse, che corrisponde all’apparente spostamento di un oggetto rispetto ad un altro quando cambia il punto di osservazione ( Salvini, 2010; fig. 5.1).
Fig. 5.1 – a) Schema per la definizione del parallasse stereoscopico in un punto. O1 e O2: Punti di ripresa consecutivi; la distanza O1 e O2 è detta base aerea-b; n1 e n2: Punti principali dei due fotogrammi; A: un punto a terra; a1 e a2 immagini del punto A sulle due foto. b e c) Misura diretta del parallasse tramite sovrapposizione delle due foto (da Salvini, 2010)
Lo spostamento planimetrico è proporzionale alla distanza dal punto principale e all’entità del rilievo, aumentando con la quota di un punto. Se tra due punti esiste una differenza di quota, allora esisterà una differenza di parallasse. È la differenza di parallasse tra punti a quota diversa che produce l’illusione di un modello tridimensionale. Per lo studio dei fotogrammi, è stato utilizzato lo stereoscopio analogico a lenti. Le foto aeree analizzate fanno parte di cinque strisciate riprese da un volo del 28 ottobre 2011, quattro delle quali hanno direzione ESE-WNW, mentre una ha direzione NE-SW (fig. 5.3a). L’analisi delle ortofoto si è invece svolta grazie all’utilizzo del software ArcGIS (fig. 5.3b). Un’ortofoto è una fotografia aerea che è stata geometricamente corretta poiché ha subito un procedimento di ortorettifica passando da una proiezione centrale ad una ortogonale; la stessa è stata pure georeferenziata, cioè ogni pixel che compone l’immagine è riferito ad un sistema di riferimento geografico o cartografico.
Sia le ortofoto che le carte topografiche sono in proiezione ortogonale, nelle quali il centro di proiezione è all’infinito e i raggi sono paralleli tra loro; diversamente, le foto aeree sono in proiezione centrale rispetto all’asse ottico, in quanto i raggi provenienti dalla superficie vengono convogliati in un punto, per cui si ottiene una vista prospettica del paesaggio (fig. 5.2).
Fig. 5.2 – Confronto tra una proiezione ortogonale come quella di una carta topografica (A) e la proiezione prospettica come quella di una foto(B). Si noti che nella prima la scala è costante e non vi è spostamento dovuto al rilievo, mentre nella seconda la scala è variabile e vi è spostamento dovuto al rilievo rispetto al centro della foto (da Salvini, 2010)
Le ortofoto che sono state utilizzate sono georiferite nel sistema di riferimento UTM WGS–1984–FUSO 32. Esse sono servite principalmente per collocare nell’esatta posizione spaziale e con le reali dimensioni i dissesti superficiali già rilevati da foto aerea e rilevamento di campagna.
Si è ottenuta con buona precisione la posizione delle frane superficiali, tramite la sovrapposizione dei layer informativi delle ortofoto con i layer delle Carte Tecniche Regionali delle sezioni al 1:10.000 che ricadono dentro il bacino.
Per mezzo all’utilizzo delle ortofoto, si è potuto riposizionare con adeguata esattezza le frane già censite, riducendo l’errore di posizionamento e l’errore di scala.
Fig. 5.3 – a) Copertura delle foto aeree riprese dal volo della Regione Liguria del 28 ottobre 2011 nel bacino del Torrente Pogliaschina. In figura sono rappresentati i piani di volo e le strisciate;
b) Copertura delle ortofoto restituite dal volo della Regione Friuli Venezia Giulia del 28 novembre 2011 nel bacino
Le immagini dal programma di Google Earth sono state utilizzate per quelle zone non ricoperte da foto aeree. Questo software consente anche di visualizzare le diverse riprese da satellite della stessa area in tempi differenti e di fornire, quindi utili informazione sul cambiamento morfologico del paesaggio nel tempo.
Fig. 5.4 – Riprese da satellite del bacino del Torrente Pogliaschina in successione temporale, rispettivamente riprese il 20 luglio 2011, il 29 ottobre 2011 e il 17 maggio 2012
Grazie a questa funzionalità del programma, è stato possibile confrontare l’effettivo rinvenimento dei dissesti superficiali legati al 25 ottobre 2011 nello specifico dell’area considerata, rispetto a quelli relazionati ad eventi precedenti.
In fig. 5.4 sono visualizzate tre immagini riprese da satellite del bacino del Torrente Pogliaschina, rispettivamente prima, immediatamente dopo e a distanza di qualche mese dopo l’evento. Le immagini hanno differenti condizioni di luminosità perché sono state effettuate in orari e in periodi dell’anno diversi. Nell’immagine del 29 ottobre 2011 si possono riconoscere le cicatrici lasciate dei distaccamenti dei corpi franosi. Esse permangono quasi inalterate a distanza di tempo, come evidenzia l’immagine scattata il 17 maggio 2012, a testimonianza delle rilevanti modifiche e profonda alterazione sul paesaggio naturale causate da questo evento alluvionale.
L’attività di campagna si è svolta in maniera continua e diffusa nelle aree non ricoperte delle immagini aeree. Il rilevamento si è quindi concentrato, in particolare, nella porzione sud-occidentale del bacino, ma si è anche esteso al suo interno, come verifica a terra dell’esatta corrispondenza tra fotointerpretazione ed evidenza del dissesto sul luogo (figg. 5.5, 5.6, 5.7).
I movimenti franosi più piccoli, come quelli presenti nei tagli stradali, sono stati principalmente individuati tramite sopralluoghi diretti (figg. 5.8, 5.9, 5.10).
Fig. 5.5 – Soil slip-debris flow nella frazione di Cassana (comune di Borghetto Vara); questa frana è stata la più disastrosa del bacino, perché ha causato il crollo di una abitazione e la
Fig. 5.6 – Confronto temporale di un soil-slip debris flow nella situazione documentata il 25 ottobre 2012 (a sinistra) e in quella ripresa il 9 febbraio 2013 (a destra): I segni del dissesto che permangono quasi inalterati a distanza di tempo
Fig. 5.8 – Nella foto di sinistra si vede una frana di scorrimento traslativo avvenuta lungo la Statale SP1; nella foto di destra si evidenziano i danni alla rete stradale avvenuti in una concavità del versante nei pressi di della frazione di Faggiona (comune di Pignone)
Fig. 5.9 – Soil slip lungo il tratto stradale della Provinciale n°34
I movimenti franosi sono stati riportati sulle basi topografiche appartenenti alla carta tecnica regionale alla scala 1:10.000.
La fig. 5.11 mostra la scansione della distribuzione delle frane superficiali individuate mediante lo studio delle foto aeree e rilevamento di campagna.
Fig. 5.11 – Carta della distribuzione dei fenomeni franosi nel bacino del Torrente Pogliaschina (basi cartografiche: 247040, 233130, 248010, 232160)
Le frane superficiali rilevate mediante ortofoto ed immagini di Google Earth sono state poi georeferenziate per mezzo del software ArcGIS. Questo programma consente di riportare direttamente in forma digitale i contorni di ogni frana, senza il passaggio del disegno manuale su carte topografiche.
Per mezzo di tutti sistemi di rilevamento sopra citati, nel bacino di studio sono state censite 658 frane superficiali attribuibili all’evento alluvionale del 25 ottobre 2011. Le frane rilevate da attività di campagna e da foto aerea sono state successivamente informatizzate all’interno del progetto che prevede la creazione di una banca dati dei movimenti franosi.
5.2 – Ricostruzione della carta geologica del bacino del Torrente Pogliaschina
Il processo di creazione del database delle frane superficiali è stato preceduto da una fase che ha riguardato la costruzione di una banca dati geologici riguardanti l’intero bacino del Torrente Pogliaschina.
Per l’area in esame non era mai stata realizzata una carta geologica dell’intero bacino alla scala di dettaglio 1:10.000, né in formato cartaceo né digitale, su cui poter sviluppare le successive operazioni statistiche eseguite in ambiente GIS.
La carta geologica del bacino è stata quindi ricostruita su supporto cartaceo, prima della sua informatizzazione all’interno del progetto della banca dati.
Per recuperare l’informazione di base necessaria sono state consultate le carte geologiche in scala 1:50.000 dei fogli nn. 233 Pontremoli, 232 Sestri Levante, 248 La Spezia, realizzate dal servizio Geologico d’Italia nell’ambito del Progetto CARG (fig. 5.12), nonché la carta alla scala 1:25.000 delle Cinque Terre e dell’entroterra di Levanto (Liguria Orientale) redatta da Abbate et alii (1969).
