Rischio Idraulico. Fabrizio Savi Università degli Studi La Sapienza, Roma. Scuola in Ingegneria dell Emergenza

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1 Rischio Idraulico Fabrizio Savi Università degli Studi La Sapienza, Roma Scuola in Ingegneria dell Emergenza

2 schio Idraulico Il Danno D causato da evento di piena, è definito come: D = E V R t = E(D t )= E(EV) E(N t ) = E V t/t Il Rischio Idraulico risulta dal prodotto di tre fattori R = P E V EAD i : Pericolosità della situazione idraulica requenza (probabilità) delle inondazioni : Valore degli elementi a rischio portanza sociale ed economica dei ni e delle attività minacciate e numero lle persone in pericolo : Vulnerabilità degli elementi a rischio ipende dalla capacità di difesa degli ementi a rischio e alla violenza del = 0 Dp ( ) D dd

3 deral Emergency Management Agency interazione tra il pianificatore e l ingegnere è regolata da tempo in vari paesi. egli Stati Uniti, ad esempio, fin dal 1968 il Congresso approvò il National Flood surance Act che prevede dapprima l identificazione delle aree potenzialmente ondabili e, successivamente, la redazione delle mappe delle aree a rischio inondazione, Flood Boundary and Floodway Maps e Flood Insurance Study eports, che sono il supporto per atti amministrativi quali la determinazione dei emi assicurativi. a floodway è costituita dal letto inciso e da quella parte delle rive del corso acqua che deve essere lasciata sufficientemente libera per consentire il deflusso lla piena di riferimento (al solito centenaria) senza aumento del livello del pelo ero oltre il limite prefissato (al solito 30 cm) a floodway fringe è la striscia di terreno compresa tra il limite della floodway e il ntorno della piana inondabile la corrente è in regime supercritico la regola precedente per la determinazione lla floodway sarà applicata alla linea dei carichi totali invece che al pelo libero

4 deral Emergency Management Agency FLOODWAY o CANALE DI PIENA restringimento consentito floodway 30 cm restringimento consentito

5 schio Idraulico PIANO DI DIFESA DALLE INONDAZIONI 1. Previsione del rischio Mappatura delle aree inondabili Livello 1 Livello 2 Livello 3 Catalogo degli elementi a rischio Classificazione delle aree a rischio 2. Programmazione degli interventi STRUTTURALI NON STRUTTURALI Sistemazioni Manutenzione Limitazioni d uso Vincoli,prescrizioni Piani di emergenza Previsione rischio e scenari di evento SERVIZIO DI VIGILANZA Ripristino Coordinamento tra strumenti di piano Norme tecniche Vigilanza Allerta Allarme Rete di monitoraggio Modelli di preannunc SERVIZIO DI PIENA

6 Aree inondabili CLASSIFICAZIONE DELLE AREE INONDABILI a elevata probabilità di inondazione (o di pertinenza fluviale) sommerse con tempo di ritorno T < T 1 a media probabilità di inondazione, con tempo di ritorno T 1 T < T 2 a bassa probabilità di inondazione, con tempo di ritorno T 2 T < T 3 inondabili con estrema rarità, con T 3 T TEMPO DI RITORNO di una portata di piena Q 0 numero di anni che mediamente intercorre tra due episodi di piena aventi portata al colmo superiore a Q 0 CATALOGO DEGLI ELEMENTI A RISCHIO insediamenti urbani, commerciali, industriali, agricoli infrastrutture di trasporto e di servizio strutture pubbliche, di soccorso, comunità, monumenti impianti industriali e tecnologici potenzialmente inquinanti SCENARI DI EVENTO precursori, indicatori, punti di controllo, punti critici

7 agosto 1998 n. 267 (G.U. n.183) di conversione del D.L. 11 giugno 1998 n. 180 Art. 1: 1- entro il 30 giugno 1999 adozione dei piani stralcio di bacino per l assetto idrogeologico perimetrazione delle aree a rischio idrogeologico apposizione di misure di salvaguardia 2- definizione di programmi di interventi urgenti per la riduzione del rischio idrogeologico 110 miliardi nel miliardi nel miliardi nel scambio di informazioni 4- entro il 31 dicembre 1999 la Protezione Civile predispone piani urgenti di emergenza per le aree a maggior rischio idrogeologico 5- entro il 1 marzo 2000 adeguamento delle infrastrutture a rischio rilocalizzazione delle attività produttive e residenze a rischio messa in sicurezza o revoca di cave e torbiere

