Il monitoraggio delle colate detritiche nel Torrente Moscardo (alpi Carniche): gli eventi dei mesi di giugno e luglio 1996

Debris flows are, in many mountain regions, the most important processes for what concerns both the morphological evolution of the basins and the hazard represented for human settlements. Field data collection is of the greatest interest, among the many research activities on debris flows, to better understand the phenomena involved and to calibrate mathematical models. Even though monitoring activities have been performed in other geographic regions, in Europe field data about debris flows are generally lacking. About ten years ago CNR IRPI of Torino started a research program, subsequently carried on in cooperation with the homonymous Institute located in Padova, in order to provide new field data regarding the characteristics of debris flows on the Alpine region. The Forest Department of the Friuli - Venezia Giulia Region also gave a fundamental support. The Rio Moscardo basin, located in the Eastern Italian Alps, was the selected site for the researches (the basin area, at the fan apex, is 4.1 km2, the elevation is 1150 m, the main channel length 2760 m). The choice of this study area was due to the high frequency of debris flow occurrence, to the easy accessibility to the fan where the monitoring equipment could be installed and to the presence of a well cut channel not subjected to significant diversions. In 1989 a monitoring system, consisting of two ultrasonic gauging stations installed along a straight torrent reach on the central portion of the fan, began to work. The time lag between the recordings of the wave at the two stations allows an estimation of the mean front velocity, while the analysis of the wave profile obtained through the ultrasonic sensors may show eventual depositions or erosions at the recording sites. A raingauge was also installed in the upper portion of the basin to characterize the rainfalls that trigger the events. The good results obtained during the first years of research (between 1989 and 1994 eleven debris flows have been recorded) suggested the increase of the monitoring activities through the addition of new equipment. By now the recording facilities consist of: oa raingauge in the upper basin, slightly outside of it. oa set of seismic sensors installed along the right channel bank in the middle-lower portion of the basin, upstream of the fan ofour ultrasonic sensors placed at three different sites in the middle portion of the fan, along a torrent reach 369 m long (at the upstream station there are two flanked sensors). oa video camera shooting a great portion of the torrent reach between the first two ultrasonic sensors. The time lag between two consecutive recordings of the sensors has been reduced to 1 second since 1995 (it was previously of 10 seconds) in order to obtain a more detailed description of the wave form. The four sensors are run by a computer that activates the video recorder when abrupt changes of the stage occur at the upstream sensors. On June and July 1996 two debris flows were recorded that were made each of different surges. The video images have been of great utility for the understanding of the examined phenomena while the availability of the seismic and ultrasonic data made it possible the estimation of the mean front velocities in different reaches of the torrent. A detailed description of the recorded debris flows is presented with particular attention to the different phases they were composed of. Both the events were preceded by hyper-concentrated flows; debris flow surges appeared with an abrupt change in stage and a front carrying many trees; in this phase turbulence was very pronounced. Then the greatest flow heights followed: in this second phase, even though a rigid plug was not visible, the phenomenon showed the common characteristics of a debris flow front: presence of great boulders, damping of turbulence, presence of an abundant fluid matrix. In the following phase the presence of large boulders and the concentration decreased. In both events, some minutes after the passage of the main front, smaller, superimposed waves were observed. The paper also presents some considerations on the main problems emerged during the activities in the Moscardo catchment that may be generally met in the monitoring of debris flows and a discussion of future developments of the researches.

