La geologia applicata all’esecuzione di  Opere Marittime

Protocollo standard di lavoro

Introduzione

L'esigenza di eseguire lo studio della geologia su un sito su cui dovrà essere impostata un'opera marittima o una struttura o sulle motivazioni che hanno determinato una fenomenologia legata alla idraulica marina è stata spesso espressa nell'ambito dei lavori marittimi siciliani anche se poco considerata sia dal punto di vista normativo che economico, anche a causa della mancanza di una figura che condensasse quella del geologo che avesse anche conoscenze statistiche, climatologiche e ambientali con quella del subacqueo di livello professionale dedicato a tale tipologia di studi, da distinguere nettamente da un subacqueo OTS (Operatore Tecnico Subacqueo) adibito a lavori di tipo operativo manuale ma assolutamente non preparato a studi di progettazione.

Fino al 1990 la geologia applicata alle opere marittime si componeva essenzialmente di studi tecnicamente carenti, che spesso ricalcavano i passi di una normale relazione geologica di superficie ed in cui l'argomento centrale era rappresentato essenzialmente da un rilevamento geologico, condotto peraltro fino alla linea di riva, mentre era il progettista ingegnere che, in qualche modo e, insufficientemente dal punto di vista geologico, sopperiva a tale carenza (o si intestava la titolarità) effettuando però studi che, al più, trattavano le condizioni del moto ondoso determinandone la forza e genericamente il trasporto solido.

Nel tempo, i risultati di tali carenze sono stati avvertiti pesantemente con la necessità di ricorrere ad interventi di manutenzione in molte opere realizzate già dopo poco tempo dalla loro esecuzione se possibile e con enormi esborsi di danaro pubblico.

Attualmente in Sicilia, in relazione alla geologia e alla dinamica marina e ambientale, molte opere marittime si ritrovano ad essere interessate essenzialmente da fenomeni di insabbiamento, erosione costiera, smantellamento dell'opera a causa dei fattori ambientali oppure hanno indotto modificazioni sulla costa a danno di altri ambienti.

Ma le tematiche che si possono presentare sono di diverso tipo ed anche meno comuni di quelle elencate e spesso legate all'influenza negativa di altre opere marittime se non ben ponderate nelle loro interazioni con l'ambiente circostante.

L'approccio alla conoscenza dell'ambiente di un sito su cui sarà impostata un'opera marittima, deve essere portato con la consapevolezza che ogni studio ha una storia a sé stante e non è facilmente standardizzabile in quanto, nonostante sia possibile proporre modelli matematici, questi dovranno fare sempre i conti con le variabili rappresentate dai parametri chimico - fisici e dinamici naturali passibili di variazioni inattese nonostante le analisi di statistica eseguite.

Un'ultima considerazione viene fatta sui costi di un progetto quale quello descritto: la realizzazione di una opera marittima rappresenta uno dei maggiori costi nell'ambito di un'opera pubblica sia in ordine alle professionalità necessarie sia in relazione ai mezzi e materiali movimentati.
Il reperimento dei dati, le esperienze di laboratorio talvolta sperimentali, l'esecuzione dello studio che necessita di mezzi terrestri, nautici e satellitari, l'uso delle attrezzature e delle strumentazioni necessarie hanno costi sia economici che di impegno superiori ad altre discipline e l'esperienza ha insegnato che una carenza di risorse economiche nella realizzazione di un progetto di tale genere si ripercuote drammaticamente sulla realizzazione pratica dell'opera con la differenza che tale manchevolezza diventa evidente solo dopo che l'opera è conclusa e per la quale non è più possibile rimediare se non a costi decuplicati e di esempi se ne possono citare diversi.

Per tale motivo un professionista deve tenere conto che uno studio del genere è costoso e se, per accaparrarsi un progetto, propone una offerta economicamente vantaggiosa, sicuramente si vedrà costretto in seguito a rinunciare o ridimensionare l'acquisizione di dati sia diretti che indiretti i cui costi sono elevati, fornendo alla fine uno studio carente in tutte le sue componenti ed esponendo così la costruenda opera, ed i suoi prossimi fruitori, al pericolo di un manufatto in balia di un ambiente che impiega poco tempo a demolirlo o renderlo inutile, danneggiando anche gli ambienti circostanti senza alcuna consapevolezza che il modello dinamico in studio è applicabile solo all'ambiente circostante e probabilmente mai replicabile.