Come mostrato in fig. 5.12, il bacino del Torrente Poglischina ricade nell’intersezione dei fogli geologici nn. 233 Pontremoli, 232 Sestri Levante, 247 Levanto e 248 La Spezia.
.
Fig. 5.12 – Distribuzione e numero dei fogli geologici alla scala 1:50.000 in Liguria. I diversi colori mostrano il grado di avanzamento nella pubblicazione ufficiale dei diversi fogli geologici (dal sito dell’ISPRA, http://www.isprambiente.gov.it/Media/carg/liguria.html)
L’informazione geologica delle porzioni del bacino ricadenti nelle sezioni della Carta Tecnica Regionale in scala 1:10.000 nn. 248010 e 232160 è stata interpretata consultando i fogli La Spezia e Sestri Levante.
Per la parte ricadente nella sezione 247040, non essendo stato mai realizzato il foglio Levanto, i dati geologici sono stati dedotti dalla carta geologica alla scala 1:25000 delle Cinque Terre e dell’entroterra di Levanto (Liguria Orientale) di Abbate et alii (1969). L’informazione geologica della sezione 233130 è stata recuperata da un originale d’autore prodotto dal Gruppo di Ricerca di Geologia Applicata del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa, sotto la supervisione del Prof. Alberto Puccinelli.
La geologia di tale sezione era stata però disegnata su una base topografica appartenente ad una versione del 1977 e non su quella del 2007 disponibile per quell’area.
I prodotti vettoriali e raster, che sono stati utilizzati per le successive elaborazioni statistiche, sono stati invece ottenuti dalla nuova versione della Carta Tecnica Regionale. Per questa ragione, prima di creare una banca dati geologica, sono stati ridisegnati manualmente i contatti stratigrafici/litologici delle formazioni geologiche o coperture quaternarie e le lineazioni tettoniche sul CTR del 2007 alla scala 1:10.000 della sezione 233130.
Questa operazione, che prende il nome di “sintesi cartografica”, prevede l’aggiustamento degli andamenti delle informazioni geologiche per essere rese conformi con un’altra base topografica della stessa area (figg. 5.13 e 5.14).
Fig. 5.13 –Stralcio della vecchia carta tecnica regionale della sezione 233130 messa a confronto con quella nuova nella stessa porzione di bacino; come si vede dalle due immagini, l’andamento delle curve di livello, la forma dell’alveo fluviale e la collocazione degli impluvi sono differenti
Fig. 5.14 –Esempio del processo di sintesi cartografica realizzato su uno stralcio della nuova carta tecnica regionale della sezione 233130
Sulla base delle informazioni ricavate dalle varie carte geologiche è stata ricostruita la carta geologica del bacino alla scala 1:10.000 in formato cartaceo. (fig. 5.15).
Fig. 5.15 – Scansione delle sezioni geologiche alla scala 1:10.000 ricadenti nel bacino del Torrente Pogliaschina.
5.3 – Realizzazione di una banca dati geologica del bacino del Torrente Pogliaschina
Dopo aver ricostruito l’informazione geologica dell’area, si è passati alla realizzazione del database geologico del bacino per mezzo del software ArcGIS,
Una database è una grande raccolta di dati tra loro inter-relazionati che vengono immagazzinati all’interno di un ambiente computerizzato. Un geodatabase è un database utilizzabile da un solo utente e raccoglie tre principali tipi di dataset, che servono per organizzare ed utilizzare le informazioni geografiche, che sono le classi di feature (feature dataset), i dataset raster e le tabelle.
Il feature data set è il contenitore delle feature class, ovvero le entità geografiche o cartografiche che vengono registrate come punti, linee, poligoni ed annotazioni.
Le feature class che sono contenute nel medesimo feature data set hanno lo stesso sistema di riferimento geografico o cartografico.
È stato creato un personal geodatabase contenente un feature data set proiettato nel sistema di riferimento cartografico UTM-WGS1984–FUSO 32, comprendente le feature class lineari denominate “ST018.AAT” e “ST012.AAT” rispettivamente corrispondenti agli elementi lineari geologici e geomorfologici, e una feature class puntuale, dal nome “ST019.PAT”, che rappresenta i punti di osservazione geologica.
I nomi delle feature class sono stati ripresi dalla Banca dati geologica del progetto Carta Geologica Regionale alla scala 1:10.000 della Regione Toscana.
5.3.1 – Struttura del database geologico
La capacità dei sistemi GIS è quella di stabilire un legame ed una corrispondenza univoca tra ogni elemento cartografico (dato spaziale) – creato tramite primitive geometriche – e una riga di una tabella (dato descrittivo).
I dati spaziali vengono rappresentati mediante entità geometriche discrete che vengono gestite ed immagazzinate tramite le tabelle degli attributi.
Ogni tabella è costituita da colonne, che contengono gli attributi (o item o campi) degli elementi cartografici e da righe (record), che racchiudono i dati delle diverse occorrenze geometriche (fig. 5.16).
Il campo chiave è l’attributo, che identifica unicamente ogni record.
Gli attributi sono utilizzati per descrivere le proprietà spaziali e non spaziali di ogni oggetto cartografico.
Fig. 5.16 – Esempio della corrispondenza univoca tra un dato spaziale ed un dato vettoriale. Ad ogni entità geometrica selezionata corrisponde una riga della tabella degli attributi ad essa associata
Per la creazione della banca dati geologica si è fatto riferimento alle linee guida della Banca Dati Geologica utilizzata nel progetto Carta Geologica Regionale alla scala 1:10000 della Regione Toscana.
Il modello logico della banca data sopra citata prevede l’organizzazione delle entità in due categorie principali: quelle con proprietà sia geometriche che descrittive (ad esempio, le misure geologiche di stratificazione contengono informazioni come il tipo, la direzione e l’inclinazione dello strato), quelle con proprietà solamente descrittive (ad esempio, il dizionario delle unità stratigrafiche è formato solo da tabelle).
La struttura della banca dati cartografica prevede l’articolazione in diversi strati informativi, strutturati nelle seguenti parti:
intestazione: numero e nome dello strato informativo, tipologia geometrica e nome;
struttura della tabella: lista dei nomi dei campi e le loro definizioni in termini di tipo di dato che possono registrare.
I campi della tabella degli attributi possono essere numerici del tipo long integer (numeri interi maggiori di cinque cifre), short integer (numeri interi minori di cinque cifre), float (numeri decimali a 7 cifre significative), double (numeri decimali a 15 cifre significative), oppure alfanumerici del tipo text (testuale).
Per i campi di tipo numerico vengono elencati i valori da attribuire alle relative occorrenze geologiche e la rispettiva descrizione.
Il database geologico creato all’interno di questa tesi contiene gli elementi grafici e le tabelle degli attributi associate ad ogni livello informativo (tab. 1-tab. 5)
Nel campo “tipo” di alcuni attributi delle tab. 2-tab. 6 sono elencati i codici di dominio delle varie occorrenze geometriche, che sono state rilevate all’interno del bacino del Torrente Pogliaschina. I domini rappresentano la lista o la gamma dei valori che sono ritenuti validi per quell’attributo.
