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Strumenti e confronti · 2026-10-27 · 8 min
Pioggia critica per le frane da un DTM e un KMZ, nel browser
Quanta pioggia serve perché il versante sopra una scuola ceda? Da un modello del terreno e un KMZ dell'area di studio, il browser calcola il deflusso, la probabilità di frane superficiali e il percorso probabile di una colata detritica man mano che il temporale avanza, e assegna a ogni abitazione, scuola, struttura sanitaria e strada la sua pioggia critica.
Plastico 3D della quebrada Quirio a Chosica (Perù), ritagliato dal rilievo con pareti di terra: versanti colorati dal verde al rosso scuro secondo la probabilità di frana, acqua in blu negli impluvi ed etichette di abitazioni, scuole, presidio sanitario e strada esposti
Dove la pioggia cade su versanti ripidi e spogli sopra un abitato, il pericolo non è solo l'acqua. È il terreno stesso a cedere, e quella che inizia come una piccola frana sul versante può scendere lungo un impluvio come colata detritica e raggiungere le case al suo sbocco. Spiegarlo a chi ci vive, e a chi decide quando avvisarli, è difficile con una mappa statica.
Questo strumento lo mostra mentre accade. Gli dai l'area di studio come KMZ, prende il terreno dalla mappa e fa avanzare un temporale passo dopo passo: quanta pioggia defluisce, quali versanti diventano instabili man mano che il suolo assorbe il resto, dove andrebbe una colata detritica partita da lì e con quale pioggia cumulata ogni abitazione, scuola, struttura sanitaria e strada viene raggiunta per la prima volta.
In sintesi
- Deflusso con il curve number SCS, rottura dei versanti con il pendio indefinito e Monte Carlo, colata detritica con un angolo di espandimento: metodi standard e documentati.
- Ogni elemento esposto del KMZ riceve una pioggia critica e la causa: frana, colata detritica o deflusso. Esportazione in CSV e GeoJSON.
- I versanti che cedono anche senza pioggia sono mostrati a parte: nessuna soglia di pioggia li descrive.
- Gira nel browser in pochi secondi e non richiede alcun modello IFC. È indicativo: non sostituisce una valutazione ufficiale del rischio.
Quebrada Quirio, Chosica, alla fine di un temporale di 40 mm. Il rilievo è reale; i segnaposto sono inventati per l'esempio.
Cosa serve
- L'area di studio come KMZ o KML: un poligono per il suo limite (chiamato «area di studio», «limite», «bacino»… o semplicemente il più grande) e segnaposto per ciò che è esposto. Legge punti, linee e poligoni, in cartelle o no.
- Il terreno, dal rilievo della mappa o da un DTM che importi (GeoTIFF o griglia ASCII). Senza alcun modello IFC caricato, è il KMZ stesso a collocare la scena e la mappa si apre sull'area di studio.
- Il temporale, dai preset del pannello allagamento o disegnato a mano come ietogramma.
- Il suolo: gruppo idrologico, umidità antecedente, coesione, angolo d'attrito, spessore e peso di volume, con valori predefiniti modificabili per suoli residuali su versanti ripidi.
Gli elementi esposti vengono riconosciuti da cartella, nome, descrizione o dati: «vivienda», «I.E.», «colegio», «posta», «centro de salud», «carretera», «trocha» e i loro equivalenti in altre lingue. Una linea senza nome è considerata una strada. Senza KMZ, scuole, strutture sanitarie, abitazioni e strade con nome arrivano da OpenStreetMap.
Come viene calcolato ogni passo
| Passo | Metodo | Cosa restituisce |
|---|
| Deflusso | Curve number SCS (TR-55), CN dall'uso del suolo di OpenStreetMap e dal gruppo di suolo | Quanta della pioggia caduta finora defluisce e quanta si infiltra |
| Umidità | Acqua infiltrata rispetto alla porosità drenabile del suolo, di più negli avvallamenti che raccolgono acqua da monte | La frazione satura dello strato di suolo, cella per cella |
| Rottura del versante | Fattore di sicurezza del pendio indefinito, 200 campioni Monte Carlo di c′, φ′, γ e spessore del suolo | La probabilità che il versante ceda, P(FS < 1) |
| Colata detritica | Massima pendenza dalle rotture probabili, arrestata da un angolo di espandimento (12° di default) | Dove vanno le colate e dove si fermano |
| Pioggia critica | Il primo passo in cui le celle di un elemento cedono, sono attraversate da una colata o superano una lama di deflusso | Una soglia di pioggia per elemento, con la sua causa |
Il curve number dà la lama di deflusso per la pioggia cumulata fino a quel momento[tr55]. Ciò che non defluisce entra nel suolo e ne alza la falda, più in fretta negli avvallamenti che drenano una grande superficie a monte. Il modello del pendio indefinito confronta poi la resistenza del suolo con il suo peso sul pendio, con l'acqua che riduce l'attrito[hammond]. Le proprietà del suolo non sono mai note esattamente, quindi ciascuna viene estratta 200 volte attorno al suo valore e la quota di estrazioni in cui il versante cede è la sua probabilità.