8 agosto 1998 n. 267 (G.U. n.183) di conversione del D.L. 11 giugno 1998 n. 18 Art. 2: 1- costituzione dei comitati per i bacini regionali e interregionali integrazione dei Comitati istituzionali delle AdB di rilievo nazionale 2- assunzione di personale tecnico a tempo determinato da parte di: autorità di bacino di rilievo nazionale regioni 3- a decorrere dal 1 gennaio 1999 totale copertura dei posti in organico delle AdB di rilievo nazionale 4- rimodulazione della dotazione organica del Dipartimento per i servizi tecnici nazionali 5- costituzione di una segreteria tecnica del Ministro dell Ambiente composta da 20 esperti 6- attività dell ANPA attivazione di rapporti di collaborazione 7- piano triennale di potenziamento delle reti meteo-idropluviometrico 10 miliardi nel miliardi nel 1999

9 L.180 L.26 Atto di indirizzo e coordinamento del D.L. 11 giugno 1998 n. 180 (D.P.C.M pubblicato sulla G.U. del ) rt. 2: Individuazione e perimetrazione delle aree a rischio idrogeologico.1 Criteri generali definizione di rischio totale elenco delle categorie di elementi a rischio articolazione delle attività in 3 fasi 1- individuazione delle aree soggette a rischio idrogeologico 2- perimetrazione, valutazione del rischio, definizione di misure di salvaguardia 3- programmazione della mitigazione del rischio.2 Aree a rischio idraulico 1- individuazione dei tronchi a rischio (1: ) 2- perimetrazione delle aree (1: ) a) aree ad alta probabilità di inondazione: T = anni b) aree a moderata probabilità di inondazione: T = anni c) aree a bassa probabilità di inondazione: T = anni attribuzione dei livelli di dischio: da R1 moderato a R4 molto elevato 3- programmazione e progettazione preliminare degli interventi

10 226 L luglio 1999 n. 226 di conversione del D.L. 13 maggio 1999 n.132 rt. 6: Interventi a favore dei soggetti danneggiati dalle calamità idrogeologich. Nelle aree direttamente investite dalle calamità è vietato procedere a: ricostruzione dei manufatti e immobili distrutti riparazione i quelli gravemente danneggiati e inagibili realizzare nuovi insediamenti produttivi individuazione e perimetrazione delle aree a elevato rischio idrogeologico entro il 30 settembre 4. individuazione e demolizione degli immobili che costituiscono ostacolo a regolare deflusso delle acque e limitano l adeguamento delle sezioni idrauliche 5. All immobile costruito in violazione non è dovuto alcun indennizzo rt. 9: Modifiche al D.L. 180 convertito con modificazioni dalla L. 267/98. Entro il termine perentorio del 30 giugno 2001 le autorità di bacino adottan piani stralcio di bacino per l assetto idrogeologico che contengano in particolare l individuazione delle aree a rischio idrogeologico -bis. Entro il 31 ottobre 1999 le autorità approvano piani straordinari diretti rimuovere le situazioni a rischio più alto

11 torità di Bacino del Po Autorità di Bacino del fiume Po ha redatto il Piano Stralcio delle Fasce Fluviali approvato con D.P.C.M. 24/07/1998, nel quale sono definite: fascia del deflusso di piena (A): porzione di alveo, delimitata convenzionalmente, nella quale defluisce almeno l 80% della portata della pien con tempo di ritorno T = 200 anni; fascia di esondazione (B): porzione di alveo esterna alla fascia A inondabile dalla piena con T = 200 anni fascia di inondazione per piena catastrofica (C): porzione di territorio inondabile dalla piena con T = 500 anni.

12 torità di Bacino del Tevere Autorità di Bacino del fiume Tevere ha adottato Piano di Assetto idrogeologico PAI (delibera n. 101 del 1 agosto 2002, GU 26 ottobre 2002) Progetto di piano di bacino del Fiume Tevere - V Stralcio Funzionale - per il tratto metropolitano da Castel Giubileo alla foce - P.S.5 (delibera n. 104 del 31 luglio 2003, GU 18 novembre 2003) Prima elaborazione del Progetto di Piano di Bacino del Fiume Tevere