STRATO 19
PUNTI DI OSSERVAZIONI GEOLOGICHE NOME FEATURE CLASS: ST019.PAT
GEOMETRIA: PUNTI
CAMPO TIPO CONTENUTO INFORMATIVO
NUM_OSS SHORT INTEGER CODICE IDENTIFICATIVO UNIVOCO E
NON NULLO DELL’ELEMENTO GRAFICO
TIPO SHORT INTEGER TIPO DI ELEMENTO PUNTUALE
GEOLOGICO MISURATO 3100 = stratificazione diritta
3110 = stratificazione orizzontale diritta 3130 = stratificazione rovesciata TIPOLOGIA SHORT INTEGER 2 =dedotto
IMMERSIONE SHORT INTEGER MISURA IN GRADI DA 0° A 360° DELLA DIREZIONE DI IMMERSIONE DELLA SUPERFICIE DI STRATO
DIREZIONE SHORT INTEGER MISURA IN GRADI DA 0° A 360 DELLA DIREZIONE DELLA
SUPERFICIE DI STRATO
INCLINAZIONE SHORT INTEGER MISURA IN GRADI DA 0° A 90° DELL’INCLINAZIONE DELLA SUPERFICIE DI STRATO
STRATO 18
ELEMENTI GEOLOGICI LINEARI NOME FEATURE CLASS: ST018.AAT GEOMETRIA: LINEE
CAMPO TIPO CONTENUTO INFORMATIVO
LIN_UC SHORT INTEGER CODICE IDENTIFICATIVO UNIVOCO E
NON NULLO DELL’ELEMENTO GRAFICO
TIPO SHORT INTEGER TIPOLOGIA DELL’ ELEMENTO
LINEARE GEOLOGICO 999 = bordo di acquisizione
1000 = contatto stratigrafico o litologico 2110 = faglia diretta (la parte ribassata, indicata dai trattini, deve essere alla destra dell’arco)
2120 = faglia inversa (la parte rialzata, indicata dai triangolini, deve essere alla destra dell’arco)
2200 = sovrascorrimento principale (la parte sovrascorsa, indicata dai triangolini, deve essere alla destra dell’arco)
2610 = faglia diretta incerta o sepolta (la parte ribassata, indicata dai trattini, deve essere alla destra dell’arco)
2700 = sovrascorrimento incerto o sepolto (la parte sovrascorsa, indicata dai triangolini, deve essere alla destra dell’arco
TIPOLOGIA SHORT INTEGER GRADO DI CERTEZZA DELL’ELEMENTO LINEARE GEOLOGICO 1 = certo 2 = dedotto 3 = incerto 4 = sepolto
9 = non applicabile/non classificabile CONTORNO SHORT INTEGER 1 = SI
2 = NO
AFFIORA SHORT INTEGER 9 = non applicabile/non classificabile
Tab. 3 – Tabella degli attributi dello strato informativo degli elementi geologici lineari STRATO 12
ELEMENTI GEOMORFOLOGICI LINEARI NOME FEATURE CLASS: ST012.AAT
GEOMETRIA: LINEE
CAMPO TIPO CONTENUTO INFORMATIVO
LIN_GMO SHORT INTEGER CODICE IDENTIFICATIVO UNIVOCO E NON NULLO DELL’ELEMENTO
GRAFICO
TIPO SHORT INTEGER TIPOLOGIA DELL’ ELEMENTO LINEARE
GEOMORFOLOGICO TIPOLOGIA
1030 = orlo di scarpata di frana STATO SHORT INTEGER 9999 = non applicabile
STRATO 11
ELEMENTI GEOMORFOLOGICI POLIGONALI NOME FEATURE CLASS: ST011.PAT
GEOMETRIA: POLIGONI
CAMPO TIPO CONTENUTO INFORMATIVO
POL_GMO SHORT INTEGER CODICE IDENTIFICATIVO UNIVOCO E NON NULLO DELL’ELEMENTO
GRAFICO
TIPO SHORT INTEGER TIPOLOGIA DELL’ ELEMENTO
POLIGONALE GEOMORFOLOGICO 2010 = conoide alluvionale e da debris flow TIPOLOGIA SHORT INTEGER 9 = non applicabile/non classificabile STATO SHORT INTEGER 9999 = non applicabile
DIREZIO SHORT INTEGER DIREZIONE MEDIA ESPRESSA IN GRADI SESSAGESIMALI IN SENSO
ORARIO DAL NORD
Tab. 5 – Tabella degli attributi dello strato informativo degli elementi geomorfologici poligonali
STRATO 18
UNITÁ CARTOGRAFABILI GEOLOGICHE NOME FEATURE CLASS: ST018.PAT
GEOMETRIA: POLIGONI
CAMPO TIPO CONTENUTO INFORMATIVO
POL_UC SHORT INTEGER CODICE IDENTIFICATIVO UNIVOCO E NON NULLO DELL’ELEMENTO
GRAFICO
DIREZIO SHORT INTEGER DIREZIONE MEDIA ESPRESSA IN GRADI SESSAGESIMALI IN SENSO ORARIO DAL NORD DELLE SOLE UC RELATIVE AI DEPOSITI QUATERNARI
UQ_CAR SHORT INTEGER Chiave esterna alla tabella T0180801000 UC_LEGE SHORT INTEGER Chiave esterna alla tabella T0180802000
Tab. 6 – Tabella degli attributi dello strato informativo delle Unità cartografabili geologiche Le proprietà descrittive contenute nel database geologico sono rappresentate da tabelle di sistema, un dizionario di informazioni aggiuntive che appartengono ad un determinato livello informativo e che si collegano ad esso mediante un campo chiave (tabb. 7 e 8).
STRATO 18
UNITÀ CARTOGRAFI BILI GEOLOGICHE
NOME TABELLA = T0180801000 (Caratteri dei depositi quaternari)
Tabella di dati descrittivi
CAMPO TIPO NOTE
UQ_CAR SHORT INTEGER Progressivo all’interno del Foglio TIPO SHORT INTEGER 1020 = deposito di versante
glaciale
STATO SHORT INTEGER 0 = dato mancante
3000 = stato di attività indeterminato Tab. 7 – Tabella esterna delle unità cartografabili quaternarie
STRATO 18
UNITÀ CARTOGRAFI BILI GEOLOGICHE
NOME TABELLA ESTERNA= T0180802000 (Unità Cartografabili geologiche di Legenda del Foglio Pontremoli 233)
(Tabella di dati descrittivi
CAMPO TIPO NOTE
UC_LEGE SHORT INTEGER Progressivo all’interno delle ULF del foglio
ETA_SUP TEXT Età sup ULF (vedi Tab. 8)
SIG_ETAS SHORT INTEGER 0 = dato mancante
ETA_INF TEXT Età inf ULF (vedi Tab. 8)
SIG_ETAI SHORT INTEGER 0 = dato mancante
SIGLA1 TEXT Sigla di unità litostratigrafica COLORE SHORT INTEGER 0 = dato mancante
S1_TIPO C Codice del tipo di unità geologica
uq = unità quaternaria fm = formazione FORMALE1 SHORT INTEGER 0 = dato mancante
1 = SI 2 = NO
9 = non applicabile/ non classificabile CARTOGRAF
ATA
SHORT INTEGER segnalatore non obbligatorio 0 = dato mancante
1 = SI 2 = NO
9 = non applicabile/non classificabile
NOME C Nome dell’ULF di livello 1
LEGENDA C Sigla dell’ULF di livello 1.rtf
SIGLA2 TEXT do = dominio
utg = unità tettonica gottero
utbvg = unità tettonica Bracco-Val Graveglia
utc = unità tettonica Canetolo utft = unità tettonica Falda Toscana
S2_TIPO TEXT Codice del tipo di unità geologica di livello 2
un =unità
uq = unità quaternaria
FORMALE2 I (vedi FORMALE 1)
NOM_NAZ2 TEXT Nome dell’ULF di livello 2
SIGLA3 TEXT dli = dominio ligure interno
ds= domino subligure
S3_TIPO TEXT Codice del tipo di unità geologica di livello 3
do =dominio FORMALE3 SHORT INTEGER (vedi FORMALE 1)
SIGLA_CART A
Sigla dell’Unità di Legenda
Tab. 8 – Tabella esterna delle unità Cartografabili geologiche di Legenda del Foglio Pontremoli
In tab. 9 sono riportati, per ogni Unità cartografabile, i valori di dominio dei campi SIGLA_CARTA, ETÀ_INF ED ETÀ_SUP appartenenti alla tabella esterna T0180802000, che derivano dalla legenda Geologica del Foglio Pontremoli.
