Conoidi anomali alpini: dalla genesi ai dissesti attuali

The assessment of the hydrogeological hazard along some Alpine valley floors (i.e. Valtellina, Val Venosta) cannot disregard the processes ruling the evolution of the sedimentary fans. In particular, this thesis studied the typical processes linked to the anomalous fans, which are characterized by a very high ratio between the fan area and the area of the basin. With reference to these anomalous basin-fan systems and according to previous studies, the present work proposes an emplacement sequence reconstructed based on geomorphological, structural and stratigraphic evidences related to three Valtellina’s anomalous fans (namely Migiondo, Ponte in Valtellina and Sernio fans). This study pointed out that the genesis of these anomalous fans is related to the collapse of a sector of a Deep-Seated Gravitational Slope Deformation by rock avalanche, whose runout is confined; currently the proto-deposit is completely or partially hidden by more recent deposits of debris flows. These morphologies can be classified therefore as fans dominated by landslide, differentiated from classical alluvial fans or debris-flow. At present day, the main hydrogeological hazard in anomalous basin-fan systems is related to the occurrence of debris flows, favored by the following conditions: small basin with large amount of debris, high slope both in the basin and in the fan area, lack of an organized hydraulic network. The first two conditions also rule the runout process of debris flows in anomalous systems: they can bring about a predominance of the erosion and entrainment processes in determining the magnitude of the event. In the present study the pseudo 3D model RAMMS DEBRIS FLOW (a numerical code describing the runout of debris flow as a continuum based on the Voellmy-Salm rheology) was used to verify its applicability in anomalous systems. At this aim, a back analysis was carried out to reproduce the debris flow dynamic in the Gadria (Val Venosta, northern Italy) anomalous system, where the fan area is often interested by the runout of debris flows. The source areas of these debris flows (located in the head zone of the basin) are quite small, whereas their magnitude (in term of volume of debris) on the fan is much higher, because of entrainment process. Actually, monitoring data showed that the volume eroded during the runout of the 2013 event is over the 80% of the whole final volume of the debris flow. Based on the monitoring data available, the back analysis provided values of these parameters more similar to the ones typical for rock avalanches instead of the values generally used for the simulation of debris flows. The strength parameters obtained by the Gadria back analysis have been used as starting point for the numerical simulation of debris flow events in a similar anomalous system (Sernio, northern Italy (SO)) in order to define the fan debris flow susceptibility. The source areas of the Sernio basin has been identified based on in situ surveys. As no monitoring data were available for site-specific calibration, the simulation was carried out with a stochastic approach, considering a probability distribution of the friction parameters centered on the Gadria best values, and analysing the results in terms of probability distribution of the runout susceptibility, as well as of the flow height. Numerical results pointed out the influence of entrainment in the hydrogeological hazard, especially with reference to the runout distance and the extension of the depositional area.

La valutazione della pericolosità idrogeologica lungo i fondovalli alpini (per esempio Valtellina e Val Venosta) non può prescindere dai processi che regolano l'edificazione dei conoidi di deiezione. In particolare, questo studio si è occupato dei processi connessi alla genesi e all’evoluzione dei conoidi anomali: conoidi caratterizzati da una rapporto particolarmente elevato tra area del conoide e area del bacino. Con riferimento a tali sistemi bacino-conoide anomali e sulla base di studi pregressi, il presente lavoro propone una sequenza deposizionale ricostruita grazie a evidenze geomorfologiche, strutturali e stratigrafiche relative a tre conoidi anomali valtellinesi (Migiondo, Ponte in Valtellina e Sernio). Sulla base dei dati raccolti la genesi dei conoidi anomali analizzati è stata attribuita al collasso, tramite valanga di roccia, di un settore di versante interessato da una deformazione gravitativa profonda. Il proto-deposito è attualmente completamente o parzialmente ammantato da più recenti depositi di colate detritiche. Queste morfologie sono state quindi classificate come conoidi dominati da frana, differenziate dai classici conoidi dominati o da corso d’acqua o da colate detritiche. Il principale pericolo idrogeologico nei sistemi di bacino-conoide anomali è oggi legato al verificarsi di colate detritiche, favorito dalle seguenti condizioni: un bacino con una grande disponibilità di sedimenti, un’elevata pendenza sia del bacino che del conoide, la mancanza di una rete di drenaggio sviluppata. Le prime due condizioni governano anche il run-out delle colate detritiche nei sistemi anomali, favorendo lo sviluppo di processi di erosione e trascinamento. In questo studio è stato utilizzato il modello pseudo 3D RAMMS DEBRIS FLOW (un codice numerico, basato sulla reologia Voellmy-Salm, che descrive il run-out di un flusso di detriti come un continuum). Una back-analysis è stata effettuata per riprodurre la dinamica della colata detritica del 2013 verificatasi lungo il sistema anomalo del Gadria (Val Venosta, Italia settentrionale). L’area di origine di questa colata detritica (situata nella zona di testata del bacino) risulta modesta rispetto alla magnitudo dell’evento, che è principalmente connesso a processi di trascinamento e presa in carico di depositi sciolti. I dati di monitoraggio hanno mostrato infatti che il volume eroso durante il run-out dell’evento del 2013 rappresenta l’80% dell'intero volume. Sulla base dei dati di monitoraggio disponibili, la back-analysis ha fornito valori dei parametri attritivi più conformi a quelli tipici di valanghe di roccia, piuttosto che a valori generalmente utilizzati per la simulazione di colate. I parametri di resistenza ottenuti per la back-analysis di cui sopra sono stati impiegati come punto di partenza per la simulazione numerica di eventi di colate detritiche in un sistema anomalo simile (Sernio, Italia settentrionale (SO)), con la finalità di definire la suscettibilità del conoide agli eventi di colata. Le aree sorgenti lungo il bacino di Sernio sono state individuate sulla base di indagini in situ. Non essendo disponibili dati di monitoraggio sito-specifici per la calibrazione, la simulazione è stata eseguita con un approccio stocastico, considerando una probabilità di distribuzione dei parametri di attrito centrata sui valori migliori ottenuti per il Gadria, ed analizzando la suscettibilità al run-out, nonché all'altezza di flusso, in termini di distribuzione di probabilità. I risultati numerici hanno sottolineato l'influenza esercitata, nel corso di eventi di colate detritiche, dai processi di trascinamento e presa in carico di depositi sciolti sia sulla distanza di arresto sia sull'estensione della zona di deposizione.