Nel contesto dello sviluppo di soluzioni e strategie innovative per affrontare i rischi da frana, il progetto TWINFALL propone la realizzazione di gemelli digitali basati su approcci numerici avanzati e sistemi di monitoraggio.
I casi di studio del progetto si trovano nella regione prealpina, un’area già soggetta a rischi idrogeologici destinati a peggiorare a causa dei cambiamenti climatici. Poiché in questa zona i crolli di roccia e le colate detritiche rappresentano i fenomeni principali destinati ad aggravarsi, il progetto mira a sviluppare gemelli digitali per queste due tipologie di frane, fornendo alle autorità locali strumenti essenziali per la gestione dei rischi idrogeologici.
I gemelli digitali costituiranno una rappresentazione virtuale dettagliata dei versanti selezionati come casi pilota, integrando modelli matematici e simulazioni con sistemi di monitoraggio sia tradizionali sia innovativi. Il monitoraggio continuo consentirà di osservare in tempo reale le variazioni dei versanti, favorendo lo sviluppo di sistemi di allerta precoce e aggiornando il modello con nuovi scenari basati su dati quantitativi. Inoltre, le simulazioni che includono scenari di cambiamento climatico offriranno un importante supporto decisionale alle autorità locali, aiutandole nella pianificazione di interventi di mitigazione, piani di evacuazione e nella progettazione di soluzioni ingegneristiche mirate.
I crolli di roccia saranno modellati su due scale differenti: una riguardante grandi masse rocciose e l’altra blocchi di piccole dimensioni, che tuttavia possono rappresentare un rischio significativo per la sicurezza dei cittadini.
I casi di studio selezionati si trovano nella Provincia di Lecco. Per i crolli di grandi masse rocciose, l’attenzione sarà rivolta ai Torrioni di Rialba (Abbadia Lariana) e al Monte San Martino (Lecco). Per quanto riguarda i crolli diffusi di piccoli blocchi, saranno considerati gli affioramenti rocciosi sopra la strada che collega Ballabio con l’area dei Piani dei Resinelli. I piccoli canali in prossimità del sentiero Rotary (Lecco) e il bacino della Meria (Mandello del Lario) costituiranno invece i casi studio per le colate detritiche.
Il monitoraggio utilizzerà tecnologie innovative e tradizionali, come stazioni di misura per variabili meteorologiche e idrauliche basate su sistemi Arduino, PhotoMonitoring con sensori ottici/multispettro per ottenere informazioni sulle variazioni o gli spostamenti del terreno tramite tecniche di Elaborazione Digitale delle Immagini, rilievi fotogrammetrici con droni (UAV) e camere termiche, registrazioni di rumore sismico per rilevare variazioni spettrali e di polarizzazione nelle strutture rocciose e per quantificare il trasporto di sedimenti.
Sarà promossa la partecipazione attiva delle comunità locali per garantire l’efficacia e la sostenibilità delle misure di protezione. A tal fine, verrà sviluppata un’applicazione mobile per la raccolta di dati relativi a crolli di roccia e colate detritiche. Incoraggiare la partecipazione diretta dei cittadini alle attività di monitoraggio favorisce un senso di responsabilità condivisa e rafforza la resilienza sociale ai rischi idrogeologici. Inoltre, questo approccio migliorerà la raccolta e l’analisi di dati multi-temporali, fornendo un quadro accurato dei fenomeni di crollo e colata, necessario per creare gemelli digitali altamente specifici e predittivi.
L’uso dell’app mobile consentirà sia ai tecnici sia ai cittadini di partecipare al processo di monitoraggio. L’app permetterà di raccogliere immagini geolocalizzate perfettamente allineate con una foto di riferimento già disponibile, grazie all’integrazione di un algoritmo avanzato di riconoscimento e allineamento di punti caratteristici.
I progressi nella modellazione numerica permetteranno di progettare l’architettura dei gemelli digitali. Una soluzione all’avanguardia per la previsione dei crolli di roccia e la simulazione del loro percorso di caduta consiste nell’impiego del Metodo dei Punti Materiali (Material Point Method) in combinazione con la modellazione a campo di fase (phase-field) per la propagazione delle fratture. Il vantaggio di questi modelli numerici risiede nella possibilità di integrare i dati di monitoraggio in tempo reale, rendendoli particolarmente adatti allo sviluppo dei gemelli digitali.
Per quanto riguarda la modellazione innovativa delle colate detritiche, è previsto il miglioramento di un modello fisicamente basato esistente, denominato SMART-SED. Durante il progetto TWINFALL verrà potenziato il modulo frane già presente nel modello e sarà integrato un nuovo modulo dedicato al runout delle colate detritiche.
Dopo la calibrazione e validazione dei gemelli digitali relativi ai casi di studio, verranno analizzati scenari di cambiamento climatico al fine di fornire alle autorità nuovi strumenti per la mitigazione e la gestione del rischio, nonché per la pianificazione della protezione civile. Il progetto TWINFALL prevede inoltre la realizzazione finale di linee guida per la gestione del territorio e corsi formativi per i gruppi di protezione civile locali.
L’approccio proposto risulterà particolarmente efficace nelle aree montane e prealpine, dove il territorio è complesso e dinamico. Il progetto non si limiterà alla prevenzione e gestione dei rischi geologici, ma contribuirà anche ad accrescere la consapevolezza e l’educazione dei cittadini. La loro partecipazione attiva al monitoraggio rafforzerà la resilienza sociale e promuoverà un approccio sostenibile e replicabile nella gestione dei rischi ambientali, particolarmente efficace nelle aree soggette a fenomeni di instabilità.
