La subsidenza nell’area veneziana: attuali tendenze ed implicazioni

SOMMARIO Il processo della subsidenza, per le estrazioni intensive di acque sotterranee che negli anni cinquanta e sessanta ha interessato il comprensorio lagunare veneziano, producendo un abbassamento irreversibile di 10-14 cm, oggi non e' piu' un problema per la città di Venezia, benché gli effetti del processo irreversibile siano permanenti. Lo studio dell'evoluzione altimetrica del comprensorio veneziano negli ultimi vent'anni ha infatti permesso di confermare la stabilità del territorio, accertata definitivamente nel 1975 nella zona industriale e nel centro storico dopo la diversificazione degli approvvigionamenti idrici, di meglio definire l'andamento della subsidenza naturale, ove l'incidenza antropica è assente, e di individuare le aree oggi più fragili del territorio. In particolare si sono evidenziate due zone a differente comportamento di subsidenza. La prima stabile (subsidenza inferiore a 0.5 mm/anno) include le aree di terraferma e quelle di gronda lagunare ad essa più prossime nonché la stessa città di Venezia; la seconda comprende le zone alle estremità lagunari Sud e Nord e i litorali, cioè quelle di più recente formazione, dove il tasso medio di subsidenza risulta compreso tra 1 e 2 mm/anno. Attualmente gli studi si sono orientati verso queste zone ed in particolare nell’area meridionale, già in precarie condizioni altimetriche e morfologiche, con il territorio spesso a quote inferiori al livello medio del mare. ABSTRACT Land subsidence due to groundwater withdrawal which in the fifties and sixties induced in the Venetian territory an irrecoverable sinking of 10-14 cm, is no longer a problem today for Venice even if the negative effects will never be cancelled. Studies carried out in the last decades have allowed to confirm the ground stability which had been definitely escertained in 1975 for both the city of Venice and the industrial area; to better quantify the natural subsidence in the absence of the induced component, and to point out the frailest areas. Different behaviours in altimetrical evolution have clearly come out. A ground stability belongs to the zones in mainland, Venice and its surroundings, while a certain subsidence still occurs at the northern and southern extremities of the lagoon's edge and along the littoral where the natural compaction of recent deposits is more active than elsewhere and the rate of natural subsidence is greater, ranging between 1 and 2 mm/y. Presently the studies are mainly addressed in these areas and in particular in the southern zone where the saltwater intrusion often due to groundwater exploitation worsen the ground elevation

Situazione altimetrica attuale del comprensorio veneziano e i suoi riflessi sull'ambiente lagunare

