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Potenzialità e limitazioni del sistema di monitoraggio distribuito a fibra ottica per la misurazione dei flussi di filtrazione sotto gli argini
Lo sviluppo di sistemi di monitoraggio innovativi per mitigare il rischio associato al collasso degli argini fluviali è una sfida recente che coinvolge sforzi sinergici tra istituzioni pubbliche, aziende specializzate e il mondo accademico. A tal fine, questo articolo presenta i principali risultati di due esperimenti condotti sull’argine del fiume Adige nella Provincia di Bolzano (Italia), dove in passato si sono verificati alcuni fenomeni di fontanazzi moderati, probabilmente legati alla presenza di antichi alvei fluviali o lenti che costituiscono percorsi preferenziali di filtrazione sotto l’argine. Sono stati selezionati e approfonditamente investigati due siti di prova attraverso indagini geotecniche. In questi siti sono state adottate due diverse installazioni di sistemi di monitoraggio con sensori distribuiti a fibra ottica per misurare l’evoluzione della temperatura nel terreno potenzialmente soggetto a flussi di filtrazione sotterranea: nel primo sito, un cavo in fibra ottica è stato interrato all’interno di una trincea superficiale di 350 m di lunghezza alla base dell’argine lato campagna; nel secondo, la fibra è stata installata in 5 perforazioni verticali, spinte fino a 25 m, e disposte al centro e ai quattro angoli di un’area quadrata di 400 m². Nel primo caso, nell’ottobre 2018 il sistema è stato sottoposto a uno stress termico causato da una tempesta eccezionale, che ha generato un importante evento di piena con doppio picco nel fiume. Nel secondo sito, installato nel 2021, la filtrazione è stata indotta artificialmente pompando acqua nel pozzo centrale e misurando l’evoluzione della temperatura nei pozzi. L’articolo presenta i principali risultati di queste installazioni e discute le potenzialità e i limiti di questo sistema di monitoraggio relativamente nuovo per fornire approfondimenti sul processo di filtrazione e sui fenomeni di fontanazzo che minano la stabilità dell’argine.
The development of innovative monitoring systems to mitigate the risk associated to river levee failure is a recent challenge involving synergic efforts of public institutions, specialized companies and academics. To this aim, this paper presents the main results of two experiences carried out on the levee of Adige River in the Province of Bolzano (Italy), that in the recent past was interested by some moderate piping phenomena, probably connected to the presence of ancient riverbeds or water-meadows which form preferential seepage paths under the levee. Two test sites were selected and deeply investigated through geotechnical surveys. There it was adopted two different installations of distributed optical fiber sensing systems to measure temperature evolution in the soil potentially subjected to subsurface seepage flows: in the first one, a fiber cable was buried inside a 350 m shallow trench at the landside foot of the levee; in the second one the fiber was set up in 5 vertical boreholes, driven down to 25 m at the center and the corners of a 400 m2 square area. In the first case, in October 2018 the system was thermally stressed by an exceptional storm, that generated in the river a relevant double-peak flooding event. In the second site, installed in 2021, the seepage was artificially induced by inflating water in the central borehole and measuring temperature evolution in the wells. The paper presents the main results of these installations and discusses the potentialities and the limitations of this relatively new monitoring system to provide insight into the seepage process and piping phenomena undermining the levee stability.
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