Predizione spaziale dell’innesco di frane superficiali in piccoli bacini idrografici tramite applicazione del modello fisicamente basato “SPRIn-SL”

Abstract

Nel presente elaborato di tesi viene utilizzato il codice di calcolo SPRIn-SL, proposto da Raimondi et alii (2023) che, seguendo un approccio “fisicamente basato”, implementa il modello del Pendio Indefinito accoppiato a due modelli idrologici a fini della previsione della distribuzione spaziale di frane superficiali a scala di bacino, in seguito al verificarsi di una precipitazione con determinate caratteristiche di intensità e durata. Per ottenere la distribuzione spaziale dell’instabilità, espressa sotto forma di raster del fattore di sicurezza, sono necessari una serie di input, tra i quali uno dei più importanti è il DTM (Digital Terrain Model) dell’area di interesse. L’obiettivo dell’elaborato di tesi è quello di esaminare l’influenza che la risoluzione dei DTM e alcune procedure di pre-processamento applicabili ad essi (i.e., smoothing) hanno sulla capacità predittiva del modello. Per raggiungere tali obiettivi, il modello è stato testato su due bacini idrografici situati nel Parco Nazionale delle Cinque Terre (Liguria di Levante, Provincia di La Spezia): il bacino del Canale Pastanelli, nel comune di Monterosso al Mare, e il bacino del Canale di Vernazza, nell’omonimo comune, cercando di simulare le frane superficiali correlate all’evento meteorico verificatosi il 25 ottobre 2011. Per ciascun bacino sono state svolte simulazioni utilizzando DTM con diversa risoluzione, pari a 1 m e 5 m, e simulazioni che hanno previsto o meno l’applicazione di apposite procedure di pre-processamento (i.e., operazioni di smoothing) degli stessi. La valutazione delle capacità predittive delle varie simulazioni ha evidenziato come i DTM con risoluzione di 1 m conducano ai risultati migliori qualora vengano applicate le procedure di pre-processamento. Le simulazioni svolte con i DTM con risoluzione di 5 m forniscono risultati soddisfacenti e simili tra loro.

In this thesis, the SPRIn-SL code, proposed by Raimondi et alii (2023) to predict the spatial distribution of shallow landslides at the basin scale, has been used. This code, following a “physically based” approach, implements the “Infinite Slope model” coupled with two hydrological models to simulate the occurrence of rainfall-induced shallow landslides. To obtain the spatial distribution of slope stability, expressed in terms of grid-based safety factor maps, a series of input data are required, among which, the most important is the Digital Terrain Model (DTM) of the area of interest. The aim of this thesis is to examine the influence of DTM resolution and of pre-processing procedures applicable to them (i.e., smoothing) on the model’s predictive performance. To achieve these objectives, the model was tested on two small catchments located in the Cinque Terre National Park (Eastern Liguria, La Spezia Province): the “Canale Pastanelli” basin, in the municipality of Monterosso al Mare, and the “Canale di Vernazza” basin, in the homonymous municipality. The simulations attempted to simulate the shallow landslides triggered by the rainstorm occurred on October 25, 2011. For each basin, simulations were carried out using DTMs with different resolutions (i.e., 1 m and 5 m), and simulations either including or not the application of specific pre-processing procedures (i.e., smoothing operations). The evaluation of the predictive performance of the various simulations highlighted that DTMs with 1-m resolution produced the best results provided that the pre-processing procedures are applied. Anyway, the simulations carried out with DTMs with 5-m resolution provided satisfactory and similar results.