Dopo aver inquadrato il processo della subsidenza che dagli inizi degli anni cinquanta ha interessato in modo particolare il territorio e la città di Venezia per le intensive estrazioni di acque sotterranee, viene effettuata un'analisi di dettaglio dell'attuale situazione altimetrica del comprensorio lagunare. Lo studio si basa sostanzialmente sulla interpretazione delle altimetrie 1993 confrontate a quelle del 1973 risultanti dalle due rispettive livellazioni di alta-altissima precisione condotte dal C. N. R., I.S.D.G.M. Questi rilievi, partendo da capisaldi stabili di terraferma (nei pressi della pedemontana) arrivano a Mestre, quotano la superficie della città storica con particolare dettaglio, i capisaldi lungo le linee circumlagunari e l'intero cordone litoraneo, chiudendo l'anello attorno alla laguna. L'analisi relativa all'arco di tempo ventennale ha permesso di confermare la stabilità del territorio accertata definitivamente nel 1975 nella zona industriale e nel centro storico dopo la diversificazione degli approvvigionamenti idrici, di definire con precisione l'andamento della subsidenza naturale, ove l'incidenza antropica è assente, e le aree più fragili del territorio quali quelle litoranee. An overview of the land subsidence occurred in the city of Venice and its hinterland in the past decades is first presented. In particular the responsibility of groundwater withdrawals in the sinking process is briefly de-scribed. Man-induced subsidence averaged about 14 cm in the industrial area of Porto Marghera, the center of groundwater pumping, and 10 cm in the city of Venice, from 1952 to 1969. Starting in 1970 a general piezometric improvement began, because of the regulation and diversification of the water supply in the Venetian area and the shutdown 01 many artesian wells. In Marghera in 1975 only 170 l/sec were withdrawn against the 500 l/sec in 1969. Concurrently with the recovery 01 aquifers, the subsidence slowed down until it stopped and in 1975 a land rebound 01 about 2 cm was recorded in the city 01 Venice. In spite 01 this, one has to keep in mind that the subsidence is mostly irrecoverable and that its effects still remain. Again, since Venice lives on the water, its land elevation must be referred to the mean sea level. The overall loss in elevation with respect to water level can be synthesized as the result 01 three factors: subsidence due to groundwater exploitation, natural subsidence and eustatic rising 01 sea level. Their joint contribution in the «lowering» 01 the surface level 01 Venice with respect to the water level was a total of 22 cm from 1908 to 1975, a determining figure in the recurring phenomenon 01 «acqua alta» (flooding) . After reviewing the past altimetrical situation, an evaluation of the land elevation 01 the territory is then presented lor the last twenty years; a precise regional leveling was infact carried out in 1993 with the same path 01 the 1973 one. These surveys include the lines from Treviso (farther inland, the stable origin 01 the survey) to Mestre (Venice-mainland), from Mestre to the extreme part 01 the city 01 Venice and those all around the lagoon edges including the littoral strips. This 20-year period is quite significant to evaluate the present trend 01 land subsidence alter the cessation 01 the man-induced phenomenon measured first in 1973 and completely verified in 1975. In general the 1993 leveling, compared with that 01 1'973, has pointed out two different behaviors between the zones in the mainland and surroundings 01 Venice and in the city, which are decidedly stable, and the areas along the extreme edges 01 the lagoon and littoral where land sinking is still going on even il the rate 01 subsidence is much lesser than that measured during the previous critical 20- year period. In order to a have view 01 the whole area under examination, the map 01 the 1973-93 contour lines01 equal subsidence has been drawn, using the Kriging technique and comparing the height 01 the 208 bench marks distributed along the leveling lines. Reading these curves il appears even more evident the ground stability 01 the zones in the mainland, Venice and its surroundings, and the negative trend in soil elevation at the northern and southern extremities of the lagoon's edge and along the littoral. It is noted that the variations in elevation along the lines are progressively decreasing either southward or northward going towards the littorals. Concerning the littoral strips, one has to bear in mind that these areas are those 01 more recent deformation with respect to the others and that they are close to the rivers' outflows, so the natural compaction 01 recent deposits is more active here than elsewhere and the rate 01 natural subsidence is greater. An ideal line 01 demarcation between the two above mentioned stable and subsiding lagoon sectors can be outlined. Particular attention has been devoted to the altimetrical situation 01 Venice because 01 its importance in the lagoon environment. The city's area (about 8 km2) is covered by a network 01 123 benchmarks, 65 01 which constitute the base for comparison since 1961. A reliable map 01 subsidence contour lines was drawn by using again the Kriging technique. The pattern 01 these lines, that are positive almost everywhere, stresses the stability 01 the historical city's ground elevation. Some 01 the curves 01 equal subsidence are closed outlining small negative «bowls». Examination 01 data indicates that very localized sinkings occur in the more recently lilied areas (Marittima-Tronchetto and S. Elena-Giardini) where one can suppose that the process 01 consolidation is still going on (even though at a very small rate), and in certain areas bordering the principal canals; the latter could be partly linked to an erosion action induced by the speed 01 water currents along the canals. By analyzing the temporal piezometric surface variations 01 the once exploited aquifers, one can confirms that presently the contribution 01 groundwater withdrawals to land subsidence doesn't exist as a general cause. Only very localized influences can be found

LAND SUBSIDENCE MONITORING TECHNIQUES A NEW STRATEGY ADOPTED IN THE VENETIAN AREA, ITALY

Among recent research topics dealing with land subsidence in the Venice region, great attention has been given to monitoring techniques. Recently, SAR-based analyses have been used to complement the ground-based methods, and an integrated monitoring system based on levelling, GPS, and InSAR techniques (SIMS), able to optimize the areally distributed information and to provided synoptic maps of ground surface displacements with high accuracy and reliability for both small areas and al regional scale was developed

