Il rischio idraulico nella città di Roma Seminario tecnico Università degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria

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1 Il rischio idraulico nella città di Roma Seminario tecnico Università degli Studi Roma Tre Dipartimento di Ingegneria Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future Prof. Ing. Guido Calenda 11 giugno 2014

2 ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI ROMA Il rischio dovuto alle inondazioni deve essere valutato considerando due componenti: a) la probabilità delle piene che producono inondazione in funzione della loro intensità, b) il danno che queste piene producono sul territorio per effetto della sua vulnerabilità. Nel caso delle inondazioni del Tevere a Roma una valutazione del danno non è attualmente possibile, perché l area inondabile non è stata ancora definita con l attendibilità necessaria. Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future Prof. Ing. Guido Calenda 11 giugno 2014 pag. 2

3 DISTRIBUZIONE DI PROBABILITA DEI COLMI DI PIENA DEL TEVERE A ROMA Piene dal 1921 al 1989 Studio delle scale di deflusso con modello stazionario tarato con le misure di portata M. Bencivenga, G. Calenda, C.P. Mancini, Ricostruzione storica delle scale di deflusso delle principali stazioni di misura nel bacino del fiume Tevere, SIMN, 2001) 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 3

4 Massimi annuali della portata di piena al colmo dal 1921 al 1989 (disponibili misure di portata) demodulazione di Corbara anno portata (m 3 /s) anno portata (m 3 /s) anno portata (m 3 /s) giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 4

5 VALUTAZIONE DELLE PIENE STORICHE DEL FIUME TEVERE A ROMA Valutazione di tutti i massimi annuali dal 1782 al 1920 Valutazione delle piene storiche eccezionali* dal 1422 al 1870 * Che hanno superato i 16 m all idrometro di Ripetta 5

6 Piene eccezionali a Roma dal 1000 a.d. anno mese e giorno altezza (m) 1180 gennaio (?) > febbraio 1 > novembre 6 > gennaio (?) > novembre (?) > 16 (?) 1379 novembre 9 17 (?) 1422 novembre 30 17, gennaio 8 17, dicembre 5 16, novembre 13 > ottobre 8 18, settembre 15 18, novembre 10 > dicembre 24 19, gennaio 23 18, febbraio 22 17, dicembre 24 16, novembre 5 17, novembre 6 16, gennaio 2 16, dicembre 10 16, dicembre 29 17,22 6

7 Lapide col segno della piena del 1277 Il vecchio porto di Ripetta 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future Livelli dielle piene storiche su una colonna del porto di Ripetta 7

8 LA GRANDE INONDAZIONE DEL 1870 INFORMAZIONE DISPONIBILE Rilievo dell alveo da Roma al mare Rilevo della città antica con quote Rilevo del profilo di corrente del fiume fino alla foce Rilievo dei massimi livelli di piena in città Foto storiche delle rive del fiume 8

9 Rilevo dell alveo (atti del Comitato del 1871) 9

10 Rilevo della città (1871) Il più antico rilevo quotato esistente 10

11 Rilevo della città (1871) (dettaglio) 11

12 Rilievo dell area inondata (atti del Comitato del 1871) 12

13 Rilievo dell area inondata (dettaglio) 13

14 Fiume Tevere a Roma (1870) Introduzione delle modifiche nel modello: muraglioni Fiume Tevere a Roma oggi 14

15 Crollo del Lungotevere degli Anguillara nel dicembre

16 Muraglioni sul Tevere a Roma (1900) Introduzione delle modifiche nel modello: banchine Crollo del Lungotevere degli Anguillara nel dicembre

17 Introduzione delle modifiche nel modello: ponti 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 17

18 TARATURA DEL MODELLO CON LA GRANDE PIENA DEL 1870 I fase profilo di corrente monodimensionale (1D) attuale: - taratura degli indici di scabrezza usando misure di portata profilo di corrente (1D) del 1870 usando indici di scabrezza modificati per: - l alveo del fiume - l area inondata Prima valutazione della portata attraverso l area inondata 18

19 17 stage at Ripetta (m) time (days) GRANDE PIENA DEL 1870 usata per la taratura 19

20 progressiva (km) z (ms.m.) Ponte dell'industria Ponte Senatorio Ponti Fabricio e Cestio Ponte Sisto Ponte dei Fiorentini Ponte S.Angelo Idrometro di Ripetta 11 rilievo sezioni rilievo profilo modello 10 35,0 35,5 36,0 36,5 37,0 37,5 38,0 38,5 39,0 39,5 40,0 40,5 41,0 41,5 42,0 42,5 43,0 43,5 progressiva (km) Livelli idrici osservati e calcolati nel tratto urbano: Q = 3065 m 3 /s 20

21 VALUTAZIONE DELLA PORTATA AL COLMO DELLA GRANDE PIENA DEL 1870 II fase Modello bidimensionale (2D) del fiume e dell area urbana Taratura della viscosità turbolenta nell alveo 21

