Venezia, dicembre 2013

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1 S I I H S Società Idrologica Italiana Italian Hydrological Society Giornate dell Idrologia della Società Idrologica Italiana Idrologia, Difesa del Territorio e Gestione delle piene: le tre anime della Direttiva Alluvioni Venezia, dicembre 2013 Le Autorità di bacino nazionali del Distretto delle Alpi Orientali congiuntamente con la Società Idrologica Italiana SII e al Centro interdipartimentale di Ricerca "Dino Tonini" dell'università degli Studi di Padova, nell intento di promuovere temi di ricerca d interesse comune tra Università, Enti di ricerca, Amministrazioni pubbliche territoriali e professionisti del settore, hanno dedicato tre giornate di studio alle seguenti tematiche: - Idrologia e mappatura della pericolosità e del rischio idraulico; - Idrologia, mitigazione e gestione del rischio; - Monitoraggio e preannuncio nel rischio idrogeologico. Le giornate di lavoro sono quindi focalizzate sull attuazione della Direttiva Alluvioni 2007/60/CE, ed in particolare sulla ricerca ed individuazione dei migliori strumenti cognitivi che consentano la localizzazione delle criticità del territorio, una loro corretta gestione e soprattutto di sviluppare un efficace opera di prevenzione. Il Convegno è stato organizzato con il patrocinio di: Progetto di ricerca KULTURisk Programma Europeo FP7 Cooperation Work Programme Environment E con il contributo di: 1

2 Sommario Idrologia e mappatura della pericolosità e del rischio idraulico... 5 M. Ferri et al., Il Progetto KULTURisk nell applicazione della 2007/60 nel Distretto delle Alpi Orientali. La piattaforma Hero... 5 L. Natale et al., ORSADEM: uno strumento per la mappatura delle aree a rischio inondazione... 5 P. Marrazzo, Mappatura della pericolosità e del rischio di alluvione ai sensi del D. Lgs. 49/ E. Ortiz Andres et al., Valutazione economica del danno per rischio di alluvioni in base alle linee guida della direttiva europea... 6 M. Degiorgis et al., Geomorphologic identification of flood prone areas... 7 R. Vacondio et al., Valutazione della pericolosità idraulica conseguente a rotte arginali, mediante un modello 2D SWE parallelo e ad alta risoluzione... 8 A. Candela et al., Caratterizzazione stocastica della pericolosità di inondazione tramite analisi bivariata basata sulla teoria delle copule... 9 S. Barontini et al., Effetti della pericolosità residua delle difese arginali sulla mappatura del rischio di inondazione... 9 M. Sangati et al., Costituzione di una base dati per un'analisi regionalizzata delle precipitazioni in Veneto D. P. Viero et al., Studio del rischio idraulico delle aree sottoposte a bonifica nel territorio della Provincia di Venezia L. M. Stancanelli et al., Modellazione di colate detritiche ai volumi finiti: nuovo approccio per la modellazione dell'erosione e per la transizione dalla fase liquida al miscuglio solido-liquido P. Ercoli, L'esperienza della Regione Emilia-Romagna nell'applicazione della Direttiva Alluvioni: due anni dopo! G. Ravazzani et al., Design hydrograph and routing scheme for flood mapping in a dense urban area. 12 C. Di Salvo et al., Sviluppo di una procedura per la gestione dell'emergenza di eventi di "Pluvial flood" in area urbana: l'interazione tra istituti di ricerca, Protezione Civile e autorità locali F. Napolitano et al., Sulla valutazione della pericolosità idraulica in termini di probabilità uniforme di accadimento C. De Luca et al., The role of outliers in extreme rainfall frequency analysis R. Occhi et al., Direttiva alluvioni - realizzazione di mappe di pericolosità e rischio per le aree costiere lacuali A. Sole et al., Mappatura delle aree inondabili mediante modellazione idraulica bidimensionale in presenza di vegetazione: il modello FLORA-2D L. Romano et al., Sulla risposta idrologica dei piccoli bacini del territorio carsico pugliese: l'evento del 6-9 ottobre S. Lanzoni et al., Proposta di una piattaforma GIS per la modellazione completa di colate detritiche per la mitigazione del rischio idrogeologico L. Milanesi et al., Un approccio fisicamente basato per la mappatura della pericolosità idraulica S. Ceola et al., Quanto viviamo vicino ai corsi d'acqua? Stima della distribuzione spaziale della presenza antropica da dati satellitari e valutazione del rischio idraulico