I casi di studio del progetto si trovano nella regione prealpina, un’area già soggetta a rischi idrogeologici destinati a peggiorare a causa dei cambiamenti climatici. Poiché in questa zona i crolli di roccia e le colate detritiche rappresentano i fenomeni principali destinati ad aggravarsi, il progetto mira a sviluppare gemelli digitali per queste due tipologie di frane, fornendo alle autorità locali strumenti essenziali per la gestione dei rischi idrogeologici.
I gemelli digitali costituiranno una rappresentazione virtuale dettagliata dei versanti selezionati come casi pilota, integrando modelli matematici e simulazioni con sistemi di monitoraggio sia tradizionali sia innovativi. Il monitoraggio continuo consentirà di osservare in tempo reale le variazioni dei versanti, favorendo lo sviluppo di sistemi di allerta precoce e aggiornando il modello con nuovi scenari basati su dati quantitativi. Inoltre, le simulazioni che includono scenari di cambiamento climatico offriranno un importante supporto decisionale alle autorità locali, aiutandole nella pianificazione di interventi di mitigazione, piani di evacuazione e nella progettazione di soluzioni ingegneristiche mirate.
I crolli di roccia saranno modellati su due scale differenti: una riguardante grandi masse rocciose e l’altra blocchi di piccole dimensioni, che tuttavia possono rappresentare un rischio significativo per la sicurezza dei cittadini.
I casi di studio selezionati si trovano nella Provincia di Lecco. Per i crolli di grandi masse rocciose, l’attenzione sarà rivolta ai Torrioni di Rialba (Abbadia Lariana) e al Monte San Martino (Lecco). Per quanto riguarda i crolli diffusi di piccoli blocchi, saranno considerati gli affioramenti rocciosi sopra la strada che collega Ballabio con l’area dei Piani dei Resinelli. I piccoli canali in prossimità del sentiero Rotary (Lecco) e il bacino della Meria (Mandello del Lario) costituiranno invece i casi studio per le colate detritiche.
Il monitoraggio utilizzerà tecnologie innovative e tradizionali, come stazioni di misura per variabili meteorologiche e idrauliche basate su sistemi Arduino, PhotoMonitoring con sensori ottici/multispettro per ottenere informazioni sulle variazioni o gli spostamenti del terreno tramite tecniche di Elaborazione Digitale delle Immagini, rilievi fotogrammetrici con droni (UAV) e camere termiche, registrazioni di rumore sismico per rilevare variazioni spettrali e di polarizzazione nelle strutture rocciose e per quantificare il trasporto di sedimenti.
Sarà promossa la partecipazione attiva delle comunità locali per garantire l’efficacia e la sostenibilità delle misure di protezione. A tal fine, verrà sviluppata un’applicazione mobile per la raccolta di dati relativi a crolli di roccia e colate detritiche. Incoraggiare la partecipazione diretta dei cittadini alle attività di monitoraggio favorisce un senso di responsabilità condivisa e rafforza la resilienza sociale ai rischi idrogeologici. Inoltre, questo approccio migliorerà la raccolta e l’analisi di dati multi-temporali, fornendo un quadro accurato dei fenomeni di crollo e colata, necessario per creare gemelli digitali altamente specifici e predittivi.
L’uso dell’app mobile consentirà sia ai tecnici sia ai cittadini di partecipare al processo di monitoraggio. L’app permetterà di raccogliere immagini geolocalizzate perfettamente allineate con una foto di riferimento già disponibile, grazie all’integrazione di un algoritmo avanzato di riconoscimento e allineamento di punti caratteristici.
I progressi nella modellazione numerica permetteranno di progettare l’architettura dei gemelli digitali. Una soluzione all’avanguardia per la previsione dei crolli di roccia e la simulazione del loro percorso di caduta consiste nell’impiego del Metodo dei Punti Materiali (Material Point Method) in combinazione con la modellazione a campo di fase (phase-field) per la propagazione delle fratture. Il vantaggio di questi modelli numerici risiede nella possibilità di integrare i dati di monitoraggio in tempo reale, rendendoli particolarmente adatti allo sviluppo dei gemelli digitali.
Per quanto riguarda la modellazione innovativa delle colate detritiche, è previsto il miglioramento di un modello fisicamente basato esistente, denominato SMART-SED. Durante il progetto TWINFALL verrà potenziato il modulo frane già presente nel modello e sarà integrato un nuovo modulo dedicato al runout delle colate detritiche.
Dopo la calibrazione e validazione dei gemelli digitali relativi ai casi di studio, verranno analizzati scenari di cambiamento climatico al fine di fornire alle autorità nuovi strumenti per la mitigazione e la gestione del rischio, nonché per la pianificazione della protezione civile. Il progetto TWINFALL prevede inoltre la realizzazione finale di linee guida per la gestione del territorio e corsi formativi per i gruppi di protezione civile locali.
L’approccio proposto risulterà particolarmente efficace nelle aree montane e prealpine, dove il territorio è complesso e dinamico. Il progetto non si limiterà alla prevenzione e gestione dei rischi geologici, ma contribuirà anche ad accrescere la consapevolezza e l’educazione dei cittadini. La loro partecipazione attiva al monitoraggio rafforzerà la resilienza sociale e promuoverà un approccio sostenibile e replicabile nella gestione dei rischi ambientali, particolarmente efficace nelle aree soggette a fenomeni di instabilità.