analisi della distribuzione delle forme carsiche e della suscettibilita

ANALISI DELLA DISTRIBUZIONE
DELLE FORME CARSICHE
E DELLA SUSCETTIBILITA’
ALLO SPROFONDAMENTO
NELLA PENISOLA SALENTINA
(PUGLIA)
Ing. Emanuela Bruno
Le aree carsiche sono
particolarmente
sensibili alle pressioni
ambientali causate dai
rapidi processi di
urbanizzazione
Tipici problemi ambientali delle aree
carsiche
Instabilità e collasso del suolo
Erosione o sedimentazione degli sprofondamenti
Allagamento degli sprofondamenti
Contaminazione dell’acqua sotterranea
Cause
Incremento delle superfici impermeabili delle aree
urbanizzate
Incremento di volume e velocità dell’acqua di
ruscellamento superficiale
Rapida infiltrazione degli inquinanti nell’acquifero
attraverso I condotti carsici
Accelerazione del processo di dissoluzione carsica
OBIETTIVI
METODO
•
CARTA INVENTARIO DELLE FORME CARSICHE
•
CARTA PRELIMINARE DELLA SUSCETTIBILITA’ ALLO
SPROFONDAMENTO
CARTA INVENTARIO DELLE FORME CARSICHE
•
RICERCA BIBLIOGRAFICA E DI ARCHIVIO
•
DOCUMENTI E REPORT DI PUBBLICHE
AMMINISTRAZIONI
•
INTERPRETAZIONE DI CARTE TOPOGRAFICHE ED
ORTOFOTO
•
GIS
CARTA DELLA SUSCETTIBILITA’ ALLO SPROFONDAMENTO
ANALISI MULTICRITERIA E GIS
• IDENTIFICAZIONE DEI PARAMETRI FISICI
• ELABORAZIONE DELLE CARTE TEMATICHE
• VALUTAZIONE DEL CONTRIBUTO DI CIASCUN
PARAMETRO ALL’INSTABILITA’
• CLASSIFICAZIONE DELLA REGIONE DI STUDIO IN DOMINI
DI SUSCETTIBILITA’
Sprofondamento del
terreno considerato una
calamità scarsamente
prevedibile e dalla quale
non è facile difendersi.
I SINKHOLES: definizione
Letteralmente _voragine per sprofondamento
Fairebridge 1968 _depressione di forma sub-circolare, dovuta al crollo
improvviso di cavità sotterranee
Faccenna et alii 1993 _ampia e profonda depressione di forma sub-circolare
con diametro e profondità variabili da pochi metri a
centinaia di metri, con pareti sub-verticali che si
aprono rapidamente in terreni a granulometria
variabile, ma di genesi incerta
Risultato di una serie
complessa di interazioni tra
diversi fattori e processi
I SINKHOLES: aree a rischio
Fattori predisponenti _ Intrinseci delle aree soggette a sinkholes
Substrato costituito da litotipi soggetti a dissoluzione
Terreni di copertura a granulometria variabile
Abbondanti acque di circolazione sotterranea
Fluidi profondi mineralizzati
Coincidenza con lineamenti tettonici attivi
Scarsa presenza di un manto vegetale
Fattori innescanti_ Agevolano la propagazione della deformazione
Elevata intensità delle precipitazioni
Scosse sismiche
Alternanza di periodi secchi e piovosi
Attività antropiche:
intenso emungimento
attività estrattiva
immissioni di elevate quantità d’acqua
nel sottosuolo
Classifica dei Sinkholes
basata sul processo di
formazione dominante
(Waltham et alii, 2005)
I SINKHOLES: genesi ed evoluzione
Tipologie principali_in relazione al processo di formazione
Sinkhole da soluzione
Sinkhole da collasso
Sinkhole per crollo della copertura
Dropout Sinkhole
Sinkhole da suffosione
Sinkhole sepolto
Classifica dei Sinkholes
basata sul processo di
formazione dominante
(Waltham et alii, 2005)
Evoluzione
Annegamento
Estinzione
Riattiavazione
Migrazione
I SINKHOLES: genesi ed evoluzione
Progetto “Rischio Cavità”
(2001): Dipartimento della
Protezione Civile
I SINKHOLES: il problema in Italia
Puglia:
differenti condizioni di
propensione al dissesto
idrogeologico e di
vulnerabilità ambientale
I SINKHOLES in Puglia
Pulo di Altamura (BA)
Murge, Serre Salentine_
PRESENZA DI CAVITA’ ISOLATE