Da quanto sopra quindi, prendendo a riferimento la normativa sulla progettazione delle Opere Pubbliche dettata dalla L.R. 554/99, di seguito vengono proposte le linee guida su cui lo Studio Tecnico Merk Ricordi  basa lo studio della geologia di un sito su cui verrà impostata un'opera marittima.
Queste si riassumono nelle seguenti :
a. Matematica statistica applicata ai sistemi naturali ed alla sedimentologia.
b. Sistemi di rilevamento e georeferenziazione
c. Meteorologia e dinamica marina e correntometrica
d. Geologia e geomorfologia applicata agli ambienti litorali e subacquei
e. Rilevamento geologico litorale e subacqueo
f. Analisi sedimentologica
g. Geotecnica dei siti subacquei
h. Strutture litorali, portuali e sommerse ed opere di difesa.
i. Geochimica dei siti subacquei.
j. Tecnica subacquea
k. Norme di sicurezza

Scendendo nel dettaglio, gli ambiti sopra elencati scaturiscono dalla necessità di fornire i diversi stadi della progettazione di adeguata trattazione. In particolare

Studio preliminare
Il primo aspetto da tenere in considerazione è che, qualunque sia l'estensione dell'area che sarà interessata da una opera marittima, lo studio preliminare dovrà essere esteso a tutta l'unità fisiografica che lo comprende e in caso di posizionamento a cavallo di due unità fisiografica queste dovranno essere studiate tutte e due. Esso si comporrà di una fase progettuale, una operativa ed una conclusiva in stretta connessione.

La fase progettuale consiste nel reperimento delle fonti bibliografiche esistenti soprattutto in ordine alla batimetria di riferimento e la geologia circostante e litorale. Purtroppo spesso tali dati sono poco precisi o al più ad una scala non adeguata.
In tale ambito ricade lo studio della evoluzione storica della linea di riva che verrà poi correlata con i dati provenienti dal progetto esecutivo.

Una grande importanza riveste la determinazione dei livelli del mare nel tempo ed il loro monitoraggio statistico, come anche i dati eolici, meteorologici e di dinamica marina reperibili presso i centri meteo delle Forze Armate ma anche delle Università.

Tali studi dovranno comprendere lassi di tempo notevoli nell'ordine anche delle decine di anni in relazione ai parametri da studiare.

La fase operativa innanzitutto comporterà la fissazione dei sistemi geografici e dei punti di riferimento topografico sui quali saranno basati tutti i rilevamenti e prenderà in considerazione gli aspetti derivanti dal controllo dei dati bibliografici e geologici e dal monitoraggio di dati comprendenti rilevamenti periodici del litorale nonché i campionamenti.

Uno studio appena sufficiente dovrebbe estendere tale monitoraggio per almeno 4 stagioni (un anno) anche se purtroppo tale scrupolo spesso viene meno per esigenze dettate da problemi di ordine temporale e/o economico.

L'acquisizione dei dati diretti compresa una adeguata documentazione fotografica, in fase preliminare comporta successivamente la loro analisi ed elaborazione.
In tal senso è fondamentale la conoscenza della matematica statistica in quanto spesso si studiano grandi popolazioni di dati. In particolare i dati meteo e quelli sedimentologici provenienti dai campioni di riva o di fondale marino prelevati.

Infine una importanza fondamentale ricade sulla definizione di un piano di indagine diretta ed indiretta da eseguire che darà il maggior numero di informazioni sulla effettiva natura dell'ambiente geologico, geomorfologico e tecnico sia di superficie che del sottosuolo su cui fonderà l'opera.

Elenco degli argomenti da trattare nello studio preliminare
Individuazione unità fisiografica di riferimento - Cartografia
Ricerca storica della linea di riva - Cartografia
Fissazione punti cospicui e sistemi di riferimento DGPS- Cartografia
Definizione della linea di riva attuale - Cartografia
Reperimento dati eolici - statistica e graficizzazione
Diagrammi di distesa libera.
Reperimento dati correntometrici - statistica e graficizzazione
Reperimento dati di moto ondoso - statistica e graficizzazione
Rilevamento litorale - Carta geomorfologica e geologica
Profili di riva - Sezioni geomorfologiche e geologiche
Prelievi di campioni litorali - Ubicazione DGPS
Definizione della geomorfologia e geologia circostante
Analisi granulometrica dei campioni di riva - Diagrammazione in mm e .
Relazione sedimentologica litorale - analisi statistica e diagrammi.
Indagine geognostica di superficie con prelievo di campioni (se richiesta).
Analisi di laboratorio su campioni di superficie prelevati (se richiesta).
Relazione conclusiva

Studio definitivo.
Lo studio definitivo comporta anch'esso una fase operativa ed una di restituzione dei dati con redazione delle considerazioni conclusive.
Esso comprende i rilevamenti batimetrici indiretti mediante uso di DGPS o, se richiesto, RTK e scandaglio multibanda per un'area che comprenda un'estensione maggiore di quella su cui sarà impostato il sito che consentirà di definire la geomorfologia del fondale.