UC_LEGE NOME Età SIGLA NOME
1
frane con stato di attività indeterminato
HOL0 a1 HOL0
2 Depositi di versante HOL0 aa HOL0
3 Depositi alluvionali attuali HOL0 b HOL0
4
Depositi alluvionali terrazzati
HOL0 bn HOL0
5 Coltri eluvio-colluviali HOL0 B2 HOL0
6
ARENARIE DI MONTE GOTTERO
PAL1 GOT CMP3/MAA1
7
FORMAZIONE DI VAL LAVAGNA
CMP3/MAA1 LVG SAN3/CMP1
8 ARGILLE A PALOMBINI APT1 APA VLG0
9
DIASPRI DI MONTE ALPE
BER3/VLG1 DSA BAJ3/BTH1
10 GABBRI JOO2 GBB JOO2
11 SERPENTINITI JOO2 SRN JOO2
12
ARGILLE E CALCARI DI CANETOLO
EOC2 ACC PAL2
13 MACIGNO CMIO1 MAC OLI2
14 SCAGLIA TOSCANA OLI2 STO APT1
15 MAIOLICA APT1 MAI TTO3
16 DIASPRI TTO3 DSD BAJ3/BTH1
Tab. 9 – Tabella dei numeri progressivi delle UC_LEGE presenti nel bacino e dei valori di domini dei campi SIGLA_CARTA, ETÀ_INF ed ETÀ_SUP che provengono dalla Legenda geologica del Foglio Pontremoli
5.3.2 – Digitalizzazione delle feature class lineari e puntuali
Dopo aver progettato la struttura fisica della banca e impostato i campi della tabella degli attributi di ogni feature class, si è passati alla fase di digitalizzazione delle entità lineari e puntuali. La digitalizzazione è un procedimento di conversione dei dati spaziali rappresentati su carta in forma digitale. Tale processo comprende, oltre al tracciamento
In ArcMap si può ricorrere all’utilizzo di uno strumento, denominato snapping, per evitare le imprecisioni derivanti dal tracciamento degli elementi geografici. Esso permette di agganciare le feature class, appartenenti ad uno stesso livello o ad altri livelli, ai vertici o ai bordi o ai nodi indipendentemente dalla geometria del dato spaziale.
Sono state quindi digitalizzate le linee degli elementi geologici, (ovvero i contatti stratigrafici e tettonici, le faglie, i sovrascorrimenti), quelle degli elementi geomorfologici (orlo di scarpata di frana) ed i punti (misure di stratificazione).
5.3.3 – Creazione delle feature class poligonali
Il software ArcGIS permette di creare le feature class poligonali a partire da feature class lineari in modo automatico, se quest’ultime sono corrette dal punto di vista topologico. L’applicazione di regole topologiche alle feature class permette di validare le relazioni spaziali che sussistono tra di esse, garantisce una qualità elevata del dato spaziale e consente ai sistema di immagazzinare una grande mole di dati in tempi minori.
Nel modello vettoriale, le primitive geometriche sono codificate mediante una o più coppie di coordinate riferite ad un sistema di riferimento cartografico. I punti sono definiti da una coppia di coordinate x e y.
Le linee rappresentano un insieme di archi, che sono formati da una successione di vertici, ciascuno distinto da una coppia di coordinate x e y; ogni arco è costituito da un nodo di partenza e un nodo di arrivo (fig. 5.17).
Fig. 5.17 – Rappresentazione di un elemento lineare. Ogni arco è formato da una serie di vertici, definiti da una coppia di coordinate x e y. Il vertice di partenza e di arrivo prende il nome di nodo
Fig. 5.18 – Rappresentazione di un elemento poligonale. Ogni poligono è formato da un insieme di archi che delimitano un’area chiusa
I principi topologici su cui si basano le relazioni spaziali tra le entità sono le seguenti:
principio di connettività: gli archi si connettono in corrispondenza dei nodi;
principio di definizione dell’area: gli archi che connettendosi racchiudono un’area definiscono un poligono;
principio di contiguità: gli archi hanno una direzione ed un poligono di destra e un poligono di sinistra.
Per creare i poligoni, il software ArcGIS immagazzina gli archi che ne delimitano il contorno una volta sola. In questo modo c’è un risparmio nell’utilizzo della memoria impiegata dal database e i bordi dei poligoni adiacenti non si sovrappongono. Ad ogni poligono si associa una feataure class puntuale, chiamata centroide, contenente le informazioni numeriche ed alfanumeriche che devono essere trasferite al poligono. Durante la fase di digitalizzazione della feature class puntuale vengono inseriti in tabella tutti gli attributi relativi ad ogni poligono che verrà creato. Ogni poligono che si genera prende come contorno gli archi tracciati dalla feature class lineare e come attributi le informazioni riportate nella tabella della feature class puntuale.
Quanto descritto sopra è il processo che ha portato alla creazione delle unità cartografabili geologiche e degli elementi geomorfologici poligonali, a partire rispettivamente dagli elementi geologici e geomorfologici lineari.
cartografica e consiste nella rappresentazione tramite colori e simboli, convenzionalmente stabiliti, di un insieme di elementi geologici e geomorfologici che possiedono un medesimo attributo informativo in tabella.
La simbologia usata è conforme a quella dettata dalle linee guida della Banca dati Geologica della Regione Toscana,
La legenda geologica è stata creata unendo la simbologia derivante dal processo di vestizione e il contenuto descrittivo associato ad ogni elemento geologico e geomorfologico. La descrizione geologica di ogni Unità geologica cartografabile della Legenda è stata ripresa da quella presente sul Foglio Pontremoli in scala 1:50000 (CARG).
In fig. 5.19 è rappresentata la carta geologica del bacino del Torrente Pogliaschina, che è stata realizzata all’interno di questa Tesi.
5.4 – Realizzazione di una banca dati dei fenomeni franosi
Lo schema organizzativo del database cartografico dei fenomeni franosi in esame è stato realizzato secondo il modello della Banca dati del progetto IFFI (Inventario Fenomeni Franosi in Italia) e sulle indicazioni Banca dati dei movimenti franosi proposta dal servizio LaMMA (Laboratorio di Monitoraggio e Modellistica Ambientale per lo sviluppo sostenibile) della Regione Toscana.
La struttura della banca dati delle frane è stata impostata per essere conforme ed idonea, non solo per il censimento dei fenomeni franosi registrati nel bacino del Torrente Pogliaschina, ma anche per quelli avvenuti nei sottobacini del Fiume Magra all’interno dello stesso evento alluvionale.
5.4.1 – Database progetto IFFI
Il progetto IFFI è stato effettuato dall’ex Servizio Geologico d’Italia, che adesso è stato inglobato nell’ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale), in collaborazione con regioni e le province autonome. Lo scopo di tale progetto è di fornire un quadro conoscitivo ed aggiornato sulla distribuzione dei fenomeni franosi sull’intero territorio nazionale secondo procedure standardizzate e di offrire uno strumento conoscitivo della pericolosità da frana, sia per la programmazione degli eventi di difesa del suolo, sia per la pianificazione territoriale.
Il database cartografico del progetto IFFI (Apat, 2004) prevede che ogni fenomeno franoso censito sia rappresentato da un punto denominato PIFF (Punto Identificativo del Fenomeno Franoso), che viene posto, per convenzione, sulla quota più alta del coronamento del poligono di frana.
Oltre al PIFF, ogni movimento franoso (cartografabile alla scala del rilevamento) può essere associato ad un poligono, quando sono ben distinguibili le aree di alimentazione, transito ed accumulo, oppure ad una linea, quando il suo sviluppo è maggiore in lunghezza rispetto alla larghezza.
Il censimento dei dissesti avviene tramite la compilazione di una scheda chiamata “Scheda di censimento dei fenomeni franosi” elaborata per il progetto IFFI (fig. 5.20). Ad ogni frana è associato un codice alfanumerico denominato ID_FRANA, che viene assegnato all’atto dell’inserimento della scheda cartacea nella banca dati. Tale codice
serve da collegamento univoco tra la scheda cartacea ed il database alfanumerico e tra quest’ultimo e il database cartografico.
Il database alfanumerico (Apat, 2005) è costituito da una serie di tabelle denominate ASS_NOME_TABELLE, che si collegano a quello cartografico tramite il campo ID_FRANA e da tabelle dizionario chiamate “DIZ_NOME TABELLA”, che contengono i domini dei valori per ogni attributo.
La scheda di rilevamento (fig. 5.20) è suddivisa in tre livelli di approfondimento. Nel primo livello sono riportate le informazioni obbligatorie per ciascun fenomeno censito, quali l’ubicazione, tipologia di movimento, modalità utilizzata per la valutazione del dissesto, stato di attività. Il secondo livello prevede la conoscenza di informazioni rilevate da attività di campagna, come la morfometria, litologia, litotecnica, assetto strutturale, uso del suolo, causa, data di attivazione. Il terzo livello racchiude la tabelle sui danni provocati, sull’idrogeologia, sugli interventi di sistemazione previsti.
Il database alfanumerico rispecchia questa suddivisione in livelli.