Plateau interno_SPROFONDAMENTI
COMPOSTI ALLINEATI
Piane costiere_
SPROFONDAMENTI COMPOSTI
Provincia di Lecce_11 sprofondamenti
Il Salento è un’area
carsica ad alta pericolosità
geomorfologica
I SINKHOLES nel Salento
I sinkholes sono le
forme carsiche più
comunemente
cartografate inquanto
sono un indicatore
della dissoluzione del
substrato e sono
facilmente identificabili
sulle carte topografiche
CARTA INVENTARIO
Metodologia e applicazione
Necessità di una mappa inventario delle
forme carsiche
1. Pressione
ambientale
causata
dal
crescente sviluppo urbano
2. Approfondimento
sull’ambiente
delle
carsico
conoscenze
e
sulla
sua
pericolosità
3. Identificazione
delle
condizioni
ambientali che permettono lo sviluppo
delle forme carsiche
Metodologia
e applicazione
CARTA INVENTARIO
RICERCA
BIBBLIOGRAFICA
E D’ ARCHIVIO
+
ANALISI CARTE
TOPOGRAFICHE
+
ANALISI
ORTOFOTO
+
GIS
=
CARTA
INVENTARIO
312 sinkholes
per un’area totole di
151,392 ettari
Intensità I:
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
severità geometrica e meccanica del fenomeno potenzialmente
distruttivo;
Pericolosità H:
probabilità che un fenomeno potenzialmente distruttivo di
determinata intensità, si verifichi in un dato periodo di tempo ed in una data area;
Elementi a rischio E:
popolazione, propietà, attività economiche, etc. in
un’area esposta rischio;
Vulnerabilità V: grado di perdita prodotto su un certo gruppo di elementi (E)
esposti a rischio risultante al verificarsi di un fenomeno naturale di una data
intensità;
Rischio specifico Rs:
grado di perdita atteso quale conseguenza di un
particolare fenomeno naturale di data intensità (Rs=HE);
Rischio totale R: atteso valore delle perdite totali associate ad uno specifico
fenomenno naturale;
R = HVE = RsV
Suscettibilità:
Propensione all’ instabilità di un dato territorio
Assunzione
I processi morfologici in
atto sul territorio analizzato
e I fattori geologici,
geomorologici e climatici
rimangono rappresentativi
degli scenari futuri di
instabilità
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
Multicriteria Decision Analysis
(MCDA)
+
Geographical Information System
(GIS)
Peculiarità
Assenza di soggettività
nell’assegnere i pesi dei fattori
analizzati
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
Decision Analysis è un insieme di procedure sistematiche che
permette
di
analizzare
problemi
decisionali
complessi,
attraverso:
1. La scomposizione del problema in sottoproblemi minori più
semplici;
2. L’analisi di ciascuna parte;
3. L’integrazione delle varie parti in maniera logica tale da
produrre una soluzione del problema significativa
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
MCDA consta di 5 fasi:
1. Definizione del
problema
2. Individuazione dei
Criteri (fattori)
3. Assegnazione dei
pesi ai Criteri
4. Definizione delle
Regole di
Decisione
5. Analisi della
Sensitività
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti):
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
PARAMETRI FISICI (CRITERI)
Litologia del substrato
IDENTIFICAZIONE DEI
Uso del suolo
PARAMETRI FISICI
Distanza dai lineamenti tettonici
e
Distanza dal reticolo idrografico
ELABORAZIONE DELLE
Morfologia
CARTE TEMATICHE
Profondità dell’acquifero
Parametro
Scala
Fonte
Litologia del substrato
1:100.000
Carta geolitologica di Italia
Lineamenti tettonici
1:100.000
Carta geolitologica di Italia
Direct survey
TIN
1:10.000
CPTN Provincia di Lecce
Reticolo idrografico
Carta morfologica
Uso del suolo
Profondità dell’acquifero
