Il monitoraggio idrologico in Emilia-Romagna

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1 Il monitoraggio idrologico in Emilia-Romagna Silvano Pecora ARPA Emilia-Romagna

2 Decreto Legislativo 112/98 L art. 92 c. 4 del D. Lgs. 31 marzo 1998 n. 112 dispone che gli Uffici periferici del Dipartimento dei Servizi Tecnici Nazionali siano trasferiti alle Regioni ed incorporati nelle strutture operative regionali competenti in materia; Il Decreto della Presidenza del Consiglio dei Ministri del 24/7/2002 trasferisce gli Uffici compartimentali e le sezioni distaccate del SIMN del DSTN, con decorrenza 1 ottobre 2002, con rinvio ad un successivo decreto del Dipartimento della Funzione Pubblica, di concerto con il Ministro dell Economia e delle Finanze, per l assegnazione del personale alle Regioni; Il Decreto della Presidenza del consiglio dei Ministri, Dipartimento della Funzione Pubblica, di concerto con il Ministro dell Economia e delle Finanze, del 5/8/2002 assegna alla Regione Emilia-Romagna n. 19 unità di personale appartenenti agli Uffici periferici del DSTN SIM con decorrenza 1 ottobre 2002.

3 D.G.R. 2515/2001 La Delibera della Giunta Regionale n del 26/11/2001 affida all Agenzia Regionale per la Prevenzione e l Ambiente, Struttura tematica Servizio Meteorologico Regionale (ARPA-SMR) la gestione tecnico operativa delle funzioni già svolte dal Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale, rinviando ad un successivo provvedimento la messa a disposizione dei beni, del personale e dei mezzi finanziari che lo Stato mette a disposizione della Regione Emilia-Romagna in conseguenza del trasferimento.

4 Il Servizio Idrografico Nato il 31/3/ L Ufficio Idrografico del Po fu istituito in Parma con Decreto Reale del Studio e Ricerca - La sua creazione, raccomandata dagli studiosi, dai tecnici e dagli esperti di idraulica fluviale, e in particolare dalla Commissione appositamente nominata nel 1910 per gli studi sul regime idraulico del Po, era volta a dare le indispensabili unitarietà e sistematicità agli studi e alle indagini relative al comprensorio del più grande fiume italiano. Monitoraggio - L Ufficio Idrografico del Po possedeva una larga rete di monitoraggio, comprendente stazioni di misura meccaniche e in telemisura, utilizzate per ottenere osservazioni corrette e continue delle grandezze idrologiche, opportunamente archiviati in una banca dati. Pubblicazioni - L Ufficio Idrografico ha prodotto un gran numero di pubblicazioni periodiche e speciali, che sono state utilizzate per la progettazione di tutte le opere idrauliche ricadenti nel bacino del fiume Po.

5 Le competenze istituzionali rilievo sistematico e alle elaborazioni delle grandezze del clima terrestre; rilievo sistematico dei corsi d'acqua; rilievo sistematico ed alle elaborazioni delle grandezze relative ai deflussi superficiali, al trasporto solido, ai deflussi sotterranei e delle sorgenti, nonché all osservazione e lo studio dell erosione superficiale; rilievo sistematico ed alla elaborazione delle grandezze relative al clima marittimo, allo stato dei litorali ed ai livelli marini; pubblicazione sistematica degli elementi osservati ed elaborati; pubblicazione di cartografie tematiche; esame e parere sulle domande di grandi derivazioni e sui progetti di opere civili idrauliche e di bonifica di competenza statale; collaborazione con le regioni, gli enti competenti e le amministrazioni locali, alla tutela delle acque dall inquinamento mediante l'accertamento della misura della quantità e qualità dei corpi idrici; struttura operativa nazionale del Servizio nazionale della protezione civile.

6 LA RETE DI MONITORAGGIO DELLA REGIONE EMILIA-ROMAGNA

7 LA RETE DI MONITORAGGIO DELLA REGIONE EMILIA-ROMAGNA Rete idrometeo Rete meteo Rete urbana TOTALE Stazioni rete RIRER Sensori PRECIPITAZIONE Sensori LIVELLO IDROMETRICO Sensori TEMPERATURA ARIA Sensori VELOCITA' VENTO Sensori RADIAZIONE SOLARE Sensori PRESSIONE ATMOSFERICA Sensori UMIDITA' RELATIVA Sensori ALTEZZA NEVE Rete idrometeo Rete meteo Rete urbana TOTALE Stazioni RIRER di RER * Sensori PRECIPITAZIONE Sensori LIVELLO IDROMETRICO Sensori TEMPERATURA ARIA Sensori VELOCITA' VENTO Sensori RADIAZIONE SOLARE Sensori PRESSIONE ATMOSFERICA Sensori UMIDITA' RELATIVA Sensori ALTEZZA NEVE Ditte 250 CAE, 61 SIAP, 50 Vaisala, 17 altre, 10 Vaisala * esclusi i Consorzi di Bonifica