Present Relative Sea Level Rise in the Northern Adriatic Coastal Area

Relative sea level rise (RSLR), that has been occurred along the entire coastal areas of the Northern Adriatic Sea, includes land subsidence, both natural and maninduced, and eustacy. Their combined effect has produced relative ground settlements ranging from centimetres to meters. RSLR represents one of the geologic hazards threatening the low-lying coast. Recent progresses made in understanding these two processes are presented. Synthetic Aperture Radar (SAR) interferometry has significantly improved the knowledge of actual land subsidence. In particular, comprehensive maps of the vertical displacements occurred over the period 1992-2009 in the region between Venice and Ravenna reveal a significant spatial variability, ranging from a slight 1 to 2 mm/yr uplift, to a serious subsidence of more than 15 mm/yr. The availability of tide gauge data in Trieste, Venice, and Ravenna allows accurate assessment and meaningful observations on sea level change. The period 1896-2006 is characterized by an average rise of 1.2±0.1 mm/yr. The analyses here performed show that a time series at least 50 yr long must be used to obtain statistically significant results and reliable trend, due to the 7-8 year pseudo-cyclicity, recorded at many Mediterranean coastal stations. In Venice and Ravenna the influence of land subsidence on the RSLR amounts to 57% and 85%, respectively. This percentage has been estimated in 95% at the Po Delta

Present ground surface dynamics in the North Adriatic coastland

Le livellazioni geometriche sono state nel secolo scorso l’unico metodo di rilievo altimetrico che abbia consentito di misurare con precisione l'entità della subsidenza “moderna” dell’area costiera nord adriatica. Solo alla fine degli anni 1990 è stata istallata una rete per misure GPS in differenziale (DGPS) e in continuo (CGPS). Nell’ultimo decennio inoltre, l'utilizzo del radar ad apertura sintetica (SAR) su vettori satellitari ha consentito lo sviluppo e l’affinamento dell’analisi interferometrica differenziale (InSAR) e dell’analisi interferometrica su riflettori persistenti (IPTA) che si sono dimostrati di estrema efficacia per lo studio dei movimenti verticali del suolo. Nel caso della pianura costiera Veneta, sono stati utilizzati i satelliti ERS-1/2 ed ENVISAT dell’Agenzia Spaziale Europea, rispettivamente per il periodo 1992-2005 e 2003-2009, ed il satellite TerraSAR-X dell’Agenzia Spaziale Tedesca, per il biennio 2008-2009. Oggi si dispone di una densità di dati SAR che, data la risoluzione spaziale dei satelliti tra 20 e 3 m, è maggiore di circa 2 ordini di grandezza nelle l’analisi a scala regionale e più di 3 ordini per analisi locali rispetto alle misure tradizionali su capisaldi. Ciò ha permesso la mappatura dei movimenti del suolo a scala “regionale” (100×100 km2), locale (10×10 km2) e puntale al livello di singole strutture. Le serie di dati SAR sono stati calibrati e validati con le misure altimetriche di livellazione, DGPS e CGPS nella rete di monitoraggio ISES-IRMA. Grazie all’elevata densità di informazioni, all’ottima risoluzione spaziale e accuratezza verticale millimetrica del monitoraggio SAR è emersa una dinamica verticali del territorio costiero Veneto diversa da quanto ottenibile utilizzando le sole tecniche di livellazione tradizionale. L’immagine attuale indica che il processo subsidenziale si esplica con una forte variabilità spaziale, sia a scala regionale che locale. L’analisi integrata dei dati altimetrici e delle numerose nuove informazioni sul sottosuolo, recentemente acquisite nell’ambito di una serie di ricerche condotte dagli Autori, ha permesso la caratterizzazione delle componenti dei movimenti verticali del suolo della pianura costiera Veneta in funzione della profondità alla quale agiscono e la loro distribuzione areale