3 Idrologia, mitigazione e gestione del rischio D. Persi, La modellistica numerica come strumento tecnico di supporto all'applicazione della European Flood Directive A. Fiume et al., La gestione delle informazioni territoriali per la sicurezza idraulica nei territori di pianura C. Gregoretti et al., Modellazione dei deflussi superficiali in ambiente montano e confronto tra valori di portata misurati e simulati M. Lora et al., Fenomeni d'innesco di frane superficiali V. Bacchi et al., The influence of check dams on the management of bedload transport on steep slopes M. Amadio et al., La direttiva alluvioni nella pianificazione locale. Efficacia delle misure strutturali nella riduzione degli eventi estremi in uno scenario di cambiamento climatico A. Rusconi et al., Direttiva alluvioni e pianificazione territoriale: un'indispensabile integrazione per la promozione di pratiche sostenibili di uso del suolo e di miglioramento della ritenzione delle acque G. Farina et al., Metodi di stima del parametro entropico nei corsi d'acqua naturali S. Orlandini et al., Gestione del rischio idraulico nei sistemi fluviali dotati di serbatoi per il controllo delle piene D. Zoccatelli et al., Flash floods in Europe and in the Mediterranean region: characterisation and risk mitigation strategies M. Cerni et al., Modellazione idraulica dei principali corsi d acqua tributari della laguna di Venezia T. Pinato et al., Regione del Veneto: i nuovi bacini di laminazione M. Gattolin et al., Nuove sinergie tra diversi approcci metodologici per la mitigazione e gestione del rischio idrogeologico in Provincia di Venezia E. Baratti et al., Parametrizzazione di modelli afflussi-deflussi basata sull'utilizzo di funzioni di utilità. 26 E.I. Nikolopoulos et al., Rainfall estimation uncertainty and its influence on the identification of rainfall thresholds for debris-flow occurrence G. Grossi et al., La comunicazione del rischio di inondazione per il bacino transnazionale del fiume Vipacco N. Ansaloni et al., Modifiche per migliorare la riproduzione delle correlazioni inter-annuali di un modello di disaggregazione temporale non parametrico F. Viterbo et al., L'alluvione del Pakistan 2010: simulazioni ad alta risoluzione mediante modello WRF 29 A. Pugliese et al., Stima della curva di durata delle portate in bacini non strumentati mediante metodi geostatistici G. Brigandì et al., An experimental operative system for flash flood warning based on rainfall thresholds and quantitative precipitation forecasting A. Pattaro, Il P.G.R.A., i P.A.I. e la partecipazione attiva

4 Monitoraggio e preannuncio nel rischio idrogeologico E. Todini, Incertezza Predittiva o Conoscenza Predittiva? P. Versace, Un sistema integrato per il preannuncio delle frane lungo le vie di comunicazione M. Borga et al., Flash flood forecasting in ungauged basins: integrated use of the flash guidance method and of model-based runoff thresholds C. Gregoretti et al., Monitoraggio delle precipitazioni e dei deflussi superficiali che innescano le colate detritiche: le stazioni di Dimai, Pomagagnon e Chiapuzza M. Mazzoleni et al., FP7 WeSenseIt Project, Citizen Water Observatories, risultati preliminari F. Di Bernardo et al, Servizio di piena Protezione Civile della Regione Autonoma Friuli V.G T. Moramarco et al., Monitoraggio della portata sulla base della velocità massima superficiale e in assenza di batimetria F. Domenichini et al., L'allertamento idro-meteorologico degli enti territoriali in base ai modelli meteorologici ensemble C. Bagnasco et al., Reti di comunicazione collaborative di emergenza: l'esperienza THURMS D. Peres et al., Determinazione di soglie pluviometriche di preannuncio di frana tramite approccio Montecarlo: applicazione al caso studio di Giampilieri (ME) G. V. Federici et al., Il Progetto Firenze 2016: memoria e costi dell'alluvione e delle alluvioni A. Domeneghetti et al., Sull'impiego di dati altimetrici satellitari nello sviluppo di modelli numerici del comportamento idraulico dei corsi d'acqua naturali G. Capparelli et al., Modellazione matematica dell'innesco franoso a supporto della previsione e della mitigazione del rischio R. Rocco et al., Il Piano di Protezione Civile regionale del rischio alluvione della Dora Baltea S. Bersan et al., Sistemi innovativi per il monitoraggio arginale L. Ciabatta et al., Hydrological validation of satellite rainfall products in central Italy F. Marra et al., Rainfall thresholds for shallow landslides occurrence in Trentino, northern Italy F. Lo Conti et al., Sviluppo di un sistema di monitoraggio per lo studio delle dinamiche meteorologiche nell area urbana di Palermo