8 FLUSSO DEI DATI IN RIRER

9 Composito radar Gattatico San Pietro Capofiume

10 La rete radar

11 LA RETE DI MONITORAGGIO IDROMETRICA DELLA REGIONE EMILIA-ROMAGNA

15 STRUMENTAZIONE IDROMETRICA

16 MISURE DI PORTATA

19 SCALE DELLE PORTATE

20 IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI - EMILIA quantità IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI - EMILIA E ROMAGNA anno IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI - ROMAGNA quantità anno quantità anno

21 DETTAGLIO IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI - EMILIA quantità I Ir 20 IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI - EMILIA E ROMAGNA quantità anno IDROMETRI ED IDROMETROGRAFI - ROMAGNA I Ir quantità anno I Ir anno

22 STAZIONI DI BILANCIO STAZIONI DI BILANCIO - EMILIA 70 numero stazioni numero stazioni anno STAZIONI DI BILANCIO - ROMAGNA numero stazioni STAZIONI DI BILANCIO - EMILIA E ROMAGNA anno anno

23 Sezioni di monitoraggio del trasporto solido

24 GLI ANNALI IDROLOGICI Parte I Parte II Annali pubblicati fino al 1996 dall ex Idrografico di Parma Annali pubblicati fino al 1989 dall ex Idrografico di Bologna Annali pubblicati fino al 1987 dall ex Idrografico di Parma Annali pubblicati fino al 1979 dall ex Idrografico di Bologna

25 GLI ANNALI IDROLOGICI EMILIA-ROMAGNA Parte I Annali pubblicati dal 1990 al 2009 Parte II Annali pubblicati dal 1990 al 2008

26 RILIEVI TOPOGRAFICI

27 IL DATABASE SEZIONI FLUSSO DEI DATI: Rilievo 1 Rilievo 2 Importazione Importazione Excel Db Modellistica CAD Testo Grafici Rilievo n Importazione Routine / Macro Utente

28 IL DATABASE SEZIONI IMPORT / EXPORT: EXCEL (*.xls) MIKE 11 (*.txt) EXCEL (*.xls) Db Sezioni HEC-RAS (*.g00) GIS (*.dbf) CAD (*.dxf) TESTO (*.txt) REPORT (cartaceo)

29 BROWSER SEZIONI 1 2

30 ESEMPI DI ESPORTAZIONE

31 HEC bacino Taro

32 Calibrazione HEC Taro a Ostia Parmense

33 Modello numerico per la risalita del cuneo salino nei rami del Delta Schematizzazione del delta del fiume Po in Sobek (DELFT-Hydraulics software)

34 Esemplificazione sezioni: Po di Goro, Po di Venezia, Porto Tolle

35 ADRIA-ROMS ROMS 48 rivers and springs 48 dati di livello e concentrazione salina LAMI Forzanti astronomiche e meteorologiche wind 10 m mean sea level pressure air temperature 2 m dew temperature 2 m total cloud cover net short-wave radiation Modello innestato nel Global Circulation Model del Mediterraneo Mediterranean GCM (OPA-MFSTEP) daily forecasted temperature and salinity + tidal elevation and currents (M2, S2, O1, K1) from QUODDY model

36 Campagna Misura Ripartizione Portate Lo studio della componente idrodinamica è condizione necessaria alla creazione di una modellistica in tempo reale per la previsione della risalita del cuneo salino. A tale scopo è stata effettuata una campagna di misura della ripartizione delle portate nel delta dai seguenti Enti: ARPA SIM Emilia-Romagna; ARPA Veneto; ARNI; Provincia di Ferrara; Consorzio di Bonifica Delta Po Adige; Consorzio di Bonifica I Circondario Polesine di Ferrara.

37 Sezioni di misura: Ariano Ferrarese, Porto Tolle, Cà Dolfin, Cà Venier, Pila.

38 Misure di portata La misura è stata effettuata in continuo il 30 Maggio 2007 durante un emiciclo di marea, a partire dalle ore 7.00 GMT fino alle ore circa GMT. E stata utilizzata strumentazione doppler da natante, posizionando una barca per ogni ramo del delta. Ad ogni misura di portata è stata registrata l altezza misurata dal teleidrometro ed è stata letta l asta idrometrica in corrispondenza della sezione.