Fig. 5.20 –Scheda di censimento dei fenomeni franosi del progetto IFFI
5.4.2 – Banca dati LaMMA
La banca dati dei fenomeni franosi è stata proposta dal consorzio (LaMMA) in collaborazione con il Settore prevenzione del rischio idraulico e idrogeologico e del
progettata per raccogliere le informazioni dei nuovi eventi franosi od eventuali riattivazioni. La raccolta dei dati avviene attraverso la compilazione di una scheda (fig. 5.21), che consente l’archiviazione dei dissesti riportando alcune caratteristiche, quali il tipo di movimento, stato di attività, metodo di rilevamento, danni provocati, posizionamento ed eventuali interventi antropici effettuati.
Fig. 5.21 –Scheda di rilevamento dei fenomeni franosi redatta dal Consorzio Lamma
Le premesse sulle caratteristiche delle banche dati consultate sono state doverose per poter comprendere il modello su cui si è basata la costruzione del nostro database.
5.4.3 – Strutturazione del database cartografico dei movimenti franosi
Il database cartografico contiene tutte le entità geometriche e le rispettive tabelle degli attributi .È stato creato un personal geodatabase, nominato “frane” e un feature dataset “frane Pogliaschina”, proiettato nel sistema di riferimento cartografico UTM WGS1984-FUSO 32. Secondo l’ordine del lavoro svolto, prima è stata creata una feature class lineare denominata LINEE_POLIGONI.
CAMPO TIPO NOTE
ORDINE_LIN SHORT INTEGER Ordine gerarchico dei corpi di frana
1 = linea che demarca il perimetro di una frana principale
2 = linea che separa una frana principale da una secondaria
Tab. 10 – Tabella degli attributi dello strato informativo LINEE_POLIGONI
Il campo ORDINE _LIN presenta due valori numerici di dominio, 1 e 2, che rappresentano l’ordine gerarchico delle linee delimitanti le frane (fig. 5.22).
La suddivisione gerarchica delle linee è stata necessaria perché esistono frane con forme ramificate. Il valore 1 viene attribuito alla linea che delimita il perimetro di una frana principale, mentre il valore 2 viene assegnato al segmento che divide una frana principale da una secondaria. Per frana principale si intende quella che si colloca nella concavità principale del versante, posta generalmente a monte di un impluvio più importante. Invece, per frana secondaria si considera quella che solitamente di attiva nei side slide o nelle concavità minori del pendio e confluisce con quella principale formandone una ramificata.
Fig. 5.22 – Esempio di digitalizzazione della linee della feature class lineare. Una frana principale è contornato internamente da linee di ordine 1; una frana secondaria è separata da uno principale da una linea di ordine 2. Le occorrenze geometriche della feature class puntuale “INDENTIFICATIVO_FRANA” vengono digitalizzate in prossimità del coronamento della
Nel software ArcGIS è implementato il linguaggio SQL (Structured Query Language) che premette di eseguire delle interrogazioni e delle selezioni della banca dati utilizzando appropriati operatori logici. Le query aspaziali servono per selezionare alcuni valori memorizzati all’interno di un campo dalla tabella degli attributi.
Grazie a questa funzionalità del programma, per generare i poligoni di frana a partire dalle linee, si può eseguire una selezione dalla banca dati ed esportare soltanto quelle con valore 1. In questo modo, nel caso di frana ramificata, si genera un solo poligono. Questa operazione può essere utile se è necessario solamente perimetrare le aree dissestate. Se non viene fatta alcuna selezione ed esportazione in banca dati, si formano un numero di poligoni quante sono le aree individuate dalle intersezioni delle linee 1 e 2. Ciò equivale a dire che, se una frana è suddivisa in più ramificazioni, si genera una quantità di poligoni pari alle ramificazioni di cui è costituita (fig. 5.23).
Ai fini del censimento di tutti i dissesti e delle elaborazioni, in questo lavoro, tutte le frane secondarie confluenti in una principale sono state considerate come frane separate, perché la loro genesi dipende dal diverso luogo d’innesco ed è indipendente dal percorso che le ha portate ad intersecarsi.
Fig. 5.23 – a) Rappresentazione schematica delle possibili modalità di generazione dei poligoni a partire dall’ordine delle linee. Se si esegue un’esportazione delle linee di ordine 1 (b), in caso di frane ramificate, si genera un unico poligono di frana (c). Se non si esegue alcuna esportazione dalla tabella degli attributi (d), le linee di ordine 1 e 2 formano un numero di poligoni pari al numero delle frane principali e secondarie che compongono una frana
Dopo la fase di digitalizzazione delle linee, è stata creata una feature class puntuale denominata “IDENTIFICATIVO_FRANE, che è l’equivalente del PIFF della Banca dati dell’IFFI. Entrambe le entità puntuali individuano i fenomeni franosi, ma mentre il PIFF viene posto sul coronamento del corpo di frana e in sovrapposizione al poligono che la racchiude, la feature class “IDENTIFICATIVO_FRANE” viene digitalizzato in prossimità del coronamento del corpo di frana ed all’ interno del poligono che la delimita.
Con questo accorgimento, ogni punto appartenente a questa feature class, non soltanto individua un corpo franoso, ma viene utilizzato come controide per la successiva creazione dei poligoni di frana.
L’entità geometrica puntuale svolge quindi la funzione di label (etichetta) perché trasferisce le informazioni tabellari ai poligoni che delimitano i corpi di frana.
È stato stabilito che ad ogni punto possano essere associate le informazioni inerenti all’area di innesco di un corpo franoso.
L’area di innesco è la parte sommitale del corpo di frana, nella quale si attiva il movimento. La maggior attenzione si concentra proprio su quella zona ed in particolare sugli aspetti geologici, morfologici e quelli legati all’uso del suolo, per comprendere i motivi ed i meccanismi che hanno portato al dissesto.
È stato deciso di utilizzare un punto come identificativo dell’area di innesco perché si ha necessità di inserire un valore univoco ad ogni attributo della tabella e ad un’entità puntuale corrisponde un solo valore di immagazzinamento del dato.
In fase di editazione è stato individuato, ed esempio, quale classe di uso del suolo intercetta il punto identificativo della frana e tale informazione – relativa all’area di innesco – è stata trasferita al poligono.
La tabella degli attributi della feature class “IDENTIFICATIVO_FRANE” si compone di una serie di campi, i cui domini di valori sono riportati all’interno delle tabelle dizionario esterne denominate: DIZ_NOME_TABELLA.
CAMPO TIPO NOTE
ID_FRANA SHORT
INTEGER
CODICE IDENTIFICATIVO DELLA FRANA
LATITUDI DOUBLE COORDINATE GEOGRAFICHE ESPRESSE IN
GRADI. SISTEMA WGS84
LONGITUDI DOUBLE COORDINATE GEOGRAFICHE ESPRESSE IN
GRADI. SISTEMA WGS84
DIREZIONE SHORT INTEGER
DIREZIONE DI MOVIMENTO NEL PUNTO SOMMITALE
ASSUME VALORI DA 0°-360°
COD_TIPO SHORT
INTEGER
TIPO DI MOVIMENTO CHE HA GENERATO LA FRANA
TABELLA ASSOCIATA: DIZ _TIPO_MOVI
COD_STATO SHORT
INTEGER
STATO DI ATTIVITÁ DELLA FRANA TABELLA ASSOCIATA:
DIZ _COD_STATO
COD_METODO SHORT
INTEGER
DESCRIZIONE DEL METODO UTILIZZATO PER INDIVIDUARE LA FRANA
TABELLA ASSOCIATA:
DIZ_TIPO_METODO
COD_BACINO SHORT
INTEGER
BACINO O SOTTOBACINO IN CUI RICADE LA FRANA
TABELLA ASSOCIATA:
DIZ_TIPO_BACINO
GEOLOGIA TEXT UNITÀ LITOSTRATIGRAFICA SU CUI LA
FRANA RICADE
TABELLA ASSOCIATA:
DIZ_GEOLOGIA
COD_COPERTURA TEXT TIPO DI COPERTURA SU CUI LA FRANA SI
INNESCA
TABELLA ASSOCIATA:
DIZ_COD_COPERTURA
USO_SUOLO SHORT
INTEGER
USO DEL SUOLO NELL’AREA D’INNESCO DELLA FRANA
TABELLA ASSOCIATA:
DIZ_USO_SUOLO
Tab. 11 –Tabella degli attributi della feature class puntuale
I campi relativi alle coordinate geografiche e cartografiche della tabella della attributi della feature class puntuale vengono riempiti in modo automatico dal sistema, una volta che ogni punto viene digitalizzato. Gli altri campi vengono compilati in fase di digitalizzazione, inserendo i valori presenti all’interno delle tabelle esterne dizionario. A partire dalla feature class lineare, è stata poi creata in modo automatico una feature class poligonale denominata “POLIGONI_FRANE”, alla quale è stata agganciata la tabella degli attributi della feature class puntuale.