5 Idrologia e mappatura della pericolosità e del rischio idraulico M. Ferri et al., Il Progetto KULTURisk nell applicazione della 2007/60 nel Distretto delle Alpi Orientali. La piattaforma Hero Autori: M. Ferri (1), C. Toffolon (2), M. Monego (1), D. Norbiato (1), F. Baruffi (1), R. Casarin (1) (1) Autorità di bacino dell Alto Adriatico, Cannaregio 4314, Venezia, michele.ferri@adbve.it (2) AT Soft S.r.l., Trento, carlo.toffolon@at-soft.it Nell ambito della normativa nazionale di recepimento della Direttiva Alluvioni (D.Lgs n.49/2010), ai fini della predisposizione del Piano delle Alluvioni (giugno 2015), sono state prodotte per la Comunità Europea le mappe relative alle aree di allagamento, alla pericolosità e al rischio idraulico per tutte le UoM (Unit of Management) ricadenti nel Distretto delle Alpi Orientali ( Sono stati utilizzati modelli idraulici bidimensionali al fine di produrre 3 scenari di allagamento (elevata, media e bassa probabilità di accadimento) che ipotizzano anche il verificarsi di eventuali collassi arginali secondo i criteri riportati nel Piano di Gestione del Rischio di Alluvione Per la classificazione e mappatura del rischio idraulico si è fatto riferimento alla metodologia sviluppata nell ambito del progetto di ricerca KultuRisk (ENV , Programma Europeo FP7 Cooperation Work Programme Environment, La piattaforma HERO (Hazard Evaluator and Risk Observer), predisposta dall Autorità di bacino in collaborazione con AT Soft, è stata utilizzata come strumento di supporto per la predisposizione delle mappe. La piattaforma è in grado di configurarsi in relazione ai dati disponibili; per il funzionamento di tale software, sono infatti necessarie solo le informazioni relative alle aree allagate che possono essere fornite come risultato di simulazioni modellistiche o di esistenti atti di pianificazione (PAI) e alcuni tematismi disponibili a livello nazionale (Corine Land Cover, dati ISTAT, Zone di Protezione Speciale, Siti di Importanza Comunitaria, ecc.). I risultati delle elaborazioni sono direttamente collegati alle tabelle di database di riferimento europei, assicurando la coerenza della direttiva 2007/60/CE con WFD 2000/60/CE nonché il rispetto del WISE europeo e la direttiva INSPIRE. L interfaccia grafica sviluppata nella piattaforma HERO permette di gestire l intero processo anche con personale privo di particolari competenze, producendo, in modo automatico e con tempi assai ridotti, tutti i tematismi individuati agli articoli 6 rispettivamente del Dlgs 49/2010 e dalla Direttiva 2007/60/CE, e con requisiti di coerenza dei risultati nei confronti dei due dispositivi normativi sopra richiamati in una visione integrata e coordinata a scala di Distretto. L. Natale et al., ORSADEM: uno strumento per la mappatura delle aree a rischio inondazione Autori: Luigi Natale (1), Gabriella Petaccia (1) (1) Università degli Studi di Pavia, Dip. Ingegneria Civile e Architettura, petaccia@unipv.it La valutazione e la gestione dei rischi da alluvione è oggetto attualmente di un vasto interesse in ambito nazionale ed internazionale, come testimoniato dall'emissione della Direttiva Europea 2007/60/CE del 23 ottobre Gli Stati membri dell'unione Europea dovranno ultimare la redazione delle mappe della pericolosità e del rischio di alluvioni entro il 22 dicembre Per poter rispondere adeguatamente alle esigenze esplicitate dalla Direttiva occorre disporre di strumenti modellistici affidabili mediante i quali effettuare la corretta perimetrazione delle aree soggette a rischio di inondazione, assieme