Subsidenza

Con il termine “subsidenza” si intende ogni movimento di abbassamento della superficie terrestre indipendentemente dalla causa che lo ha prodotto, dal suo sviluppo areale, velocità di esplicazione, evoluzione temporale e alterazioni ambientali che ne conseguono. La subsidenza è l’ultimo stadio, e il risultato in superficie, di una serie di processi che si esplicano nel sottosuolo e che, in qualche modo, sono correlati alla struttura geologica/geomeccanica del territorio; particolari caratteristiche dei terreni possono infatti favorire, accelerare o impedire tali processi. In generale, la subsidenza si esplica in modo differenziale nel tempo e nello spazio con tassi di abbassamento annui variabili dal millimetro al centimetro e un’estensione dell'area coinvolta da locale a regionale. La subsidenza avviene per cause sia naturali sia antropo-indotte che talora si sommano nella risultante. L’intervento dell’uomo agisce spesso da “catalizzatore”, influenzando in modo considerevole il fenomeno, o da “promotore” determinandone l'innesco. In genere l'abbassamento del suolo legato a cause naturali si sviluppa a scala regionale, ha un’evoluzione lenta, avvertibile in tempi storici o addirittura geologici, per cui non producendo effetti immediati sul territorio passa spesso inosservata. La subsidenza generata da attività antropiche invece si esplica di regola in tempi relativamente brevi (al massimo qualche decina di anni), ha un’espansione territoriale più limitata ma con effetti che possono compromettere fortemente l’ambiente, le opere e le attività umane, nel caso in cui non si intervenga con azioni di controllo e gestione. Le principali cause di subsidenza naturale sono attribuibili a processi tettonici profondi (movimenti orogenetici, attività vulcanica e attività sismica), all’abbassamento del substrato pliocenico per il carico geostatico (peso dei sedimenti sovrastanti), a trasformazioni chimico-fisiche (diagenesi) dei sedimenti per effetto del carico litostatico, alla compattazione naturale dei sedimenti non consolidati depositatisi sullo strato pliocenico), a movimenti isostatici. Altre cause minori e/o concomitanti possono essere riconosciute nelle modifiche dello stato fisico, ad esempio a seguito del prosciugamento naturale di bacini lacustri o lagunari con processi di compattazione e ossidazione di materiali organici. La subsidenza antropica più diffusa sia per estensione che per magnitudo del fenomeno è quella indotta dalla compattazione del suolo generata dallo sfruttamento eccessivo di fluidi sotterranei. L’acqua è senza paragoni il fluido più estratto, ma la produzione di idrocarburi, petrolio e gas, anche in associazione tra loro o con acqua, è altresì causa di subsidenze elevate. Benché vi siano differenze “geologico-territoriali” nelle aree dove i fluidi sono estratti, i principi che regolano il rapporto causa-effetto sono sostanzialmente gli stessi. A seguito del prelievo la pressione originaria del fluido sotterraneo diminuisce causando un incremento della tensione effettiva tra i grani della formazione; questo incremento provoca una deformazione della matrice solida del terreno, a seguito del “riassestamento” dei grani, e quindi una compattazione (riduzione dello spessore) che si ripercuote in un abbassamento della superficie del suolo. Anche le bonifiche, soprattutto quelle idrauliche, rappresentano una delle trasformazioni antropiche all’ambiente che comporta seri problemi di subsidenza. In genere il tasso di abbassamento dei suoli bonificati, ossia la velocità di esplicazione, è direttamente proporzionale all’abbassamento della falda freatica e si realizza per due processi principali: uno geomeccanico, che comporta la riduzione di volume per compattazione, e uno biochimico che avviene per ossidazione dei terreni ad alto contenuto organico (torbe). In questo caso il drenaggio intenso dei terreni bonificati fa sì che i suoli torbosi, venuti a contatto con l’atmosfera, si ossidino e perdano massa rilasciando nell’atmosfera CO2. Anche l’estrazione di materiali solidi dal sottosuolo può provocare subsidenza. Questo processo differisce sensibilmente da quello per estrazione di fluidi. Esso si esplica sia con graduale abbassamento dei terreni a copertura dell’intera miniera (depressioni della superficie del suolo) sia con improvvisi collassi dei singoli cunicoli della miniera (buchi in superficie). La coltivazione di miniere, ad esempio giacimenti di carbone o di sali, ha talora indotto effetti disastrosi sul territorio, anche su vaste superfici, ma con tempi di realizzo anche superiori al secolo e successivi alla chiusura della stessa miniera. Il tempo richiesto per il verificarsi di fessurazioni o cavità in superficie appare ancora aleatorio, per cui, contrariamente a quanto si fa per i fluidi, è assai difficile sviluppare modelli matematici di previsione, sia temporale che di magnitudo, del fenomeno. A completamento di questa sintesi informativa, va menzionato anche l’abbassamento del suolo per applicazione di carichi in superficie (edifici, rilevati ecc). Il processo di compattazione che avviene per un sovraccarico in superficie, su terreni non consolidati, è lo stesso di quello che si esplica per estrazione di fluidi, ovvero un aumento della tensione intergranulare efficace che provoca una diminuzione dello spessore dei sedimenti. Va comunque specificato che in generale questi fenomeni sono limitati alle aree di intervento, e pertanto è più corretto parlare di “consolidazione” piuttosto che di “subsidenza”. Il tasso di subsidenza si quantifica confrontando le quote altimetriche del suolo rilevate in momenti temporali successivi; le misure possono essere acquisite utilizzando diverse tecniche, sia “da terra” che “remote”, ma che in comune hanno necessariamente lo stesso riferimento ad un punto "stabile" o del quale è noto il movimento. E’ infatti difficile assicurare la completa stabilità di un punto e ritenerlo quindi verticalmente fisso; tuttavia presentando alcune zone movimenti decisamente limitati, e quindi trascurabili rispetto a quelli indotti dal processo di subsidenza che interessa studiare, queste si possono assumere stabili e quindi di riferimento senza influenzare il risultato