All’interno del database è stata creata un’altra feature class lineare, dal nome EROSIONE_CANALIZZATA, contenente le linee che identificano le direttrici in cui si è verificato il processo di erosione lineare. Tale fenomeno consiste nell’asportazione di detrito da parte delle acque incanalate all’interno di incisioni già esistenti, in seguito ad un improvviso aumento di portata.
5.4.4 – Strutturazione del database alfanumerico dei movimenti franosi
Il database alfanumerico è costituito da tabelle di sistema, indicate con DIZ_nome tabella, contenenti i domini di valore di alcuni attributi della tabella della feature class puntuale.
Nelle tabelle che seguono sono riportati i codici identificativi univoci di alcuni campi della tabella e le informazioni descrittive.
Per il tipo di movimento e lo stato di attività si fa riferimento alla classificazione delle frane di Cruden & Varnes (1996) (tabb. 12 e 13).
NOME: DIZ_TIPO_MOVI ALIAS: MOVIMENTO COD_TIPO MOVIMENTO 0 n.d. 1 crollo/ribaltamento 2 scivolamento rotazionale/traslativo 3 espansione 4 colamento lento 5 colamento rapido 6 sprofondamento 7 complesso 8 complesso, scivolamento/colamento
Tab. 12 –Tabella dizionario del tipo di movimento delle frane
NOME:DIZ_TIPO_STATO ALIAS: STATO COD_STATO STATO 0 non determinato 100 attivo 200 quiescente 300 stabilizzato 400 relitto
Tab. 13 –Tabella dizionario dello stato di attività delle frane
La tab. 14 fa riferimento ai metodi utilizzati per il censimento delle frane NOME:DIZ_TIPO_METODO
ALIAS:METODO COD_METODO METODO
111 fotointerpretazione 222 rilevamento sul terreno
Per quanto riguarda la distinzione dei bacini (tab. 15), i codici numerici 100 e 200 indicano rispettivamente il bacino del Fiume Magra e del Fiume Vara; quelli compresi tra 100 e 200 (escluso) indicano i bacini secondari ricadenti nel bacino del Magra, mentre quelli sopra 200 identificano i bacini secondari ricadenti nel bacino del Fiume Vara. NOME: DIZ_BACINO_APPARTENENZA ALIAS: BACINO COD_BACINO BACINO_E_SOTTOBACINO 100 Magra 101 Gordana 102 Teglia 103 Mangiola 104 Osca 105 Caprio 106 Bagnone 107 Taverone 200 Vara 201 Pogliaschina 202 Pignone 203 Mangia 204 Gravegnola 205 Usurana
Tab. 15 –Tabella dizionario dei bacini o sottobacini in cui ricadono le frane
La tab. 16 riporta i nomi delle formazioni geologiche che si trovano all’interno del bacino.
NOME: DIZ_GEOLOGIA ALIAS: GEOLOGIA
COD_GEOLOGIA GEOLOGIA
GOT Arenarie Monte Gottero LVG Formazione di Val Lavagna APA Argille a Palombini
DSA Diaspri di Monte Alpe GBB Gabbri
SRN Serpentiniti
AVE Formazione della Val D’Aveto ACC Argille e Calcari di Canetolo MAC Macigno
STO Scaglia Toscana MAI Maiolica
DSD Diaspri
La tab. 17 descrive il tipo di copertura su cui la frana si è innescata. Il campo “COD_COPERTURA” assume un codice di 1100 (copertura non censita), quando non sono riportate le coperture nell’area di innesco della frana sulla cartografica di riferimento. Più specificatamente, Il termine copertura ‘non censita’ riguarda quelle zone in cui sono comunque presenti suoli residuali o colluviali, ma di uno spessore esiguo per poter essere cartografabili alla scala di rilevamento (generalmente 1:10.000).
NOME: DIZ_COPERTURE ALIAS: COPERTURE
COD_COPERTURA COPERTURA
1000 a1 frana con stato di attività indeterminato 1100 - non censita
1200 h depositi antropici 1300 aa depositi di versante 1400 a3 depositi di falda
1500 b depositi alluvionali attuali 1600 bn depositi alluvionali terrazzati 1700 b2 depositi eluvio-colluviali
1800 b4 depositi da debris flow e mud-flow
Tab. 17 –Tabella dizionario del tipo di copertura presente nelle area di innesco delle frane
Al fine di ottenere un sistema univoco di classificazione sull’uso del suolo per tutto il bacino del Fiume Magra, sono stati uniti i database alfanumerici redatti della Regine Liguria (Bocci & Vissani, 2011) e dalla Regione Toscana (Regione Toscana & Consorzio LaMMA, 2012, tab. 18).
Entrambe le due banche dati sono state realizzate secondo un sistema gerarchico numerico, che prevede la suddivisione in livelli delle categorie di appartenenza del territorio.
Il sistema di classificazione adottato dalla Regione Toscana è meno dettagliato, poiché utilizza classi di uso del suolo generali (fino al III tipo), mentre quello adottato dalla Regione Liguria suddivide il territorio in ulteriori sub-categorie (fino al IV tipo) che forniscono un maggior grado di dettaglio.
NOME:DIZ_USO_SUOLO ALIAS: USO_SUOLO
COD_USO DESCR_COD_COPERTURE
111 111 Zone residenziali a tessuto continuo
1122 1122 Zone residenziali a tessuto discontinuo e rado sparso 121
121 Aree industriali, commerciali e dei servizi pubblici e privati - centrale elettrica - cabina
1211 1211 Aree industriali o artigianali 1212 1212 Aree commerciali
1213
1213 Aree occupate da grandi impianti di servizi pubblici, militari e privati (Ospedali, ecc.)
122 122 Reti stradali, ferroviarie e infrastrutture tecniche 1221 1221 Reti autostradali e spazi accessori
1222 1222 Superstrade, grandi arterie di viabilità e spazi accessori 1223 1223 Altre strade della rete di viabilità extraurbana e spazi accessori 1224 1224 Reti ferroviarie e spazi accessori
1225 1225 Reti tecnologiche e aree di servizio 123 123 Aree portuali
1231 1231 Aree portuali commerciali e militari e atte alla pesca 1232 1232 Aree portuali usate prevalentemente per il diporto
124 124 Aeroporti 131 131 Aree estrattive 132 132 Discariche
133 133 Cantieri - edifici in costruzione 1331 1331 Cantieri, spazi in costruzione e scavi 1332 1332 Suoli rimaneggiati e artefatti
134 134 Terreni non utilizzati e/o abbandonati all’interno delle aree urbane 141 141 Aree verdi urbane
142 142 Aree ricreative e sportive
1421 1421 Campeggi e strutture turistico-ricettive 1422 1422 Aree sportive
1423 1423 Parchi di divertimento e aree attrezzate 1424 1424 Campi da golf
1425 1425 Ippodromi e spazi associati
1426 1426 Strutture per competizioni motoristiche e spazi accessori 1427 1427 Aree archeologiche - grandi aree aperte al pubblico 1428 1428 Giardini Botanici
143 143 Aree cimiteriali
210 210 Seminativi in aree irrigue e non irrigue 2101 2101 Serre stabili
211 211 Seminativi in aree non irrigue 2121 2121 Seminativi semplici in aree irrigue 2211 2211 Vigneti misti ad oliveti
2212 2212 Vigneti e/o altri tipi di colture permanenti (non oliveti) abbandonate 2122 2122 Vivai
2123 2123 Colture orticole in pieno campo in piena aria 2124 2124 Colture in serra o sotto altra copertura (plastica,..) 2125
2125 Colture in piena aria e colture in serra o sotto altra copertura giustapposte
221 221 Vigneti
222 222 Frutteti e frutti minori 2221 2221 Frutteti e agrumeti
223 223 Oliveti
2231 2231 Oliveti abbandonati
224 224 Altre colture permanenti (arboricoltura da legno) 231 231 Prati stabili
243
243 Aree prevalentemente occupate da colture agrarie con presenza di spazi naturali importanti
244 244 Aree agroforestali 311 311 Boschi di latifoglie
3111 3111 Bosco xerofilo a prevalenza di specie sempreverdi 3112 3112 Bosco misto termofilo
3113 3113 Bosco misto mesofilo
3114 3114 Bosco a prevalenza di faggio 3115 3115 Bosco a prevalenza di castagno 3116 3116 Castagneti da frutto
3117 3117 Bosco di specie igrofile 312 312 Boschi di conifere
313 313 Boschi misti di conifere e latifoglie
321 321 Aree a pascolo naturale e praterie d’alta quota 322 322 Brughiere e cespuglieti
323 323 Aree a vegetazione a sclerofille
324 324 Aree a vegetazione boschiva ed arbustiva in evoluzione 331 331 Spiagge, sabbie e dune
332 332 Rocce nude, falesie, rupi, affioramenti 333 333 Aree con vegetazione rada
3331 3331 Cesse parafuoco
334 334 Aree percorse da incendio 411 411 Paludi interne
412 412 Torbiere
511 511 Corsi d’acqua, canali e idrovie
5111 5111 Alvei di fiumi e torrenti con vegetazione scarsa 5112 5112 Canali e idrovie
5113 5113 Argini
5114 5114 Alvei di fiumi e torrenti con vegetazione abbondante 512 512 Bacini d’acqua 5121 5121 Bacini naturali 5122 5122 Bacini artificiali 522 522 Estuari 5231 5231 Maricoltura 5232 5232 Mare
Tab. 18 –Tabella dizionario dell’uso del suolo del bacino del Fiume Magra
La tabella successiva (tab. 19) mostra nel dettaglio il processo di unificazione e raggruppamento delle classi d’uso del suolo delle due banche dati in codici numerici univoci.