ad una stima locale dei parametri della corrente associati alla pericolosità idraulica. Nonostante i significativi passi in avanti compiuti dalla ricerca internazionale in questo campo negli ultimi anni, si registra ancora il bisogno di approfondire a livello scientifico gli strumenti e le metodologie per realizzare concretamente tali studi nelle diverse situazioni di interesse pratico. Per effettuare la mappatura delle aree a rischio idraulico molti software interpolano i risultati del calcolo monodimensionale con strumenti GIS, che applicano il metodo di interpolazione che possono determinare delle aree inondate non connesse direttamente 5

6 all alveo. Non si trovano in letteratura esempi di mappatura delle aree inondate che siano congruenti con il modello di calcolo 1D, per il quale la quota di pelo libero sulla sezione di calcolo è orizzontale. In questo ambito si inserisce il codice di calcolo ORSADEM. ORSADEM è uno strumento sviluppato da ricercatori dell università di Pavia in grado di importare un modello digitale del terreno, sovrapporgli un ortofoto, e creare delle sezioni di calcolo monodimensionali. Orsadem consente all utente di definire una linea d asse continua, sulla quale tracciare sezioni trasversali ortogonali, che non devono intersecarsi, per evitare incongruenze nella perimetrazione. Orsadem è stato dotato della possibilità di introdurre nella sezione l ingombro delle pile degli eventuali manufatti. Orsadem è stato applicato per la perimetrazione delle aree inondate da diversi corsi d acqua italiani. P. Marrazzo, Mappatura della pericolosità e del rischio di alluvione ai sensi del D. Lgs. 49/2010 Autorità di Bacino Regionale della Campania Centrale, P.zza Giustino Fortunato, Napoli, ingiodice@gmail.com Parole chiave: pericolosità, rischio alluvione La pericolosità di alluvione nasce, come noto, dalle perimetrazioni delle Autorità di Bacino. Tale pericolosità ingloba al suo interno le esondazioni fluviali, le inondazioni marine e le colate, al fine di gestire tutti gli aspetti del rischio di alluvioni; pertanto essa scaturisce sia dai PSAI che dai PSDC. Le differenti scelte effettuate dalle varie Autorità di Bacino hanno comportato un difficile lavoro di omogeneizzazione - già le sole esondazioni fluviali sono state perimetrate da alcune come fasce di inondazione, da altre come classi di pericolosità. Dal confronto dei PSAI a scala nazionale, è emersa l'opportunità di addivenire a 3 sole classi di pericolosità (così come 3 sono gli scenari definiti dal Decreto). In tal modo è stato necessario definire uno strumento di confronto tra le pericolosità da esondazione fluviali, inondazioni marine, affioramenti di falda e flussi iperconcentrati. In tale scenario l'idrologia è chiamata ad individuare i modelli in grado di parametrizzare le probabilità di accadimento degli eventi descritti collegandoli ai diversi periodi di ritorno in una matrice unica. Il governo delle piene, inteso come gestione del rischio emergenziale, è a tutt'oggi suscettibile di perfezionamento, attesa l'aspettativa che il decreto ha generato. Non potendosi garantire la gestione dell'emergenza su tutte le aree a rischio, risulta NECESSARIO definire un ordine di priorità per i molteplici soggetti e beni esposti al rischio. Si ritiene che la perimetrazione del rischio di alluvioni vada effettuata attribuendo alla vita umana un valore maggiore di quello attribuibile ai beni ambientali, storici e culturali (cosa che allo stato non è) proprio per lo spirito cui il decreto si ispira. E. Ortiz Andres et al., Valutazione economica del danno per rischio di alluvioni in base alle linee guida della direttiva europea Autori: Enrique Ortiz Andres (1), Felix Frances (2), Rafael Garcia-Bartual (2), Gianbattista Bussi (2), Ezio Todini (3), Antonio Coviello (4) (1) Idrologia e Ambiente Srl, Via Stazio 66, Napoli (NA) Italia, enrique.ortiz@idrologiaeambiente.it (2) Universidad Politecnica de Valencia, Camino de Vera s/n 46022, ffrances@hma.upv.es, rgarciab@hma.upv.es, bussi@upvnet.upv.es (3) Dipartimento di Scienze della Terra e Geo-Ambientali. Università di Bologna. Piazza Porta San Donato 1, 40126, Bologna (BO) Italia, ezio.todini@unibo.it (4) Ricercatore, Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRAT) e professore di Economia e Gestione delle Imprese di Assicurazioni nella Seconda Università di Napoli, Indirizzo, a.coviello@irat.cnr.it Parole chiave: Idrologia, Idraulica, Rischio 6