In merito alla definizione della natura del fondale con metodi indiretti, si potrà ricorrere anche al sub bottom profiler che, anche se fornisce informazioni sulla batimetria e informazioni poco più dettagliate di uno scandaglio multibeam sulla natura superficiale del fondo, dalle esperienze seguite non si ritiene idoneo per i dati di sottosuolo.

Semmai informazioni affidabili possono scaturire dall'utilizzo di attrezzature speciali quali Stratabox, versatile su ampie superfiici o mediante l'esecuzione di sondaggi a c.c. con prelievo di campioni per aree più circoscritte.
Va precisato che l'esecuzione di sondaggi a c.c. in mare necessita della previsione di mezzi idonei di trasporto ed esecuzione (pontoni attrezzati di dimensioni adeguate) per la loro esecuzione.

Ma l'aspetto di fondamentale importanza in uno studio come quello descritto è rappresentato dalle ispezioni dirette da eseguire ad opera di geologi subacquei con specifica preparazione.
Tale procedura in effetti è quella che consente al geologo di "toccare con mano" quanto poi fisserà con la sua relazione ed è equivalente alla conduzione di un rilevamento geologico di terra con implicazioni però ben più impegnative.

Tale procedura si compone non solo di osservazione ma anche di misurazioni sia metriche che trigonometriche, prelievi, fotografie, analisi di sezioni naturali e di forme morfologiche specifiche, valutazioni di effetti sui quali poi impostare la discussione per definirne le cause.

Un'altra funzione dell'ispezione diretta è quella di verificare i dati derivanti dalle indagini indirette. L'esperienza insegna che a volte quanto desunto dalle indagini indirette non corrisponde pienamente a quanto rilevato speditivamente.

Ovviamente i rilievi diretti sono supportati da attrezzature talvolta sofisticate che accompagnano il corredo del geologo subacqueo e sono funzione del tipo di rilevamento da eseguire e delle condizioni meteo marine spesso non proprio ideali.

Vi sono diverse tecniche di rilevamento come a terra anche a mare. In tal senso va ricordato che è sempre meglio affidarsi a tecniche semplici e dirette in quanto in ambiente subacqueo si opera in 3D più che nella terraferma.

Elenco degli argomenti da trattare nello studio definitivo
Rilevamenti indiretti
Batimetria DGPS e scandaglio multibanda (Se lo studio lo richiede uso di side scan sonar)
Sezioni geomorfologiche
Indagine in profondità con uso di strumentazione speciale (sub bottom profiler, o stratabox, se richiesta)
Documentazione fotografica

Studio esecutivo
Il progetto esecutivo comporta la stesura e la trattazione di tutti i dati ricavati dalle operazioni precedenti oltre che alla consulenza al progettista in corso d'opera  ai fini della corretta esecuzione delle soluzioni progettuali di ordine geologico proposte.

Questa trattazione dovrà delineare la dinamica ambientale dei luoghi e le sue caratteristiche, la geomorfologia del fondale e la geologia dei terreni su cui sarà impostata l'opera marittima comprese le loro caratteristiche tecniche ricordando che i terreni superficiali del fondale sono in condizioni sature e/o sovrasature.

Il tutto sarà corredato di cartografia di dettaglio sia in 2D che in 3D in scala adeguata, grafici, tabelle e relazioni specifiche.
Ovviamente le trattazioni ed il loro corredo di allegati variano in relazione alla tipologia dell'opera marittima da trattare e della commessa di lavoro che si riceve, ma di seguito viene elencato tutto il complesso documentale che rende uno studio geologico applicato ad una opera marittima ricevibile da un progettista.

Da quanto sopra esposto, basato sull'esperienza maturata nel settore, si possono desumere alcuni ambiti cui indirizzare il percorso formativo del geologo subacqueo.

Elenco degli argomenti da trattare nello studio esecutivo
Inquadramento generale
Relazione geomorfologica
Relazioni geologiche mirate in corso d'opera
Ricostruzione del fondale 2D e/o 3D progressive (se richieste).
Relazione sedimentologica in corso d'opera (se richiesta).
Relazioni speciali inerenti indagini geognostiche eseguite in fase esecutiva
Relazioni di analisi di eventuali campioni
Relazione geotecnica
Relazione geochimica (se lo studio lo richiede)
Relazione conclusiva
Documentazione fotografica

Standard produttivo di documentazione allegata
Carta batimetrica e DGPS
Cartografia geomorfologica di dettaglio
Cartografia geologica di dettaglio
Cartografia dinamica
Cartografia ambientale di fatto e di previsione
Carta satellitare
Sezioni geologiche di profondità
Cartografia di indagine
Diagrammi tecnici
Diagrammi sedimentologici
Diagrammi geochimici (se lo studio lo richiede)