In molte zone montane le colate detritiche (debris flow) sono fra i processi torrentizi di maggiore importanza, sia ai fini dell'evoluzione morfologica dei bacini idrografici, sia, soprattutto, perché spesso determinano gravi situazioni di rischio per le infrastrutture antropiche. Nell'ambito dell'attività di ricerca sulle colate detritiche, la raccolta in campagna di dati sperimentali risulta del massimo interesse ai fini dell'interpretazione dei processi e della loro simulazione mediante modelli fisici e numerici. A significative esperienze di monitoraggio sviluppate in altre regioni geografiche fa riscontro in Europa una generalizzata carenza di dati sperimentali rilevati in campagna. Al fine di fornire un contributo alla raccolta sperimentale di dati sulle caratteristiche delle colate detritiche in ambiente alpino il CNR IRPI di Torino ha avviato una ricerca in tal senso circa dieci anni or sono, e la ha successivamente proseguita in collaborazione con il CNR IRPI di Padova e con il supporto logistico della Direzione Foreste della Regione Friuli - Venezia Giulia. Per questo studio è stato scelto il bacino del Torrente Moscardo, nelle Alpi Carniche. Il bacino, chiuso all'apice del conoide, copre una superficie di 4.1 km2, con un rilievo di 1150 m; la lunghezza dell'asta torrentizia principale è di 2760 m. Si è proceduto alla scelta dell'area di studio tenendo conto soprattutto dell'elevata frequenza delle colate detritiche, della facilità di accesso al sito di misura e della presenza di un canale di deflusso ben definito e scarsamente soggetto a divagazioni. Nel 1989 ha iniziato a funzionare sul Torrente Moscardo un sistema di monitoraggio costituito da due sensori a ultrasuoni (ecometri) installati in un tratto d'alveo pressoché rettilineo ubicato nella parte centrale del conoide alluvionale. L'intervallo di tempo che intercorre fra le registrazioni del passaggio del fronte della massa detritica alle sezioni attrezzate consente una valutazione della sua velocità media. L'esame delle misure rilevate dagli ecometri in ogni sezione permette, inoltre, di analizzare il profilo della colata e le eventuali fasi di deposizione e di erosione del materiale solido nel corso di un evento. Il rilievo dei dati di precipitazione rende infine possibile la caratterizzazione degli eventi pluviometrici che causano l'innesco delle colate detritiche. I positivi risultati ottenuti nei primi anni di attività del bacino attrezzato (fra il 1990 e il 1994 sono stati registrati 11 eventi) hanno suggerito di proseguire l'attività di ricerca anche attraverso l'installazione di nuova strumentazione. Attualmente il sistema di monitoraggio, al cui rinnovo si è proceduto nel corso del 1995, risulta così composto: -un pluviografo ubicato poco fuori dal bacino attrezzato; -un set di geofoni installati lungo la sponda del torrente nella parte medio-inferiore del bacino, a monte del conoide alluvionale; -quattro sensori a ultrasuoni installati in tre sezioni del torrente, nella parte centrale del conoide, in un tratto della lunghezza complessiva di 369 metri: la sezione di monte è strumentata con due sensori affiancati; -una telecamera, posizionata in modo da coprire gran parte dell'alveo fra le prime due sezioni attrezzate con sensori a ultrasuoni; Rispetto al sistema di monitoraggio funzionante in precedenza, l'intervallo fra l'acquisizione di due dati successivi da parte degli ecometri è stato abbassato da 10 secondi a 1 secondo, al fine di assicurare una più dettagliata rappresentazione del fenomeno. I quattro sensori a ultrasuoni sono gestiti da una stazione di acquisizione dati che provvede anche ad attivare la telecamera in occasione di rapide variazioni del livello idrometrico del torrente, situazioni indicative del probabile verificarsi di una colata detritica; la restante strumentazione dispone di sistemi di registrazione autonomi. Nei mesi di giugno e luglio del 1996 sono state registrate sul Torrente Moscardo due colate detritiche, a loro volta articolate in diverse pulsazioni. Le immagini video delle colate sono risultate di grande utilità per l'interpretazione dei fenomeni, mentre la contestuale disponibilità dei dati registrati dai geofoni e dagli ecometri ha reso possibile la valutazione delle velocità medie di traslazione della colata in diversi tratti d'alveo. Nel presente lavoro viene fornita una dettagliata descrizione delle colate registrate, con particolare attenzione alle diverse fasi in cui queste si sono articolate. Entrambi gli eventi sono stati preceduti da deflussi di piena piuttosto sostenuti, avvenuti probabilmente in forma iperconcentrata; le colate detritiche hanno quindi avuto inizio con una rapida risalita del livello del torrente, accompagnata dal passaggio di tronchi d'albero; in questa fase del fenomeno il fluido risultava caratterizzato da turbolenze piuttosto accentuate. Seguiva la parte dell'evento caratterizzata dalle maggiori altezze idrometriche: in questa fase, pur non potendosi riconoscere la presenza di una "zona rigida" (rigid plug) spesso citata nella letteratura scientifica, il fenomeno presentava caratteristiche tipiche del fronte delle colate detritiche: trasporto di massi di cospicue dimensioni, attenuazione delle turbolenze, presenza di un'abbondante matrice fluida. Nella fase successiva degli eventi la presenza di materiale grossolano si faceva più sporadica, mentre le immagini registrate mostrano una progressiva diminuzione della concentrazione della massa defluente. In entrambi gli eventi si è osservato, alcuni minuti dopo il passaggio del fronte principale della colata, il passaggio di ulteriori ondate di minori dimensioni. La memoria propone infine alcune considerazioni sui principali problemi legati al monitoraggio delle colate detritiche emersi dall'esperienza maturata nel Torrente Moscardo e sulle prospettive di impiego dei dati nell'ambito della futura attività di ricerca.