LEGENDA unita per uso del suolo Regione Toscana e Regione Liguria Livello
I II III IV Voce legenda
1 TERRITORI MODELLATI ARTIFICIALMENTE
112 Zone residenziali a tessuto discontinuo e rado 1121 Zone residenziali a tessuto discontinuo e rado
mediamente denso
1122 Zone residenziali a tessuto discontinuo e rado sparso
12 ZONE INDUSTRIALI, COMMERCIALI E
INFRASTRUTTURE
121 Aree industriali, commerciali e dei servizi pubblici e privati - centrale elettrica - cabina
1211 aree industriali o artigianali 1212 Aree commerciali
1213 Aree occupate da grandi impianti di servizi pubblici, militari e privati (Ospedali, ecc.)
122 Reti stradali, ferroviarie e infrastrutture tecniche 1221 Reti autostradali e spazi accessori
1222 Superstrade, grandi arterie di viabilità e spazi accessori 1223 Altre strade della rete di viabilità extraurbana e spazi
accessori
1224 Reti ferroviarie e spazi accessori 1225 Reti tecnologiche e aree di servizio 123 Aree portuali
1231 Aree portuali commerciali e militari e atte alla pesca 1232 Aree portuali usate prevalentemente per il diporto 124 Aeroporti
125 Pertinenza abitativa, edificato sparso.
13 ZONE ESTRATTIVE, CANTIERI, DISCARICHE E TERRENI ARTEFATTI E ABBANDONATI
131 Aree estrattive 132 Discariche
133 Cantieri - edifici in costruzione 1331 Cantieri, spazi in costruzione e scavi 1332 Suoli rimaneggiati e artefatti
134 Terreni non utilizzati e/o abbandonati all’interno delle aree urbane
14 ZONE VERDI ARTIFICIALI NON AGRICOLE 141 Aree verdi urbane
142 Aree ricreative e sportive
1421 Campeggi e strutture turistico-ricettive 1422 Aree sportive
1423 Parchi di divertimento e aree attrezzate 1424 Campi da golf
1425 Ippodromi e spazi associati
1426 Strutture per competizioni motoristiche e spazi accessori 1427 Aree archeologiche - grandi aree aperte al pubblico 1428 Giardini Botanici
143 Aree cimiteriali
2 SUPERFICI AGRICOLE UTILIZZATE
21 SEMINATIVI
211 Seminativi in aree non irrigue 212 Seminativi semplici in aree irrigue
2121 Seminativi semplici in aree irrigue 2122 Vivai
2123 Colture orticole in pieno campo in piena aria 2124 Colture in serra o sotto altra copertura (plastica,..) 2125 Colture in piena aria e colture in serra o sotto altra
copertura giustapposte 213 Risaie
22 COLTURE PERMANENTI
221 Vigneti
2211 Vigneti misti ad oliveti
2212 Vigneti e/o altri tipi di colture permanenti (non oliveti) abbandonate
222 Frutteti e frutti minori 2221 Frutteti e agrumeti 223 Oliveti
2231 Oliveti abbandonati
224 Altre colture permanenti (arboricoltura da legno)
23 PRATI STABILI
231 Prati stabili
24 ZONE AGRICOLE ETEROGENEE
241 Colture temporanee (annuali) associate a colture permanenti
242 Sistemi colturali e particellari complessi
243 Aree prevalentemente occupate da colture agrarie con presenza di spazi naturali importanti
244 Aree agroforestali
3 TERRITORI BOSCATI E AMBIENTI
SEMI-NATURALI
31 ZONE BOSCATE
300 Filari di alberi 311 Boschi di latifoglie
3111 Bosco xerofilo a prevalenza di specie sempreverdi 3112 Bosco misto termofilo
3113 Bosco misto mesofilo 3114 Bosco a prevalenza di faggio 3115 Bosco a prevalenza di castagno 3116 Castagneti da frutto
3117 Bosco di specie igrofile 312 Boschi di conifere
313 Boschi misti di conifere e latifoglie
32 ZONE CARATTERIZZATE DA VEGETAZIONE
ARBUSTIVA E/O ERBACEA
321 Aree a pascolo naturale e praterie d’alta quota 322 Brughiere e cespuglieti
33 ZONE APERTE CON VEGETAZIONE RADA O ASSENTE
331 Spiagge, sabbie e dune
332 Rocce nude, falesie, rupi, affioramenti 333 Aree con vegetazione rada
3331 Cesse parafuoco
334 Aree percorse da incendio 335 Ghiacciai e nevi perenni
4 ZONE UMIDE
41 ZONE UMIDE INTERNE
411 Paludi interne 412 Torbiere
42 ZONE UMIDE MARITTIME
421 Paludi salmastre 422 Saline 423 Zone intertidiali 5 CORPI IDRICI 51 ACQUE CONTINENTALI
511 Corsi d’acqua, canali e idrovie
5111 Alvei di fiumi e torrenti con vegetazione scarsa 5112 Canali e idrovie
5113 Argini
5114 Alvei di fiumi e torrenti con vegetazione abbondante 512 Bacini d’acqua 5121 Bacini naturali 5122 Bacini artificiali 52 ACQUE MARITTIME 521 Lagune 522 Estuari 523 Mari e oceani 5231 Maricoltura 5232 Mare
Tab. 19 – Sistema gerarchico della suddivisione in livelli delle categorie di uso del suolo
La figura 5.24 rappresenta la carta di uso del suolo della Regione Toscana e della Regione Liguria ritagliata all’interno del bacino del Fiume Magra. Dall’immagine si nota il diverso dettaglio nella suddivisione in classi del territorio.
Fig. 5.24 – Visualizzazione dell’unione della carte di uso del suolo delle Regioni Liguria e Toscana
5.5 – Analisi morfometrica del bacino del Torrente Pogliaschina
Il software ArcGIS contiene l’estensione “Spatial Analysis”, una serie di comandi che consentono di eseguire delle elaborazioni raster, a partire dal modello digitale del terreno (DTM-Digital Terrain Model). Tra questi, vi sono i moduli che permettono di effettuare l’analisi spaziale di alcuni parametri morfometrici dei versanti, come la pendenza, l’esposizione e la curvatura.
Per l’esecuzione delle elaborazioni geomorfometriche è stato utilizzato un DEM del bacino del Torrente Pogliaschina con una risoluzione di 5 x 5 metri. Come risultato, sono state ottenute una serie di carte raster, nelle quali ogni parametro varia spazialmente in ogni cella. La carta delle pendenze permette di conoscere per ogni cella il valore dell’angolo di inclinazione. La carta dell’esposizione dei pendii mostra verso quale punto cardinale è rivolta la direzione di massima pendenza di ogni cella (fig. 5.25).
