2 Ricerca bibliografica

L’esame della bibliografia ha rappresentato la prima fase dalla ricerca. L’obiettivo di questa fase di lavoro è stato fare il punto sullo stato attuale delle conoscenze nell’ambito delle metodologie per la realizzazione di carte della pericolosità da frana.

2.1 Determinazione della pericolosità: i differenti approcci

Esistono svariati criteri per catalogare le metodologie per la realizzazione di carte della pericolosità da frana messe a punto dai vari autori che nel corso del tempo si sono occupati di questo problema.
Nel presente lavoro è risultato funzionale impostare una classificazione basata su tre grandi gruppi (Figura 6):

  1. metodi nei quali la pericolosità delle varie aree omogenee viene calcolata applicando una formula, la cui struttura di norma è abbastanza semplice, dedotta principalmente dall’esperienza o da semplici considerazioni di tipo statistico;
  2. metodi nei quali la pericolosità non viene definita in modo numerico ma usando criteri empirici;
  3. metodi nei quali la formula per effettuare il calcolo della pericolosità viene dedotta da una analisi statistica multivariata effettuata su di una serie di versanti scelti per generare il modello.

Differenti approcci realizzazione carte pericolosità di frana

2.1.1 Metodi basati sull'applicazione di una formula dedotta dall'esperienza

Rientrano in questo gruppo tutti i metodi (Figura 6, p.1) nei quali la formula per la determinazione della pericolosità viene definita utilizzando un ragionamento logico basato sull’esperienza o utilizzando dei criteri statistici molto semplificati.
I criteri che conducono all’elaborazione di questi metodi possono essere diversi: si può partire da una formula utilizzata per il calcolo del coefficiente di sicurezza semplificandola ed adattandola per la determinazione della pericolosità; si può cercare di determinare la pericolosità elaborando un’equazione che metta in relazione il valore assunto da una serie di parametri che si ritengono influenti ai fini della valutazione della stabilità; si possono utilizzare dei semplici modelli previsionali basati sull’analisi della franosità; si possono studiare relazioni che consentano di capire come determinati agenti destabilizzanti possano modificare le condizioni di stabilità dei versanti. In tutti i casi comunque è sempre il ricercatore che stabilisce, sulla base della sua esperienza, le modalità da utilizzare per mettere in relazione i parametri.

2.1.2 Metodi empirici

Rientrano in questa categoria tutti i metodi (Figura 6, p.2) nei quali la determinazione della pericolosità non avviene tramite l’applicazione di una formula, ma attraverso considerazioni qualitative effettuate su alcuni parametri scelti come condizionanti (es. aree con litotipi argillosi caratterizzate da inclinazione dei versanti >30°: pericolosità elevata; aree con litotipi argillosi caratterizzate da inclinazione dei versanti compresa fra 20° e 30°: pericolosità intermedia, ecc). In questi metodi quasi sempre il grado di pericolosità delle varie aree omogenee non viene indicato tramite una scala numerica ma attraverso una descrizione verbale (area ad alta pericolosità per caratteristiche litologiche scadenti, area ad alta pericolosità per via dell’elevata acclività, ecc,).

2.1.3 Metodi basati sull'analisi statistica multivariata

Rientrano in questa categoria tutti i metodi nei quali la formula utilizzata per determinare la pericolosità non viene elaborata dal ricercatore sulla base della propria esperienza ma viene dedotta dall’analisi statistica di una serie di siti campione presenti nell’area di studio (Figura 6, p.3). Il procedimento logico che sta alla base di questi metodi quindi è nettamente diverso da quello che sta alla base dei metodi descritti al punto 2.1.1. Nei metodi che sfruttano l’analisi multivariata l’operatore, nell’assunzione che i siti scelti rappresentino un campione significativo di tutte le aree omogenee presenti sulla carta, mediante le tecniche della regressione e dell’analisi discriminante cerca di individuare una funzione matematica che permetta di effettuare una valutazione della pericolosità su tutta la zona di studio. Per applicazioni ed approfondimenti teorici si può far riferimento a Carrara (1983; 1984); Carrara et al. (1985; 1991) e http://www.gndci.pg.cnr.it/wwwgndci/welcomeit.html.