Le colate detritiche partono da dove la pioggia ha fatto cedere il versante e seguono la massima pendenza. Si fermano dove la linea dalla sorgente al fronte diventa più dolce dell'angolo di espandimento: il rapporto empirico tra dislivello e distanza che le colate detritiche raggiungono[corominas].
Il temporale, passo dopo passo
La timeline riproduce il temporale passo dopo passo. Nei primi millimetri spiccano solo poche macchie; alla fine del temporale le pareti ripide sopra l'impluvio sono arancioni e rosse, e i percorsi delle colate scendono da lì fino al fondovalle. Le etichette degli elementi esposti diventano rosse nel passo che li raggiunge.
Primo passo del temporale. Viola: terreno che cede anche senza pioggia.
Dopo 250 mm cumulati. Le etichette diventano rosse quando la pioggia raggiunge il loro valore critico.
Altri due livelli mostrano gli anelli della catena. Deflusso colora il terreno secondo quanto è defluito finora e fa vedere il reticolo di drenaggio. Colata detritica mostra dove scorrono le colate delle rotture probabili (marrone chiaro) e dove si fermano (marrone scuro).
Deflusso a circa 120 mm cumulati: il reticolo di drenaggio risalta.
Percorsi e depositi delle colate dopo tutta la pioggia provata.
Versanti che cedono senza pioggia
Nell'esempio, con il suolo predefinito, 13,6 ha cedono prima che cada una goccia: pareti troppo ripide per un suolo di quella resistenza, nella realtà di solito roccia o scarpate. Il modello non può assegnare loro una pioggia critica, perché non serve pioggia, e contarle darebbe a ogni elemento sotto una scarpata una soglia quasi nulla. Sono mostrate in viola, non fissano soglie né generano colate, e un elemento che vi si trova sopra viene segnalato. È la classe «incondizionatamente instabile» di SHALSTAB[shalstab]. Dove contano, i parametri del suolo devono venire dal rilievo in sito.
La tabella delle piogge critiche
La tabella elenca tutti gli elementi esposti, dal più esposto: la pioggia alla quale vengono raggiunti e da cosa. Nell'esempio, con i parametri predefiniti:
| Elemento | Pioggia critica | Causa |
|---|
| Carretera Central (tratto) | 1 mm | Colata detritica |
| I.E. Inicial 520 | 7 mm | Frana |
| I.E. N° 1201 | 70 mm | Frana |
| Puesto de salud Quirio | 90 mm | Deflusso |
| Abitazioni (tre gruppi) | 140 mm | Deflusso |
Una strada raggiunta a 1 mm non è una previsione che un millimetro la interromperà: dice che le celle che attraversa stanno sotto versanti al limite dell'equilibrio in questo modello, la classe più suscettibile. Questo è il valore della tabella: un ordine di cosa sorvegliare per primo. Tarati su eventi passati e suoli locali, valori come questi sono la base delle soglie di allerta precoce. La tabella si esporta in CSV e in GeoJSON, che si apre in QGIS o Google Earth.
Cosa non fa
- Non prevede la pioggia né dice quando un versante cederà. Dice quanta pioggia regge ogni luogo con i parametri dati.
- Usa un unico suolo per tutta l'area, con incertezza, non una carta geologica. Affioramenti rocciosi, colluvi e riporti per lui sono uguali.
- Infiltrazione e acque sotterranee sono semplificate: niente flusso laterale nel tempo, niente drenaggio tra un temporale e l'altro.
- Il rilievo globale (circa 30 m) smussa i piccoli impluvi e le pareti ripide. Un DTM locale dà pendenze migliori.
- Non sostituisce una valutazione ufficiale del rischio, le indagini in sito né la taratura propria di un sistema di allerta precoce.
Riferimenti
- Urban Hydrology for Small Watersheds (Technical Release 55) — USDA Natural Resources Conservation Service. Il metodo del curve number e le sue tabelle di CN per uso del suolo e gruppo idrologico.
- Level I Stability Analysis (LISA) Documentation for Version 2.0 — Hammond, Hall, Miller & Swetik, USDA Forest Service. Il fattore di sicurezza del pendio indefinito con parametri del suolo incerti, valutato con Monte Carlo.
- A physically based model for the topographic control on shallow landsliding — Montgomery & Dietrich, Water Resources Research 30(4). Pioggia critica da topografia e pendio indefinito; la classe «incondizionatamente instabile».
- The angle of reach as a mobility index for small and large landslides — Corominas, Canadian Geotechnical Journal 33(2). Angoli di espandimento (H/L) di colate detritiche e altre frane.
Pioggia critica per le frane da un DTM e un KMZ, nel browser