Fig. 5.25 – Direzioni di esposizione dei versanti
La carta della curvatura planare permette di verificare la concavità o la convessità dei versanti, restituendo di conseguenza, l’informazione delle dinamiche del flusso superficiale e sub-superficiale (Zeverbergen & Thorne, 1987). La curvatura rappresenta la variazione della pendenza nello spazio ed è matematicamente definita dalla derivata seconda della quota. La curvatura planare corrisponde alla linea di intersezione tra la superficie topografica ed un piano orizzontale parallelo alle curve di livello (fig. 5.26).
Fig. 5.26 – Rappresentazione fisica della curvatura planare
La curvatura planare indica le zone di convergenza e divergenza del flusso superficiale e sub-superficiale.
C < 0 (curvatura planare minore di zero) indica la concavità e convergenza dei flussi ed è caratteristica delle zone di impluvio;
C = 0 (curvatura planare uguale a zero) indica la presenza di versanti con fianchi dritti, nei quali le linee di flusso sono ortogonali alle curve di livello;
C > 0 (curvatura planare maggiore di zero) indica la convessità e divergenza del flusso, ed è propria delle aree che morfologicamente rappresentano uno
La carta della curvatura planare individua le aree che posso essere suddivise in nose, side slide ed hollow dal punto di vista dell’andamento delle linee di flusso e della topografia (fig. 5.27; Ohlmacher, 2007).
Fig.5.27 – Visualizzazione delle tre diverse tipologie di curvatura planare
Tramite la sovrapposizione della carta delle pendenza, dell’esposizione e della curvatura con lo strato informativo IDENTIFICAZIONE_FRANE, è stato possibile ottenere l’informazione rispettivamente del valore della pendenza, dell’esposizione del versante e della curvatura planare dell’area di innesco di ogni movimento franoso. Tale operazione è stata ottenuta in automatico tramite il comando Zonal statistic, il quale attribuisce ad ogni punto che identifica l’area d’innesco, il valore del parametro morfometrico della cella del raster cui ricade.
5.6 – Analisi di suscettibilità di frana del bacino del Torrente Pogliaschina
La parte finale di questo lavoro ha riguardato la realizzazione di una carta di suscettibilità di frana del bacino del Torrente Pogliaschina. Per suscettibilità di frana, o pericolosità spaziale, si intende la predisposizione di un’area alla formazione di fenomeni franosi. La valutazione della suscettibilità da frana del bacino è stata effettuata mediante un metodo deterministico basato su un modello meccanico ed idrologico. In generale, i metodi deterministici meccanico-idrologici si basano sull’analisi di stabilità dei versanti all’equilibrio limite e permettono il calcolo quantitativo di un valore di stabilità (fattore di sicurezza). Essi consentono di quantificare l’influenza delle caratteristiche fisico-meccaniche delle coperture e di parametri topografici ed idrologici, sulle condizioni di stabilità dei versanti (Falaschi, 2008).
5.6.1 – Modello teorico di SHALSTAB di Montgomery e Dietrich
Il modello SHALSTAB (Shallow Landslides Stability Model) di Montgomery e Dietrich combina un modello di stabilità all’equilibrio limite con un modello idrologico in condizioni di regime stazionario.
È stato scelto questo modello per l’analisi dei dissesti avvenuti il 25 ottobre 2011, perché esso si applica ai casi di instabilità dovuti a frane superficiali di limitato spessore, caratterizzate da una superficie di scivolamento posta al contatto tra coltre detritica e un livello meno permeabile sottostante, che si innescano in occasione di eventi meteorologici di breve durata. Questo modello è stato utilizzato da diversi autori (Carter, 2005; Minder et alii, 2009; Morandi, 2009; Bellugi et alii, 2011; Franceschini S., 2012; Reginatto et alii, 2012; Oss Cazzador D., 2013) per la definizione di carte di suscettibilità del territorio.
Le assunzioni di base per l’applicazione di tale modello sono le seguenti:
Pendio infinito;
Superficie di rottura piana e parallela al pendio, situata in corrispondenza dell’interfaccia tra copertura superficiale e livello sottostante;
La superficie piezometrica parallela alla superficie di scorrimento;
Criterio di resistenza del terreno di Mohr-Coulomb in termini di tensioni efficace: τ = C + (σ – u)tanφ, dove τ = resistenza al taglio. C = coesione, σ = componente normale alla forza peso, φ = angolo di resistenza al taglio del materiale in corrispondenza del piano di rottura, u = pressione interstiziale;
Flusso stazionario parallelo al pendio;
Assenza di drenaggio profondo e flusso nel substrato.
Il modello idrologico si basa sulle formulazioni proposte da O’Loughlin (1986), secondo le quali viene ipotizzato che l’evento piovoso duri a sufficienza affinché in ogni porzione del versante sia raggiunto lo stato stazionario idrologico, ovvero l’equilibrio tra afflussi e deflussi.
Nella fig. 5.28, la linea con tratto in grassetto rappresenta la superficie del terreno; h è lo spessore del terreno saturo (m) e z è l’intero spessore del suolo (m); a è area di drenaggio per ciascuna cella (m2) e b è la larghezza della sezione di deflusso, che si approssima alla larghezza della cella (m); p è la precipitazione totale; e corrisponde all’evaporazione; r equivale al drenaggio profondo; o rappresenta il deflusso
superficiale; T è la trasmissività idraulica espressa come kzcosθ (m2/giorno); senθ è il gradiente idraulico.
Fig. 5.28 – Valutazione del contributo idrologico (da Dietrich et alii, 1993; modificato)
La definizione di stato stazionario implica che il prodotto di q per l’area di drenaggio a monte della sezione indicata risulti uguale al deflusso ipodermico che attraversa la cella di larghezza b.
Utilizzando la legge di Darcy, si può scrivere tale relazione:
qa = khcosθsenθb 1)
in cui q rappresenta la pioggia netta infiltrata o precipitazione stazionaria critica (mm/giorno), che è uguale a p (pioggia totale) – e (evaporazione) – r (infiltrazione profonda) – o (deflusso superficiale); k equivale alla permeabilità del terreno (m/s). Raggiunta la saturazione del terreno, il deflusso ipodermico sarà uguale al prodotto tra la trasmissività T, il gradiente idraulico senθ e b.
Tbsenθ = kzcosθsenθb 2)
Combinando la 1) con la 2) si ottiene:
h/z = q/T(a/bsenθ) = W 3)
Secondo l’equazione 3) h/z è determinato da due termini: il rapporto idrologico q/T e il rapporto topografico a/bsenθ.
suolo raggiungerà la saturazione e più grande è il numero di siti che diventeranno instabili.
Il rapporto topografico a/bsenθ esprime gli effetti della convergenza topografica sulla concentrazione del deflusso.
Maggiore è l’area di drenaggio relativamente alla larghezza della cella, maggiore è il rapporto h/z. Se il rapporto a/b è elevato, significa che il flusso tende a convergere. Ma se aumenta la pendenza (senθ aumenta e diminuisce il rapporto a/b), il deflusso diventa più veloce, la capacità drenante aumenta e diminuisce il livello di saturazione h/z. In questo modo le aree pianeggianti con modesta area di drenaggio si saturano più facilmente rispetto a quelle più acclivi (Dietrich et alii, 1993).
A saturazione h/z = 1, per cui l’equazione 3) si può scrivere:
a/b = (Tsenθ/q) 4) Il modello di stabilità è basato sul criterio di resistenza del terreno di Mohr Coulomb che, se non si considera la coesione, può essere espresso nel modo seguente (fig. 5.29):
ρsgzcosθsenθ = (ρsgzcos2θ – ρwghcos2θ) tanφ 5) Dove:
z = spessore del terreno (m)
h = altezza della colonna d’acqua sopra il piano di scivolamento (m) ρs = densità del terreno (kg/m3)
ρw = densità dell’acqua (kg/m3) g = accelerazione di gravità (m2/s) θ = inclinazione del versante (°)
Fig 5.29 – Schematizzazione del pendio e delle grandezze ad esso associate (da Montgomery & Dietrich, 1994)
Il fattore di sicurezza per pendio indefinito con filtrazione parallela alla superficie può essere espresso tramite il criterio di Mohr-Coulomb (Skempton & De Lory, 1957):
