Un'indagine multidisciplinare per caratterizzare boati causati da fenomeni idrogeologici: l'esperienza dell'OGS in Val Lapisina

Un’indagine multidisciplinare per caratterizzare boati causati da fenomeni idrogeologici:

l’esperienza dell’OGS in Val Lapisina

Pier Luigi Bragato, Damiano Pesaresi e Monica SuganOGS (Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale)

Sezione Centro di Ricerche Sismologiche – Udine

[email protected], [email protected], [email protected]

Boati: percezione sistematica e rilevante dal

10/1/2011

Fattori di rischio nell’area

•struttura del bacino e paleofrana;

•tratto autostradale su piloni (140 m) con 2 viadotti e 2 galleria

•linea ferroviaria con galleria;

•centrale idroelettrica e relativi condotti;

•cava;

•franosità diffusa con frana attiva dal 2003;

•sismicità.

Rete sismometrica OGS

Sistema integrato di monitoraggio sismico delle Alpi sud-orientali

Stazioni a banda larga ed elevata dinamicasismometro a

banda larga

accelerometro

digitalizzatore a 24 bit

Rete sismometrica OGS nell’intorno della Val Lapisina

Rete sismometrica mobile

Attività OGS dal 26 gennaio 2011

1. valutazione attività sismica recente e passatacataloghi storici e registrazione rete fissa

2. stazione sismometrica con acquisizione real-timeindividuazione caratteristiche del segnale, riconoscimento eventi, sistema di allarme

3. rete temporaneariconoscimento eventi mediante coincidenza, andamento spazio/temporale della sequenza

4. esperimento caduta gravemessa a punto dei modelli di velocità, verifica localizzazioni

5. profilo sismica a riflessionelocalizzazione degli eventi in relazione alla struttura del bacino

Sismicità dell’area

Storia sismica della città di Belluno in intensità macrosismica (dal catalogo DBMI04).

Sismicità dell’area

Mappa della sismicità storica nel distretto sismico Alpago-Cansiglio (catalogo CPTI04).

Sismicità dell’area

Sismicità strumentale nel distretto sismico Alpago-Cansiglio (dati Bollettini OGS, dal 1977 ).

Sismicità dell’area

Sismicità strumentale nei dintorni di Fadalto da novembre 2010 a febbraio 2011 rilevata dalla rete sismometrica OGS

Nessuna variazioni significative della sismicità (normale attività per l’area)

Rete sismometrica della Val Lapisina

7 stazioni OGS (dal 26 gennaio) posizionate in 13 siti, stringendo via via su Sella Fadalto;

5 stazioni CESI/ENEL (dal 18 febbraio fino a luglio);

1 stazione INGV (MFRE);

1 stazioni rete amatoriale FESN (LBLU).

Rete sismometrica della Val Lapisina

stazione FADA collegata via GPRS con la sede di Udine dell’OGS per monitoraggio in tempo reale e segnalazioni di allarme via sms;

dal 31 marzo stazione FADA dotata di sensore infrasound fornito dall’Università di Firenze.

Rete sismometrica della Val Lapisina

Configurazione della rete OGS al 31/08/2011(5 stazioni)

Caratterizzazione dei sismogrammi

P

S

I boati percepiti corrispondono a sismogrammi con:

P impulsive;

S polarizzate orizzontalmente;

S-P 0.3 sec (distanza ipocentrale 2km circa);

fase energetica di 2 secondi.

Relazione onda sismica/effetto

acustico

registrazione sismica

sensore acustico dell’Università di Firenze presso la stazione FADA

registrazione acustica

Riconoscimento e conteggio

degli eventi

• eventi riconosciuti mediante sistema automatico (STA/LTA con filtraggio passa alto a 30Hz, coincidenza su almeno 2 stazioni) + verifica da parte dei sismologi;

• 551 eventi nel periodo 26 gennaio – 31 agosto;

• 28 percepiti;

• dal 4 marzo: sistema automatico di segnalazione via SMS sulla base delle registrazioni sismometriche in tempo reale.