22 Griglia del modello 22

23 Griglia georeferenziata: dettaglio dell area urbana

24 elevations (m s.l.) E = Pa*s E = 5000 Pa*s E = 4000 Pa*s E = 2000 Pa*s Ripetta 1D model at Ripetta ,0 39,5 40,0 40,5 41,0 41,5 42,0 42,5 43,0 43,5 distance from the sea (km) Taratura della viscosità turbolenta (E): livelli medi sulla sezione 24

25 19 observed by Canevari water surface elevation (m s.l.) maximum computed water elevation minimum computed water elevation Ponte Rotto Ponte Cestio Ponte Sisto Ponte dei Fiorentini Ponte S. Angelo Ripetta , , , , ,5 44 distance fom the sea (km) Profilo idrico modello (2D) e livelli al colmo osservati 25

26 (a) piena del 1870: livelli idrici (a) velocità (b) Linea nera: limite osservato dell area inondata (b) 26

27 Piena del 1870 profondità: dal Vaticano a Piazza del Popolo

28 La portata che transita fuori alveo è trascurabile Piena del 1870 profondità : Panteon e Piazza Navona

29 Piena del 1870 profondità : Isola Tiberina e Trastevere

30 Distribuzione delle velocità vicino all Isola Tiberina 30

31 Primo rilievo dell alveo del Tevere, ad opera di A. Chiesa and B. Gambarini, 1744 a.d.

32 Primo rilievo dell alveo del Tevere, ad opera di A. Chiesa and B. Gambarini, 1744 a.d. Castel S. Angelo e il suo ponte Isola Tiberina con i ponti Cestio e Fabricio

33 quote fondo (m s. m.) P. Sisto P. Garibaldi P. Fabricio P. Palatino P. Sublicio P. Testaccio P. Ferroviario P. dell Industria quote fondo (m s. m.) P. Milvio P. Duca d Aosta P. Risorgimento P. Matteotti P. Margherita P. Cavour P. Umberto I P. S. Angelo P. Vitt. Eman. II P. A. Sav. Aosta P. Mazzini Quote fondo del Tevere a Roma: confronto tra le sezioni del 1744, il rilievo del 1870 e quello attuale (2005) distanza (m) RILIEVI distanza (m) 33

34 Vista del Ponte Rotto (XVIII century) Il ponte Senatorio, crollato durante la piena del 1557 a.d. (A. Dosio)

35 Mappa di Roma di Leonardo Bufalini, 1551 d.c. 35

36 Stampa antica I mulini ad acqua Fotografia del tardo giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 36

37 Massimi annuali della portata di piena al colmo dal 1782 al 1920 Muraglioni in costruzione pressoché ultimati anno portata (m 3 /s) anno portata (m 3 /s) anno portata (m 3 /s) anno portata (m 3 /s) giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 37

38 ESEMPIO: LA GRANDE PIENA DEL 1598 L inondazione del 1598 è stata la più grave dal Medio Evo Durante la piena il Ponte Senatorio, noto oggi come Ponte Rotto, crollò e non fu mai più ricostruito 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 38

39 Floodings of 1598 and 1870 in Rome (by R. Canevari)

40 (a) Piena del 1598: livelli idrici (a) velocità (b) Linea nera: limite osservato dell area inondata (b) 40

41 41 Piena del 1598 profondità: dal Vaticano a Piazza del Popolo

42 Piena del 1598 profondità: Panteon e Piazza Navona 42

43 43 Piena del 1598 profondità : Isola Tiberina e Trastevere

44 : observed in the river water level (m s.l.) : observed in town 1958: computed in town Ponte Senatorio Ponte Cestio Ponte Sisto 1598: 4020 m 3 /s 1870: 3060 m 3 /s Ponte S. Angelo Ripetta , , , , ,5 44 distance from the mouth (km) Profilo idrico modello (2D) e livelli al colmo osservati 44

45 Portata al colmo delle piene estreme Roma dal XV secolo Anno Mese e giorno Portata al colmo (m 3 /s) Anno Mese e giorno Portata al colmo (m 3 /s) Novembre Dicembre Gennaio Novembre Dicembre Novembre Novembre Gennaio Ottobre Dicembre Settembre Dicembre Novembre Dicembre Dicembre Febbraio Gennaio Dicembre Febbraio Settembre giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 45

46 PERICOLO DI PIENA A ROMA 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 46

47 P(Q) Q (m 3 /s) Frequenza cumulata dei massimi colmi annuali in tre periodi successivi 47

48 variabile di Gumbel portata (m 3 /s) Distribuzione di probabilità delle piene a Roma dal XV secolo osservazioni normale-gumbel I normale-gumbel II Gumbel > portata (m 3 /s) 48