7 Nell ambito dell analisi e della gestione del rischio alluvioni, la Direttiva Europea 2007/60/CE, ha istituito i criteri in base ai quali redigere un Piano di Gestione contro le alluvioni, sia per un intero bacino che per le unità amministrative in cui è suddiviso. Le direttrici principali sono le seguenti: analisi preliminare di alluvioni, con l obiettivo di identificare le zone soggette al rischio esondazione, cartografia dettagliata dei danni e dei rischi nelle zone inondabili, e la redazione di un piano di gestione al fine di ridurre i rischi di alluvione laddove siano stati individuati conflitti o problemi. Il presente articolo tratta la tematica dell analisi idrologica, idraulica, della vulnerabilità e del rischio alluvioni, nell ambito dello studio per la stesura di un Piano di gestione della difesa contro gli straripamenti dei fiumi della Marina Alta e della Marina Bassa nella Provincia di Alicante (Spagna), commissionato dalla Confederazione Idrografica del Júcar. La prima questione affrontata in questo articolo è la modellazione del campo spaziotemporale della pioggia, la risposta idrologica e la modellazione idraulica bidimensionale. Il secondo tema affrontato nel presente articolo è l analisi di vulnerabilità e di rischio associato alla probabilità di alluvione. Caratterizzando il rischio in termini economici, per ogni zona soggetta a esondazione. I risultati della valutazione del rischio posson essere utilizzati nelle fase successive di redazione del Piano di Gestione di difesa contro le alluvioni. I valori di rischio in euro associati a ogni zona di esondazione saranno di supporto per affinare la stima dell investimento economico che occorre mettere in atto, e consentiranno di determinare le priorità di intervento in base al livello di protezione fornito, al loro costo, e ai danni che permettono di evitare e pure la stima della prima assicurativa dei beni dentro le zone esondabili. M. Degiorgis et al., Geomorphologic identification of flood prone areas Autori: Massimiliano Degiorgis (1), Giorgio Roth (1), Angela Celeste Taramasso (1) (1) Università degli Studi di Genova - Dip. Ingegneria Civile, Chimica e Ambientale (DICCA), giorgio.roth@unige.it The flooding risk impact cannot be understated. It influences human society at physical, economic and regulatory levels through some of their essential aspects: life, development, land use and territorial planning. To cope with, a variety of mitigation actions can be put in place, from the improvement of monitoring systems to the development of hydraulic structures, throughout land use restrictions, civil protection procedures and insurance plans. While multidisciplinary competences should be involved, all viable options present social and economic impacts, either positive or negative, whose estimate should rely on the assumption of suitable past, present and future risk scenarios, or ensembles of them, and their association to proper frequencies of occurrence. To properly design risk scenarios, and to direct structural and non-structural mitigation actions, flood prone areas for assigned return times should be identified. In this contribution, a possible approach is delineated for the identification of the flood hazard from remote sensed elevation data, such as those stored in the HydroSHEDS database, based on the NASA Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). The assessment of the local flood hazard is here based on a number of quantitative morphologic features, such as site concavity, site elevation and distance from the potential source of flooding, local slope and contributing area, and through a modification of the well-known Topographic Index. The proposed procedure is tested over a number of Italian basins using, for calibration and validation, existing cartographic and technical documentation on flood and risk exposure produced by Basin Agencies. Finally, the potential application of the procedure for different areas of the globe will be discussed. 7

