Interazione tra la morfodinamica fluviale e le opere di sistemazione idraulico-forestale

Channel control works are solutions to manage sediment dynamics in a mountain basin. In particular, transverse control works, such as check dams and bed sills, have the role of channel stabilization, slope consolidation, retention and regulation of torrential sediment transport. In order to assess accurately the state of the basins, allowing a constant update of the prevention and protection measures required in flood risk management, it is advisable to use Highly Detailed Topographic data (HRT). LiDAR (Light Detection and Ranging) is an HRT technology with which high resolution digital terrain models (DEM) can be obtained. Notably, if robust methodology are defined, highly detailed DEMs can constitute a tool for carrying out qualitative and quantitative sediment flow monitoring operations. The main aim of this thesis is to develop a methodology to monitor the functionality of channel control works, using a multi-scale and multi-temporal approach. To achieve this aim, multi-temporal analyses were carried out between the years 2009 and 2018, within two mountain basins, the Rio Miozza and Rio Agozza (Friuli Venezia Giulia). These basins are characterized by the presence of a series of control works along the main channel because of their predisposition to intense solid transport and debris flows. Data related to the structural status, functionality and current location of the control works within the basin were first collected and organized during ad-hoc field surveys. The study was conducted by applying the Difference Between DEMs (DoD) methodology from the 2009 and 2018 DEMs of both basins. The DoD approach returned results of erosion and deposition along the streams, both in quantitative (m3 mobilised) and qualitative (location of prevailing processes) terms. This made possible the assessment of the influence of transverse works on sediment dynamics. Furthermore, thanks to the field surveys, it was possible to combine the information regarding their current hydraulic functionality. The results returned a net sediment volume difference of 308670,31 ± 128491,76 m3 for the Rio Miozza basin and -10686,21 ± 6298,07 m3 for the Rio Agozza basin. Moreover, the average net thickness of difference is 3,07 ± 1.02 m for the Rio Miozza basin and 1,59 ± 0,54 m for the Rio Agozza basin. Overall, the Rio Miozza control works show a tendency to overflooding, found by both DoD and field analyses. On the other hand, the channel control works of the Rio Agozza are functional except for some few specific cases concerning bed sills. This combined methodology can, therefore, support the monitoring of the funcionality of the channel control works and the planning of the most suitable maintenance interventions for the prevention and mitigation of hydrogeological risk.

Le opere di sistemazione idraulico-forestale costituiscono uno strumento per la regolazione delle dinamiche di sedimento all’interno di un bacino montano. In particolare, le opere trasversali, quali briglie e soglie di fondo, svolgono le funzioni di stabilizzazione del fondo del canale, consolidamento dei versanti laterali, e regolazione del trasporto solido torrentizio. Per ottenere rilievi accurati dello stato dei bacini, e consentire un aggiornamento costante delle misure di prevenzione e protezione necessarie nella gestione del rischio idrogeologico, è opportuno utilizzare dati topografici ad elevato dettaglio (HRT). Quella LiDAR (Light Detection and Ranging) è una tecnologia HRT dalla quale si possono ricavare modelli digitali del terreno (DEM) ad elevata risoluzione. In particolare, i DEM ad elevato dettaglio costituiscono uno strumento attraverso il quale, applicando le opportune metodologie, è possibile monitorare i flussi di sedimento in termini qualitativi e quantitativi. L’obiettivo di questa tesi consiste nello sviluppare una metodologia che permette di monitorare la funzionalità delle opere di sistemazione idraulico-forestale, usando un approccio multi-scala e multi-temporale. Per raggiungere tale scopo, sono state eseguite analisi multi-temporali tra gli anni 2009 e 2018, all’interno di due bacini montani, il Rio Miozza e Rio Agozza (Friuli Venezia Giulia). Tali bacini sono caratterizzati dalla presenza di una serie di opere idraulico-forestali lungo il reticolo idrografico principale, nonché dalla predisposizione a fenomeni di trasporto solido intenso e colate detritiche. I dati su stato, funzionalità e localizzazione attuale delle opere all’interno del bacino, sono stati raccolti e organizzati svolgendo opportune indagini di campo. Lo studio è stato condotto applicando la metodologia della Differenza tra DEM (DoD) a partire dai DEM degli anni 2009 e 2018 di entrambi i bacini. L’approccio DoD ha restituito l’analisi dei fenomeni di erosione e di deposizione lungo i torrenti, in termini quantitativi (m3 mobilizzati) e qualitativi (localizzazione dei processi prevalenti). Ciò ha permesso di valutare l’influenza delle opere trasversali sulle dinamiche del sedimento. Inoltre, grazie ai rilievi di campo, si è potuto valutare il loro attuale stato e la funzionalità idraulica. I risultati hanno evidenziato una differenza di volume di sedimento netta di 308670,31 ± 128491,76 m3 per il bacino del Rio Miozza e di -10686,21 ± 6298,07 m3 per il bacino del Rio Agozza. L’altezza media verticale sulla superficie, al netto, è pari a 3,07 ± 1.02 m per il bacino del Rio Miozza e a 1,59 ± 0,54 m per il bacino del Rio Agozza. Le sistemazioni idraulico-forestali del Rio Miozza presentano una tendenza al sovralluvionamento, riscontrato sia da analisi DoD sia da analisi di campo. Le opere del Rio Agozza risultano funzionali ad eccezione di alcune dinamiche di dettaglio riguardanti la funzionalità delle soglie di fondo. Questa metodologia combinata può, dunque, essere di supporto al monitoraggio dello stato di funzionamento delle opere di sistemazione e alla pianificazione degli interventi di manutenzione più idonei alla prevenzione e mitigazione del rischio idrogeologico.