Matteo Berti

L'attività di ricerca attualmente in corso è rivolta alla definizione del comportamento idrologico di versanti argillosi in frana. L'approccio si basa sull'integrazione di dati geomorfologici, di dati strumentali di monitoraggio, e di simulazioni numeriche dei processi. Le attività sono concentrate su due aree in frana già monitorate (frana di Rocca Pitigliana, BO; frana di Silla, BO) per le quali sono state raccolte lunghe serie temporali di dati. Nel corso del prossimo anno si prevede di continuare la raccolta di dati (manutenzione e aggiornamento dei sistemi sperimentali )e di proseguire l'analisi numerica del comportamento idrologico delle coltri in frana. In particolare, saranno riprodotti i valori misurati di pressione dei pori utilizzando l'equazione della diffusione di pressione in un mezzo saturo compressibile. Infine, la risposta idrologica sarà correlata con gli spostamenti superficiali ottenuti con tecniche tradizionali (estensimetri a filo) e innovative (sensor network).

L'attività di ricerca in corso riguarda il monitoraggio del legame tra precipitazioni, pressione dei pori, deformazioni e rottura di versanti argillosi. Al momento sono attivi due sistemi di monitoraggio idrologico-meccanico, uno installato nella frana di Rocca Pitigliana, l'altro nella frana di Silla. La frana di Rocca Pitigliana è situata in destra idrografica del Torrente Marano, nel comune di Gaggio Montano (Bologna). Il versante è costituito quasi interamente da argilliti scagliose appartenenti alla Formazione delle Argille a Palombini ed ha subito sei riattivazioni nel corso degli ultimi 70 anni. Il versante è stato strumentato grazie ad un progetto PRIN (2001-03 Coord. Naz. S. Moretti). Il sistema di monitoraggio consiste di: - 16 sensori di pressione (da 0.7 a 10 m di profondità) - 3 tensiometri - 3 sensori di umidità - 1 estensimetro a filo - 1 pluviometro I sensori sono installati in modo da formare una griglia di punti di misura posta a cavallo della nicchia di distacco, tra la parte alta del corpo di frana e la porzione immediatamente a monte del ciglio di frana. I dati vengono registrati in sito con un intervallo di 10 minuti e scaricati in remoto via GSM. La frana di Silla (comune di Gaggio Montano, Bologna) si trova in sinistra idrografica del T.Silla. Il versante è costituito interamente da argilliti e la frana ha subito un'importante riattivazione nel 1994. Attualmente sono presenti indizi di ripresa di attività (abbassamento del terreno nella zona di nicchia, allungamento ed allargamento delle fratture sui fianchi) e per tale ragione è stata attivata, nella primavera 2004, una convenzione di ricerca con la Comunità Montana dell'Alta e Media Valle del Reno. La strumentazione installata è la seguente: - 10 sensori di pressione (da 0.7 a 10 m di profondità) - 3 estensimetri a filo - 3 misurati di umidtà del suolo - 1 pluviometro Anche in questo caso i sensori sono stati posizionati nella zona di nicchia (a monte e a valle del ciglio di frana) e formano una griglia di punti di misura. Il sistema è funzionante da Luglio2004 ed i dati indicano un comportamento idrologico del tutto simile a quello individuato a Rocca Pitigliana. Nel corso del prossimo anno sono previste tre attività principali: 1) manutenzione e aggiornamento dei sistemi sperimentali al fine di garantire l'afflusso continuo dei dati 2) analisi dei dati raccolti tramite modelli analitici e numerici 3) pianificazione e progettazione di un sistema di monitoraggio degli spostamenti di superficie tramite reti di sensori innovativi e a basso costo (sensor network) Le analisi di cui al punto 2 partono dall'osservazione sperimentale della natura fortemente transitoria delle variazioni di pressione dei pori e della grande importanza dell'infiltrazione diretta rispetto ai processi di flusso sub-superficiale di versante. Appare quindi possibile riprodurre il comportamento reale tramite modellazione numerica e soluzioni analitiche basate su una forma ridotta dell'equazione di Richards, che descrive il flusso dell'acqua in un mezzo saturo compressibile. I primi risultati sono molto promettenti, in quanto si osserva che i valori di diffusività idraulica ottenuti per calibrazione dei dati di monitoraggio sono in linea con quelli derivati in sito e in laboratorio tramite tecniche indipendenti. Tali analisi saranno estese a tutti i dati di monitoraggio attualmente disponibili e a quelli raccolti nel corso del prossimo anno. Un tema di particolare interesse che si intende sviluppare riguarda l'uso di sistemi innovativi e a basso costo per il monitoraggio degli spostamenti superficiali (punto 3). Tale attività nasce dall'esigenza diffusa, comune a ricerca ed enti territoriali, di misurare in modo affidabile ed economico gli spostamenti di frane in un numero significativo di punti. I recenti sviluppi tecnologici nel campo dell'elettronica, dell'informatica e delle telecomunicazioni sembrano rendere possibile questo obiettivo ed in particolare le reti di sensori wireless (WSN) attirano sempre più l'interesse della comunità scientifica. In termini generali, una rete di sensori wireless (WSN) consiste di una serie di micro-computers a basso costo, ognuno dotato di specifiche capacità di rilevamento, capaci di comunicare e scambiarsi dati tra i nodi. La rete può acquisire dati ad elevata densità spaziale, riconoscere pattern non rilevabili con altre tecniche, e può essere installa su un'area vasta con costi contenuti Questi sistemi saranno testati nel sito sperimentale di Silla. La rete WSN sarà inizialmente configurata con 9-12 nodi autonomi comunicanti tra loro via radio e collegati ad un PC con connessione UMTS. Tre nodi saranno posti in corrispondenza dei tre estensimetri esistenti, gli altri sui picchetti della rete topografica di controllo. In questo modo si potranno validare le misure con strumenti indipendenti e ricostruire in dettaglio il campo deformativo della parte alta del versante.