49 deviazione standard troncamento Distribuzione di probabilità delle piene a Roma dal XV secolo deviazione standard della stima serie estesa ( ) Gumbel Q > 2550 normale-gumbel T(2550) tempo di ritorno (anni) 49

50 troncamento variabile di Gumbel. Tempi di ritorno delle portate di piena al colmo a Roma B osservazioni normale-gumbel Gumbel > portata (m 3 /s) tempo di ritorno (anni) portata (m 3 /s)

51 Probabilità di accadimento in durate assegnate di eventi con tempo di ritorno assegnato tempo di ritorno (anni) durata (anni) ,651 0,878 0,958 0,995 1,000 1,000 1,000 1,000 1, ,401 0,642 0,785 0,923 0,994 1,000 1,000 1,000 1, ,288 0,492 0,638 0,816 0,966 0,999 1,000 1,000 1, ,183 0,332 0,455 0,636 0,867 0,982 0,998 1,000 1, ,096 0,182 0,260 0,395 0,634 0,866 0,951 0,993 1, ,049 0,095 0,140 0,222 0,394 0,633 0,778 0,918 0, ,033 0,065 0,095 0,154 0,284 0,487 0,633 0,812 0, ,020 0,039 0,058 0,095 0,181 0,330 0,452 0,632 0, ,010 0,020 0,030 0,049 0,095 0,181 0,259 0,394 0, giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 51

52 25 20 tevere tevere1 t e v e r e I T R D tevere Tevere Legend WS Max WS Ground Left Levee Right Levee Elevation (m) P.te Magliana P.te Marconi P.te dell'industria P.te Testaccio P.te Sublicio P.te Palatino P.te Garibaldi Ponte Mazzini P.te principe Amedeo P.te Umberto I P.te Margherita P.te Matteotti P.te Risorgimento P.te Duca D'Aosta P.te Milvio P.te Flaminio Ponte Foro Italico - Tor di Quinto Ponte Ferroviario Ponte ACEA Ponte tubo Castel Giubileo Main Channel Distance (m) Profili idrici e arginali della piena da 3500 m 3 /s con T = 200 anni da Castel Giubileo al Ponte della Magliana 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 52

53 20 tevere tevere1 t e v e r e I T R D tevere Tevere Legend WS Max WS Ground Left Levee Right Levee 10 Elevation (m) 0-10 P.te Magliana P.te Marconi P.te dell'industria P.te Testaccio P.te Sublicio P.te Palatino P.te Garibaldi Ponte Mazzini P.te principe Amedeo P.te Umberto I P.te Margherita P.te Matteotti P.te Risorgimento P.te Duca D'Aosta P.te Milvio P.te Flaminio Ponte Foro Italico - Tor di Quinto Ponte Ferroviario Ponte ACEA Ponte tubo Castel Giubileo Main Channel Distance (m) Profili idrici e arginali della piena da 3700 m 3 /s con T = 300 anni da Castel Giubileo a Ponte della Magliana 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 53

54 PROSPETTIVE FUTURE Roma non è completamente difesa per l evento T = 200 anni. POSSIBILI INTERVENTI Alzare i livelli arginali a monte della città è oneroso e stravolgente dal punto di vista urbanistico. Riservare il serbatoio di Corbara per la difesa di Roma dalle piene è molto oneroso, per la necessità d indennizzare il gestore. 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 54

55 riduzione portata al colmo portata al colmo (m 3 /s) Costruire casse di espansione a monte della città, è un provvedimento che per essere efficace richiede una progettazione e una gestione molto delicata. NON SI PUO PROGETTARE IN SICUREZZA Piena da 3500 m 3 /s L = 100 m L = 200 m L = 250 m L = 300 m quota media sfioratore (ms.m.) Tra l altro si rischia di bruciare questa possibilità per compensare l espansione delle aree urbanizzate nella vallata in nome del principio dell invarianza idrologica soluzione 1 soluzione 2 soluzione 3 senza casse variazione del fondo (m) 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 55

56 Aumentare la resilienza alle inondazioni della città per mezzo di provvedimenti non strutturali o a basso impatto strutturale. E necessario individuare gli obiettivi di particolare valore e vulnerabilità. Le vite umane, e quindi la gestione dei seminterrati. Roma è città d arte, e quindi la protezione del patrimonio artistico, storico e documentario. 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 56

57 La resilienza è rafforzata tramite: mappatura dettagliata, strada per strada dei livelli idrici in diversi scenari di piena e relativo inviluppo. identificazione e mappatura dettagliata degli elementi a rischio interventi di prevenzione: messa in sicurezza, predisposizione di misure rapide di protezione. interventi di protezione civile in tempo reale, basati sul preannuncio (allarme, evacuazione). L efficacia degli interventi richiede una precisa definizione delle competenze e la predisposizione delle procedure da attuare in caso di allarme. 11 giugno 2014 Rischio idraulico nella città di Roma: analisi storica e prospettive future 57

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