Eventi registrati 26/01-31/08

nei vari giorni …

… e nelle diverse ore del giorno

Eventi registrati 26/01-31/08

1. picco di eventi tra gennaio e febbraio;

2. stabilizzazione da marzo;

3. leggera ripresa a fine maggio;

4. esaurimento del fenomeno ad agosto (solo 3 eventi strumentali)

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Confronto con i livelli di percezione

stabilmente percepiti come

“forti” per PGV>100µm/s

Localizzazione eventi

•Hypoellipse con modelli di velocità specifici per ciascuna stazione;

•485 eventi localizzati;

•175 con qualità buona

Esperimento caduta grave1800/500 kg rilasciati da altezza variabile

(4-14 m) in 24 siti, registrazione da:

• 6 stazioni della rete temporanea• 5 stazioni OGS aggiuntive• 5 linee sismiche multicanale

Caduta grave: messa a punto di modelli

di velocità e test di localizzazione

Confronto tra i punti di

battuta reali e quelli stimati

con le stesse tecniche di

localizzazione usate per i

boati

Profilo di sismica a riflessione (OGS/GDL)

Sorgente sismica a basso impatto

“minivib” e registrazione con 5 linee

sismiche multicanale

Profilo da sismica a riflessione

Caratterizzazione sismologica del fenomeno1. l’onda acustica arriva con l’onda sismica e pare

generata da quest’ultima;

2. il trasferimento da sismico ad acustico, e quindi la percezione dei fenomeni è agevolata dalle alte frequenze (>30 Hz) che caratterizzano il segnale sismico;

3.la durata dei segnali è dell’ordine dei 2-3 secondi (M<1);

4. i sismogrammi non sono tutti simili, il che indica processi sismogenetici diversi, originati in punti diversi;

5. gli eventi in un’area limitata (diametro 1.5km) con profondità media di 700 metri (strato roccioso), probabilmente non correlati con processi tettonici o fenomeni superficiali (voragini, collasso di cavità carsiche,….).

Confronto con i dati di precipitazione piovosa

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Interazione precipitazioni/sismicità in

sistemi carsici

•esistono 2 sistemi di scarico negli ambienti carsici: veloce

(condotti) e lento (fessure);

•il sistema di fessure porta l’acqua ad una profondità critica

nello strato roccioso (effetto istantaneo o ritardato);

•qui attiva effetti sismici mediante

A. microfratture (variazione di pressione nei pori);

B. flusso d’acqua in condotti carsici con fenomeni tipo

scarico di sifoni, colpi d’ariete, ecc.

Interpretazione per i fenomeni della Val Lapisina

•i fenomeni sismo/acustici sono sistematici e legati all’andamento delle precipitazioni con uno sfasamento di circa 2 mesi, con correlazione temporale sui picchi massimi e minimi;

•sono correlati con modalità lente di carico/scarico del sistema idrogeologico del Cansiglio (fessurazione);

•investono in maniera diffusa l’area del Fadalto, al di sotto del bacino sedimentario, ad una profondità media di 700m s.l.m.;

•è ipotizzabile che l’effetto sismico sia indotto da variazioni di flusso nei condotti carsici (colpi d’ariete, ondate di piena) piuttosto che da microfratturazione.

Idrogeologia e terremoti: sismicità del Cadore del 2014

Danta, 9 novembre

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Santo Stefano, 31 gennaioSanto Stefano, 9 agosto

M. Antelao, 12 novembre

Distribuzione intra-annualeterremoti con M>4.5 dal 1900

Andamento intra-annuale componente N/Sstazione GPS ACOM della rete FREDNET(media sul periodo 2002-2012)

Conclusioni

• vi è correlazione tra processi idrogeologici di superficie e sismicità a diverse scale spaziali e temporali;

•i fenomeni acustici della Val Lapisina hanno dato impulso allo studio di questi processi all’OGS;

• l’approccio deve essere di tipo multidisciplinare (climatico/meteorologico, idrogeologico, geofisico, sismologico).