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40 Risultati Misure Portata Sezione di Pila 1000 Sezione di Pila Interpolazione Medie Letture asta Altezze telemisura Portata (m^3/s) Esce il fiume Entra il mare Portata di riferimento a Pontelagoscuro intorno ai 500 m 3 /s Tempo (hh.mm) 0.00

41 Modello Previsionale: calibrazione idrodinamica

42 Ripartizione percentuale della portata del Po nei rami del delta dal 1900 al 2007

43 Ripartizione della portata nei rami del delta per il triennio nelle condizioni di acque medie Ripartizione della portata nei rami del delta per l anno l 2007 nelle condizioni di acque medie

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45 Dati raccolti: barriere antisale Po di Tolle e Po di Gnocca

46 Simulazione evento di risalita cuneo con SOBEK e DELWAQ percentuale di acqua dolce e acqua salata nel tempo in una sezione

47 CALIBRAZIONE DEL MODELLO A STATI PERMANENTI Salinità [ppt] Goro HWS LWS Sim HWS Sim LWS Distanza [km]

48 CALIBRAZIONE DEL MODELLO A STATI PERMANENTI Salinità [ppt] Tolle HWS LWS Sim HWS Sim LWS Distanza [km]

49 CALIBRAZIONE DEL MODELLO A STATI PERMANENTI Salinità [ppt] Maistra HWS LWS Sim HWS Sim LWS Distanza [km]

50 CALIBRAZIONE DEL MODELLO A STATI PERMANENTI Salinità [ppt] Pila HWS LWS Sim HWS Sim LWS Distanza [km]

51 CALIBRAZIONE DEL MODELLO A STATI PERMANENTI Salinità [ppt] Gnocca HWS LWS Sim HWS Sim LWS Distanza [km]

52 METODO SPEDITIVO RISALITA CUNEO Q PONTELAGOSCURO = 650 m 3 /sec magra ordinaria HWS LWS Po di Maistra 20 Distanza [km] Salinità [ppt] Q HWS LWS Po a Pontelagoscuro m³/s km km Gnocca Goro Tolle P Maistra Tr [anni] 4.4 Pila HWS LWS Po di Pila 20 Distanza [km] Salinità [ppt] Serie storica Weibull magra ordinaria Po di Tolle HWS LWS Salinità [ppt] 10 5 Distanza [km] Po di Gnocca 40 Po di Goro HWS LWS Salinità [ppt] HWS LWS Distanza [km] Salinità [ppt] Distanza [km] Q [m³/s]

53 Linea segnalatrice di possibilità pluviometrica Interpretazione delle serie dei massimi annuali di pioggia relativa alla durata d con la distribuzione di probabilità più idonea (Lognormale, GEV, TCEV). MIGNANO DIGA Piogge massime di 12 ore P T Altezza di pioggia massima annuale (Variabile aleatoria) P(x S ) Tempo di ritorno 0.5 Serie storica GEV H [mm]

54 STUDIO DELLE PIOGGE INTENSE ANALISI AREALE FATTORE DI RIDUZIONE AREALE DELLE PIOGGE (ARF): Fattore che, quando applicato alla pioggia puntuale per una durata specifica e un fissato periodo di ritorno, dà il valore areale di pioggia per la stessa durata e lo stesso periodo di ritorno (Natural Environmental Research Council (NERC) Flood Studies Report [NERC, 1975]). Centro di scroscio: punto dell area in esame dove si presenta la massima altezza d acqua caduta nel corso di un evento di pioggia. ARF<1

55 Ricerca dell INTENSITA di PIOGGIA AREALE e calcolo Si riferisce ai dati orari del fattore di riduzione areale ARF D[ore] D[ore] T [ore] kriging Analisi dell EVENTO DI PIOGGIA Ricerca del VALORE MASSIMO PUNTUALE per una durata D STORM- CENTERED Ricerca del VALORE MASSIMO AREALE per un area A ARF ( A D), = ( A, D) ( 0, D) h h Calcolo del FATTORE DI RIDUZIONE AREALE ARF

56 IL RAGGUAGLIO DELLE PIOGGE ALL AREA - ARF Spatial reduction function of local rainfall intensity, given by the model, compared with the data - AFS analysis 1 model 1 hr 3 hrs 6 hrs 12 hrs 24 hrs E[ ARF(A*,D) ] ω A *a / D b Intensità areale E [ I( A D) ] = E( a ) *, 1 D ν 1 + ϖ A D 1 * z b ν1 b Intensità puntuale ARF