1:100.000
Elaborazione automatica
CORINE-Land Cover
Piano di Tutela delle Acque ( Puglia)
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti)
ANALISI DEI DATI
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
1. Sovrapposizione delle carte tematiche
alla carta inventario
2. Calcolo della percentuale di area
caratterizzata dalla presenza di
sinkholes
3. Il punteggio assegnato ai fattori è stato
espresso secondo un range numerico
consistente (0-1000) moltiplicando per
100
la
percentuale
d’area
caratterizzata dalla presenza di
sinkholes
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti):
ANALISI DEI DATI
Litologia
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti):
ANALISI DEI DATI
Uso del suolo
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti):
ANALISI DEI DATI
Morfologia
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti):
ANALISI DEI DATI
Profondità
dell’ acquifero
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti):
ANALISI DEI DATI
Distanza
dal reticolo
idrografico
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
1.INDIVIDUAZIONE CRITERI
(fattori predisponenti):
ANALISI DEI DATI
Distanza dai
lineamenti
tettonici
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
2. ASSEGNAZIONE DEI
PESI:
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
Rappresentazione discreta del
territorio per descrivere la variabilità
spaziale dei fattori analizzati
celle di 10m
Conservando come informazione il
valore
normalizzato
dell’area
interessata da cavità
2. ASSEGNAZIONE DEI
PESI:
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
Le carte dei fattori sono state rese confrontabili
portandole su una scala comune da 0 a 255
utilizzando lo strumento Stretch script di
Arcview.
Il valore 255 rappresenta la percentuale
maggiore di presenza di sinkholes, mentre 0 la
più bassa.
Ogni fattore è rappresentato da:
Fattore
P
a
Litologia
198,36
b
Uso del suolo
114,73
c
Distanza dal reticolo
idrografico
235,45
d
Distanza dai lineamenti
tettonici
161,09
e
Morfologia
114,55
f
Profondità dell’acquifero
144,69
•Valore standardizzato
•Valore normalizzato
index (P) descrive il grado di influenza di ogni
fattore sulla presenza di cavità
P = ∑( val. norm.* val. stand)
∑val.norm.
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
2. ASSEGNAZIONE DEI
PESI:
PAIRWISE COMPARATION MATRIX
a
PAIRWISE COMPARATION
(Saaty, 1988)
b
c
d
e
f
a
1,00
1,73
0,84
1,23
1,73
1,37
b
0,58
1,00
0,49
0,71
1,00
0,79
c
1,19
2,05
1,00
1,46
2,06
1,63
d
0,81
1,40
0,68
1,00
1,41
1,11
e
0,58
1,00
0,49
0,71
1,00
0,79
f
0,73
1,26
0,61
0,90
1,26
1,00
L’elemento della matrice rappresenta il
rapporto tra il valore P del fattore della riga
e quello della colonna
2. ASSEGNAZIONE DEI
PESI:
ANALISI DELLA SUSCETTIBILITA’
Metodologia e applicazione
Il peso relativo di ogni criterio può essere
calcolato come media geomentrica
normalizzata di ogni riga della matrice,
che è molto vicina al valore dell’autovettore
corrispondente al massimo valore
dell’autovalore della matrice
PAIRWISE COMPARATION
(Saaty, 1988)
Criteri/fattori
Pesi relativi
a
0,20
b
0,12
c
0,24
d
0,17
e
0,12
f
0,15
Sum
1,00
SINKHOLE in Salento Peninsula
3. REGOLE DI DECISIONE:
Analysis of susceptibility
INDICE DI SUSCETTIBILITA’ (S)
S( P)= ∑i wi Pi
SIMPLE ADDITIVE
WEIGHTING
(Saaty, 1988)
wi : il peso relativo ad ogni criterio
Pi media pesata delle frequenze delle aree
interessate da cavità
MapCalculator in ArcView GIS
Methodology and
Application
CARTA PRELIMINARE DELLA
SUSCETTIBILITA’