Considerata la vastità dell’argomento trattato è stato deciso di limitare la ricerca nell’ambito dei metodi descritti al punto 2.1.1, nei quali la pericolosità viene calcolata applicando una equazione stabilita dal ricercatore sulla base della sua esperienza e dei metodi empirici (punto 2.1.2), escludendo dall’analisi i metodi nei quali la formula per il calcolo della pericolosità viene desunta in seguito ai risultati di una analisi statistica multivariata.

2.2 Rassegna dei principali metodi nei quali la pericolosità viene calcolata applicando una formula dedotta dall'esperienza

2.2.1 Il metodo della "somma dei punteggi"

Il metodo della “somma dei punteggi” è stato il primo metodo ad essere applicato estesamente per la realizzazione di carte della pericolosità da frana. In Italia la prima applicazione di questa tecnica è da attribuirsi ad Amadesi et al. (1977) ed Amadesi & Vianello (1978). In seguito alcuni autori hanno apportato piccole varianti al metodo classico (Anbalagan, 1992a, 1992b; Anbalagan & Bhawani Singh, 1996). In questo metodo la pericolosità viene calcolata sommando, per ogni area omogenea, il punteggio assunto da una serie di parametri che si ritengono condizionanti per la determinazione della pericolosità da frana. Per trasformare il valore assunto dai parametri in punteggi si suddivide il campo di variabilità di ogni parametro in una serie di classi e si attribuisce ad ogni classe un determinato punteggio. La scelta dei parametri da inserire nella valutazione e la scelta delle scale di punteggi è stabilita dall’operatore incaricato di realizzare la specifica carta della pericolosità e dipendono dalle caratteristiche proprie dell’area esaminata.
Da un punto di vista operativo la prima operazione da compiere consiste nell’individuazione dei parametri che si ritengono condizionanti per la determinazione della pericolosità da frana (es. litologia, inclinazione del versante, uso del suolo, precedente instabilità, piovosità, ecc). Il tipo di parametri scelti varia da caso a caso e dipende sia dal tipo di contesto ambientale in cui si opera 9 che dal grado di precisione richiesto dall’elaborato finale. Dovendo operare su aree estese, considerato che spesso non è possibile per ragioni economiche impostare delle campagne di rilevamento, la scelta dei parametri da inserire nel calcolo risulta anche condizionata dal tipo di carte tematiche che sono state precedentemente realizzate per altri scopi. Successivamente per ogni parametro considerato si realizza una carta tematica e se ne esamina la variazione nello spazio. Esaminato il campo di variazione di ogni parametro (il valore minimo e massimo che assume il parametro all’interno dell’area di studio), si individuano delle classi e ad ogni classe di associa un punteggio. Sulla base delle classi precedentemente definite, si trasformano le carte tematiche in carte a campiture e si associa ad ogni campitura il corrispondente punteggio. Si sovrappongono le carte a campiture e si individuano le aree omogenee. Il valore di pericolosità di ogni area omogenea si ottiene per somma del valore (punteggio) assunto da ogni parametro all’interno dell’area (Equazione 1).

Equazione 1

In Figura 7 è riportata, a titolo di esempio, una applicazione teorica del metodo della “somma dei punteggi”. Al fine di rendere più chiaro il concetto, la carta esemplificativa è stata realizzata considerando come parametri condizionanti unicamente litologia e vegetazione. Definita l’area di studio si procede alla realizzazione di una carta litologica e di una carta della vegetazione. I litotipi presenti nell’area siano: Argille a Palombini (Ap), Argille Varicolori (Av), Marne di Antognola (Ant), Arenarie del M. Cervarola (Cev) e Arenarie del Macigno (Mg). Da un punto di vista vegetazionale siano presenti aree coperte da prato (pr), aree coperte da bosco (bs) e aree con roccia affiorante (ra). Definite le scale dei punteggi (in basso a sinistra), si trasformano le due carte tematiche in carte a campiture e si assegna ad ogni campitura il corrispondente valore numerico (punteggio). Dalla sovrapposizione delle due carte tematiche si individuano 7 aree. I valori di pericolosità, ottenuti per somma, variano da 1 (pericolosità massima) a 12 (pericolosità minima). Si suddivide l’intervallo dei valori di pericolosità in una serie di classi (in basso a destra) e si ottiene la carta della pericolosità finale nella quale risultano individuate aree ad alta, media e bassa pericolosità da frana.