57 30 25 bacino del Reno Curve IDAF I MAX i max (D,A*,F), mm/h i max (D,A*,F), mm/h * E ( ) [ a1] D, A, F = ln [ ] ( F ) η E a Return period, 1/(1-F), yrs D=6 hrs A * =0 km 2 A partire dai massimi di intensità di pioggia per una durata D ed un area A, si estraggono i corrispondenti massimi annuali e si calcolano le curve IDAF per i due bacini in esame. D=3 hrs 2( ν 2 ν 1 ) a b a 2 EA [ a ] * =252 km ( 2 * * 2 ) A 1 1 ν ( ) A 2 ν 1 2ν 1 ν 2 exp ln D 1ϖ D 1ϖ 2 b b + E [ a1] D D Φ + + Numero medio di eventi per anno ( 2ν ν ) Return period, 1/(1-F), yrs 1 b 2

58 Metodologia per l analisi e la valutazione degli aspetti idromorfologici REGIME IDROLOGICO

59 METODOLOGIA DI VALUTAZIONE (1) Indice di Alterazione del Regime Idrologico (IARI) CRITERI ADOTTATI fornire una misura dello scostamento del regime idrologico osservato rispetto a quello naturale che si avrebbe in assenza di pressioni antropiche tener conto della generale e diffusa scarsità e/o assenza di dati di portata poter utilizzare tutta l informazione idrologica disponibile poter utilizzare risultati già in possesso degli enti competenti che hanno effettuato il bilancio idrologico e idrico nei piani di tutela delle acque essere facilmente implementabile e calcolabile

60 METODOLOGIA DI VALUTAZIONE (2) Indice di Alterazione del Regime Idrologico (IARI) CARATTERISTICHE GENERALI è definito su livelli di approfondimento successivi (una fase preliminare + 2 Fasi) è definito principalmente sulla base delle portate medie mensili al fine di non perdere l effetto della stagionalità e per utilizzare i risultati del bilancio idrico dei piani di tutela è definito in maniera differente per sezione fluviale dotata o meno di strumentazione per la misura della portata. è derivato dal metodo IHA (Indicators of Hydrologic Alteration, The Nature Conservancy, 2009). Le statistiche possono essere calcolate con il software IHA scaricabile liberamente dal sito web:

61 Disponibilità dati in Regione Emilia-Romagna La Regione Emilia Romagna dispone di dati, stazioni di misura e strumenti modellistici che permettono di determinare, ricostruire o stimare il regime idrologico di riferimento (preimpact) (20 anni) e di confrontarlo con le condizioni attuali (postimpact) (5 anni) sia in corrispondenza di stazioni idrometriche che di altre sezioni rappresentative dei corpi idrici superficiali (2000/60/CE Disponendo di un numero sufficiente di dati è stato possibile definire al massimo dettaglio lo stato idrologico utilizzando la metodologia IHA basata su 33 parametri significativi ai fini ecologici raggruppati in 5 gruppi per il bacino campione

62 IARI: SCHEMA LOGICO DELLA PROCEDURA FASE 0 Nulle o trascurabili Pressioni sul regime idrologico Non trascurabili Sufficiente Disponibilità dati idrologici Nulla Calcolo IARI scala giornaliera Scarsa Calcolo IARI misura una tantum FASE IARI > 0.15 Calcolo IARI scala mensile IARI > > 0.15 IARI 0.15 FASE 2 Giudizio esperto Giudizio esperto installazione strumento elevato buono non buono

63 Valutazione degli aspetti idrologici del bacino del Taro: Risultati Corso d'acqua Sezione gruppo 1 gruppo 2 gruppo 3 gruppo 4 gruppo 5 IARI STATO Taro Ostia BUONO Pontetaro SCARSO San secondo SCARSO Ghiare Salsomaggiore BUONO Stirone Castellina di soragna MODERATO Ceno varano BUONO Manubiola Collecchio ELEVATO Recchio Fontevivo ELEVATO Sporzana Fornovo ELEVATO Stirone Confluenza Ghiara ELEVATO IARI STATO 0 IARI 0,05 ELEVATO 0,05 < IARI 0,15 BUONO 0,15 < IARI 0,30 MODERATO 0,30 < IARI 0,50 SCARSO IARI > 0,50 CATTIVO

64 GRAZIE PER L ATTENZIONE