SENSING THE LAND SUBSIDENCE IN THE VENICE LAGOON BY INTERFEROMETRIC POINT TARGET ANALYSIS

Land subsidence is a severe geologic hazard threading the lowlying coastal areas worldwide. Monitoring land subsidence has been significantly improved over the last few years by space borne earth observation techniques based on SAR (Synthetic Aperture Radar) Interferometry. Within the INLET Project, funded by Magistrato alle Acque di Venezia – Venice Water Authority (VWA) and Consorzio Venezia Nuova (CVN), we have used the Interferometric Point Target Analysis (IPTA) to characterize the ground displacements within the Venice Lagoon. IPTA measures the movement of backscattering objects (point targets, PT) at the ground surface which persistently reflect radar signal emitted by the SAR antenna. For this study 80 ERS-1/2 and 44 ENVISAT scenes recorded from 1992 to 2005 and from 2003 to 2007, respectively, have been processed by IPTA. High reliable land subsidence data have been detected for thousands of PT located on the lagoon margins, along the littorals, in major and small islands, and on single anthropogenic structures scattered within the lagoon. On the average, land subsidence ranges from less than 1 mm/year to 5 mm/year, with some PT that exhibit values also larger than 10 mm/year depending on both the local geologic conditions and anthropogenic activities. A network of few tens of artificial square trihedral corner reflectors (TCR) has been established before summer 2007 to monitor land subsidence in the inner lagoon areas where natural reflectors completely lack (e.g., on the salt marshes). The first interferometric results on the TCR appear very promising

Tribology of ball-and-socket total disc arthroplasty

Total disc arthroplasty (TDA) can be used to replace a degenerated intervertebral disc in the spine. There are different designs of TDAs, but one of the most common is a ball-and-socket combination. Contact between the bearing surfaces of such designs can result in high frictional torque, which can then result in wear and implant loosening. This study was designed to determine the effects of change in design factors, such as dimensions and material combinations, on friction and wear of ball-and-socket TDAs. Friction tests were carried out on generic models with ball radii 10, 12, 14 and 16 mm. Three material combinations were investigated; metal-on-metal, metal-on-polymer and for the first time polymer-on-metal. Wear tests were performed on metal-on-polymer Charité® TDAs and generic metal-on-metal models to compare the wear rate under the same conditions. Friction test results showed that polymer-on-metal TDAs create less friction than metal-on-polymer and metal-on-metal TDAs. Wear test results showed that under the same conditions, metal-on-metal TDAs create 23 times less wear debris than metal-on-polymer. The results were in agreement with studies on total hip arthroplasty (THA). The results of this work suggest possible alternatives for future TDA designs.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

Intrusione Salina

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