8 A. Barbano, Inondazioni costiere: analisi dello stato dell arte ISPRA, Dip. Tutela Acque Interne e Marine, Servizio Difesa delle Coste, angela.barbano@isprambiente.it La direttiva e il decreto legislativo richiamano le zone costiere tra le aree inondabili. Per la valutazione preliminare e la definizione delle mappe di pericolosità e rischio in ambito costiero si è fatto riferimento a studi e piani disponibili, che non ricoprono l intero sviluppo costiero del Paese e che sono prevalentemente orientati alla gestione delle aree costiere e alla protezione dei beni messi in crisi da mareggiate e da erosione progressiva dei litorali, rimandando alla fase successiva di attuazione della direttiva, ossia entro il 2015, la delimitazione e la classificazione omogenea. Le informazioni e i dati necessari per descrivere le diverse componenti che concorrono alla determinazione delle aree di inondazione costiera, e quindi di pericolosità, sono numerosi e la procedura di elaborazione del processo da mappare è al quanto complessa. Nella relazione si intende illustrare un quadro generale della pianificazione in ambito costiero e l esplorazione sintetica di alcune soluzioni metodologiche adottate per la delimitazione delle aree e l analisi della pericolosità e del rischio. Lo scopo è di stimolare riflessioni e approfondimenti che possano orientare verso una proposta metodologica applicabile uniformemente a tutte le aree costiere del Paese, che tenga conto sia della varietà di esposizioni alle inondazioni, per caratteristiche fisiche, ambientali e per densità di attività antropica, sia delle criticità procedurali, in termini di oneri elaborativi e di quantità e qualità di informazioni disponibili. R. Vacondio et al., Valutazione della pericolosità idraulica conseguente a rotte arginali, mediante un modello 2D SWE parallelo e ad alta risoluzione Autori: Renato Vacondio (1), Alessandro Dal Palù (2), Francesca Aureli (1), Paolo Mignosa (1) (1) Università degli Studi di Parma, DICATeA, renato.vacondio@unipr.it, francesca.aureli@unipr.it, paolo.mignosa@unipr.it (2) Università degli Studi di Parma, Dipartimento di Matematica e Informatica, alessandro.dalpalu@unipr.it Viene presentata la valutazione della pericolosità idraulica in una zona sub-urbana della pianura emiliana conseguente a rotte arginali in occasione di eventi di piena di elevato tempo di ritorno. A questo scopo si è utilizzato un modello numerico bidimensionale parallelo ad alta risoluzione realizzato presso il DICATeA dell Università di Parma. Per ottenere un accurata descrizione dei fenomeni di allagamento su batimetrie fortemente irregolari l algoritmo è basato su una tecnica di discretizzazione ai volumi finiti. Un opportuna descrizione del termine di pendenza consente nel contempo la conservazione della condizione statica di acqua in quiete su topografia accidentata (C-property). Una speciale metodologia di ricostruzione delle profondità idriche consente di evitare problemi numerici di stabilità del codice, anche in presenza di elevate pendenze della superficie libera. Lo schema risulta accurato al secondo ordine nello spazio e nel tempo, in modo da garantire la corretta ricostruzione di onde di shock e rarefazione senza introdurre dissipazioni numeriche prive di significato fisico. Le prestazioni di schemi numerici di questo tipo, ed in particolare dello schema adottato nello studio, sono ben documentate nella letteratura tecnica sia per i casi teorici in cui sia disponibile una soluzione analitica o un accurata soluzione numerica di riferimento, sia in applicazioni di ipotetici scenari di crolli arginali su batimetrie reali. Per consentire la modellazione di molteplici scenari di allagamento, su territori di estensione pari a quelli oggetto del presente studio, l algoritmo di risoluzione è implementato in un codice sviluppato in ambiente CUDA (Compute Unified Device Architecture) applicazione che consente di eseguire calcolo parallelo sulle GPUs (Graphics Processing Units). L utilizzo di un codice di calcolo di tipo parallelo, al posto di un tradizionale codice seriale, permette una drastica riduzione dei tempi di calcolo (di circa due ordini di grandezza) consentendo di effettuare agevolmente simulazioni su domini di diversi milioni di celle. 8