13 torità di Bacino del Tevere: PAI PAI fascia A: limite delle aree di esondazione diretta della piena di riferimento co = 50 anni; la fascia A è considerata di pertinenza fluviale. Il PAI prevede per l scia A la possibilità di libere divagazioni del corso d acqua e del libero defluss lle acque della piena di riferimento; in questo senso ulteriori insediament spetto a quelli già esistenti e perimetrati come aree a rischio, non son nsiderati compatibili con gli obiettivi di assetto della fascia. fascia B: compresa tra il limite delle aree di esondazione diretta e indiretta dell ene con T = 50 anni e T = 200 anni. Il PAI riconosce a queste aree la necessità d nservazione della capacità di laminazione della piena e individua criteri e dirizzi per la compatibilità delle attività antropiche fascia C: porzioni di territorio inondabili comprese tra le piene con T = 200 ann T = 500 anni e le aree marginali della piena con T = 200 anni. Per la fascia C I persegue il raggiungimento degli obiettivi di assetto attraverso indirizzi e line ida, nell ambito delle proprie competenze, per le Amministrazioni provinciali i, ai sensi della legge 225/1992 compete la predisposizione dei Piani di protezion vile.

14 torità di Bacino del Tevere:PAI

15 torità di Bacino del Tevere:PS5 scia AA: aree sommergibili dove deve essere assicurato il massimo deflusso possibile

16 finizioni La carta delle aree inondabili è una carta tecnica di lavoro da utilizzarsi come base per carte di valore amministrativo come la carta delle fasce fluviali carta delle aree a rischio piano di emergenza e deve quindi contenere i contorni delle aree inondabili differenziando le aree direttamente inondabil le aree inondabili da correnti esondate a monte, le aree protette da argini senz franco di sicurezza le caratteristiche della corrente quota pelo liquido, velocità media, numero d Froude, carico totale

17 odelli matematici CARTA DELLE AREE INONDABILI a PROBABILITÀ UNIFORME di INONDAZIONE In linea di principio la procedura di identificazione delle aree inondabili con assegnato tempo di ritorno richiede la costruzione di N (numero molto grande) scenari di piena equiprobabili Impiegando il metodo Monte Carlo modello di generazione casuale dell evento pluviometrico modello afflussi-deflussi per la formazione della piena modello di propagazione in moto vario della piena in alveo modello di esondazione e di espansione della piena fuori alveo NALISI DEL RISCHIO IDRAULICO DELLA CITTA DI ROMA

18 PONTE MILVIO ostituisce un controllo idraulico deflusso della portata di piena iché provoca esondazione sponda destra e sinistra

19 Esondazione a Ponte Milvio del Dicembre 1937

20 PONTE MILVIO RIPETTA Le misure idrometriche a Ripetta non informano su quanto accade a monte

21 9 Curva di ripartizione di probabilità delle portate al colmo massime annue a Ripetta 7 5 Y Gumbel 3 1 Momenti -1 Storico Massima verosimiglianza Q (m 3 /s) e estrapolazioni delle misure a Ripetta non sono dunque significative per stimar il pericolo di esondazione a monte

22 icostruzione della serie storica delle piene all'ingresso in Roma lla quale stimare la FDP dei colmi di piena oppure nalizzare la distribuzione statistica delle piene all ingresso in Roma n il metodo Monte Carlo ricostruendo un campione statisticament gnificativo di eventi di piena

23 Scelta del modello di generazione degli eventi di piena concentrato contro distribuito modello statistico della pluviometria distribuita sull area modello idrologico concettuale dei deflussi dai sottobacini modello idraulico deterministico di propagazione delle piene modello idraulico di inondazione urbana

24 Modello idrologico semi - distribuito Suddivisione del bacino del Tevere a Roma in sottobacini

25 Modello stocastico delle precipitazioni giornaliere medie su aree pluviometriche omogenee suddivisione in zone pluviometriche

26 Curve di possibilità pluviometrica a vari tempi di ritorno pioggia media sul bacino chiuso a Roma T=200 T=100 T=50 T=10 T=2 150 h (mm) d (gg)

27 i (mm/gg) t (gg) Disaggregazione dello scroscio in piogge orarie i (mm/ora) t (ore)

28 odello concettuale di formazione dei deflussi ei bacini tributari del Tevere q αp S f q deflusso superficiale IUH sup (1-α)p r deflusso in alveo pioggia f f i f infiltrato SUOLO p αp IUH sot deflusso sotterraneo p p f f S fi S ff S (1 α) p percolazione profonda p p i f S S S S f Pi S Pf

29 Taratura del modello di formazione dei deflussi sui bacini strumentat

30 Carta della permeabilità del suolo

31 Carta dell uso del suolo

32 Modello di propagazione delle piene rete idrografica simulata laminazione nel serbatoio di Corbara

33 Tevere a Ripetta Campioni delle portate al colmo a vario tempo di ritorno _co 10_co 20_co 50_co 100_co 200_co 500_co 1000_co Y Gumbel