Metodo delle carte sovrapposte
Pericolosità da frana in unità territoriale omogenea

Il metodo della “somma dei punteggi” può essere realizzato anche senza disegnare fisicamente tutte le carte tematiche relative a tutti i parametri coinvolti nella valutazione. Se si opta per questa scelta, dopo aver individuato i parametri condizionanti ed aver definito le scale di punteggi, occorre individuate sulla carta le unità territoriali (versanti o porzioni di versante) che si ritengono omogenee ai fini della valutazione della pericolosità da frana. La Figura 8 rappresenta un’ipotetica porzione di versante (unità territoriale) contenuta all’interno dell’area di studio e rispetto alla quale si vuole calcolare la pericolosità da frana. Nell’ipotesi che i parametri condizionanti scelti per effettuare la valutazione siano i medesimi dell’esempio di Figura 7, occorrerà stabilire quale è il tipo litologico e il tipo di copertura più rappresentato all’interno dell’unità territoriale (Formazione del M. Cervarola per quello che riguarda la litologia e Bosco per quello che riguarda la copertura vegetale). Utilizzando la scala di punteggi definita in Figura 7 sarà possibile calcolare la pericolosità dell’unità territoriale considerata mediante la formula:

Pericolosità = 5 + 7 = 12.

Questo procedimento, applicato a tutte le unità territoriali individuate sulla carta, permette di ottenere la carta della pericolosità dell’area studiata10.

Il metodo simpreciso

Il metodo simpreciso, elaborato da Shin-Chiao Chang (1992), lo si può considerare una modifica al metodo della “somma dei punteggi”. Dopo aver individuato i parametri condizionanti, si opera una suddivisione fra parametri che descrivono aspetti di tipo geologico-litologico e parametri che descrivono aspetti di tipo geomorfologico. Si suddivide l’area di studio in aree con caratteristiche di franosità omogenee e per ogni area si calcola il “coefficiente geologico” e il “coefficiente geomorfologico”. I coefficienti geologico e geomorfologico vengono calcolati mediante tabelle definite in modo empirico. Nel caso presentato da Shih-Chiao Chang (1992) ad esempio, i parametri che definiscono la geologia sono: il tipo litologico; il tipo e spessore del suolo; il rapporto fra la direzione della scarpata e la direzione della fratturazione. I parametri che definiscono la geomorfologia sono: l’inclinazione delle scarpate e la tipologia dei processi superficiali. I primi tre parametri vengono descritti mediante numeri romani, numeri arabi e lettere. Ogni area omogenea, a seconda delle caratteristiche litologiche, pedologiche e di fratturazione, da un punto di vista geologico sarà descrivibile da una combinazione del tipo 3,IV,SS oppure 2,II,AB, ecc. Una tabella definita in modo empirico attribuisce ad ogni combinazione possibile un punteggio (coefficiente geologico) variabile da un minimo di 0 ad un massimo di 5. Per quello che riguarda il calcolo del coefficiente geomorfologico si procede in modo più semplice: l’inclinazione delle scarpate e la tipologia dei processi superficiali vengono descritti usando una scala di punteggi variabile rispettivamente da 1 a 8 e da 1 a 6 e il valore del coefficiente geomorfologico si ottiene per somma. Il valore di pericolosità da frana si ottiene per ogni area omogenea sommando il valore di coefficiente geologico con il valore di coefficiente geomorfologico.


9 Il parametro “copertura vegetale” per esempio, viene quasi sempre considerato nelle valutazioni della pericolosità da frana. Operando però in zone di alta montagna, questo parametro può essere omesso in quanto la copertura vegetale è ovunque assente. Il metodo della somma dei punteggi infatti fornisce risultati di pericolosità relativi: se quindi il valore di un parametro è costante su tutta l’area, il parametro può essere omesso dal calcolo in quanto risulta ininfluente.

10 Volendo optare per una soluzione più cautelativa, si può considerare la combinazione di parametri più sfavorevole: come tipo litologico verrebbe considerato Ap mentre come copertura vegetale il prato. In queste condizioni il valore di pericolosità risulterebbe: Pericolosità = 1 + 4 = 5.