34 Validazione del modello di simulazione Confronto tra FDP delle portate naturalizzate e delle frequenze Monte Carlo Tevere a Ripetta 9 7 Momenti Monte Carlo Massima verosimiglianza 5 Y Gumbel

35 Validazione del modello di simulazione Confronto tra FDP delle portate storiche e delle frequenze Monte Carlo Tevere a Ripetta 9 7 Momenti Massima verosimiglianza MonteCarlo 5 Y Gumbel

36 Effetto della laminazione del serbatoio di Corbara sulle piene del Tevere a Ripetta al variare del tempo di ritorno λ = Q/Q NL 0,25 0,2 0,15 λ 0,1 0, T (anni)

37 Localizzazione dei tratti di sormonto di sponda

38 Confronto tra le frequenze campionarie aponte Ferrovia e Ripetta per Tempo di Ritorno 10 anni e 500 anni 5 4 P_Ferrovia 3 Ripetta Y gumbel anni 500 anni portata (m3/s)

39 Rapporto di laminazione della portata al colmo Ripetta / Ponte Ferrovia a causa della esondazione a Ponte Milvio 1,00 0,95 R lam 0,90 0,85 0, T(anni)

40

41 Analisi del rischio

42 alisi idrologiche Portate con assegnato T R lungo l asta torrentizia 1000 Q200 Q Q (m 3 /s) 400 Voghera Fiume Po Rivanazzano 100 Casanova Varzi Ponte Nizza Godiasco Prog (km) A favor di sicurezza le portate sono considerate distribuite lungo i singoli tratti dell asta torrentizia

43 lcoli idraulici Tracciamento dei profili di rigurgito 2 2 d ds Y v dβ βvq + β + + = Sf E vg 2 2g ds ga dq = q ds L FRESCURE HEC-RAS

44 lcoli idraulici: delimitazione dell alveo di piena FRESCURE definisce i limiti delle aree inondabili e della parte di sezione ove passa l x % della portata (alveo di piena) Nell esempio: 80% della portata L alveo di piena viene individuato sommando i contributi delle singole parti della sezione a partire dall alveo di magra

45 scrizione attività Fasi dello studio Scelta della scala di calcolo e cartografica 1: e inferiori carta tematica nessun calcolo idraulico 1: pianificazione di bacino 1: pianificazione regionale/provinciale 1:5 000 o maggiori vincolistica comunale e piani regolatori Indagini storiche Informazioni sulla frequenza delle inondazioni Formazione degli scenari di inondazione Elementi per la calibrazione del modello Elaborazioni Idrologiche Valutazione delle portata al colmo di piena di assegnata probabilità (tempo di ritorno) nelle principali sezioni del corso d acqua

46 scrizione attività cquisizione delle informazioni topografiche ilievo di: sezioni trasversali sommità arginali cigli spondali, ove possibile, piano quotato delle aree rivierasche tegrazione delle informazioni rilevate con la base cartografica disponibile Sopralluoghi Individuazione dei punti critici Scelta dei coefficienti di resistenza dell alveo Evidenziazione di problemi particolari Caratterizzazione delle modalità di esondazione Calcoli idraulici Verifica delle ipotesi del calcolo idraulico Tracciamento dei profili di rigurgito con portata variabile nello spazio Effetto delle modifiche d alveo (erosioni/ alluvionamenti) Mappatura delle aree a rischio uniforme di inondazione Delimitazione delle fasce inondabili

47 agini storiche indagine storica è utile al tecnico per l inquadramento generale del problema Le informazioni storiche servono per: definire l importanza dei fenomeni calamitosi la propensione al rischio delle aree rivierasche IMPORTANTE: le condizioni di esondazione cambiano col tempo le mappe andrebbero aggiornate ogni 10 anni Fonti di informazione: udi precedenti: giornali e riviste (soprattutto locali) archivi di uffici tecnici (relazioni, disegni, ecc.) archivi fotografici e video (pubblici e privati) inventari di danni e rimborsi elenchi di calamità: progetto AVI, ecc. carte del rischio o delle calamità carte delle fasce fluviali delle Autorità di Bacino programmi di Previsione e Prevenzione/ piani di emergenza

48 agini storiche Le condizioni di efflusso sotto i ponti o in tronchi dalla geometria nota (documentate con foto, misure o disegni) nel corso delle piene maggiori consentono di stimare le portate di piena e corroborare i risultati dell analisi idrologica

49 agini storiche Descrizioni di recenti eventi di inondazione sono utilizzate per ricostruire casi di interesse per la calibratura e la verifica del calcolo idraulico

50 agini storiche