9 A. Candela et al., Caratterizzazione stocastica della pericolosità di inondazione tramite analisi bivariata basata sulla teoria delle copule Autori: Angela Candela (1), Giuseppe T. Aronica (2) (1) Università degli Studi di Palermo, Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, Aerospaziale e dei Materiali, Viale delle Scienze - Parco d'orleans Palermo, angela.candela@unipa.it (2) Università degli Studi di Messina, Dipartimento di Ingegneria Civile, Informatica, Edile, Ambientale e Matematica Applicata, Villaggio S. Agata, Messina, garonica@unime.it Parole chiave: mappatura del rischio idraulico, copule, Direttiva Alluvioni Le inondazioni rappresentano un fenomeno in continua evoluzione che, nel corso degli ultimi anni, ha provocato danni, più o meno ingenti a seconda dell intensità dell evento, a persone, proprietà e beni ambientali. Esse possono avere impatti seri socio-economici, causare vittime e danni connessi all ambiente, al territorio e agli insediamenti antropici. Per questi motivi il Parlamento europeo ha adottato la nuova direttiva 2007/60/CE (Direttiva Alluvioni) che richiede a ciascun Stato membro di valutare e riconoscere le aree a rischio di inondazione e di adottare tutte le misure per ridurre il rischio connesso. Secondo la Direttiva Alluvioni le mappe di pericolosità e rischio di alluvione devono permettere l individuazione di quelle aree che con bassa, media e elevata probabilità possono essere soggette a questi fenomeni. La valutazione della pericolosità di inondazione deve, quindi, basarsi su una su una robusta ed affidabile analisi di frequenza delle forzanti idrauliche e idrologiche (idrogrammi di piena di progetto) che tradizionalmente viene affrontata con approci di tipo univariato sulle variabili idrologiche (di solito le portate al colmo di piena) per le quali sono disponibili delle osservazioni o che possono derivarsi da modellazione afflussi-deflussi. In realtà, però la redazione delle mappe di pericolosità dovrebbe richiedere la definizione di idrogrammi di progetto caratterizzati da tempi di ritorno congiunti delle variabili di interesse (portate al colmo, volumi di piena, durate degli idrogrammi). In questo studio viene presenta un approccio innovativo per la redazione di mappe di pericolosità di inondazione per quali le forzanti idrologiche in ingresso ad modello idraulico bidimensionale vengono definite attraverso analisi statistiche bivariate basate sull utilizzo della teoria delle copule. Per evidenziare i vantaggi di quest approccio sono state confrontate mappe di periciolosità derivate da analisi bivariate con mappe derivate da analisi classiche univariate. La procedura è stata applicata a un caso di studio reale nella parte meridionale della Sicilia. S. Barontini et al., Effetti della pericolosità residua delle difese arginali sulla mappatura del rischio di inondazione Autori: Stefano Barontini (1), Baldassare Bacchi (1), Giuliano Di Baldassarre (2), Maurizio Mazzoleni (2), Marco Pilotti (1), Roberto Ranzi (1) (1) Università di Brescia, DICATAM, Via Branze 43, Brescia, stefano.barontini@ing.unibs.it (2) IHE-UNESCO, Delft, The Netherlands Parole chiave: Rotte arginali, pericolosità residua, rischio idraulico Si presenta un metodo per delimitare le aree perifluviali soggette al rischio di inondazione che tenga conto della pericolosità residua delle difese arginali dovuta a meccanismi diversi dal sormonto della loro sommità, come il cedimento per sifonamento, erosione o sfiancamento. La valutazione della probabilità di inadeguatezza delle difese arginali per cedimenti di tipo "strutturale", che chiameremo "pericolosità residua strutturale", è legata a fattori geotecnici ed idraulici ("incertezza geotecnica") di difficile quantificazione con approcci puramente deterministici. Si è quindi preferito affrontare il problema indagando la probabilità di occorrenza di una rotta arginale lungo un corso d'acqua stimando la frequenza spazio-temporale delle rotte e, quando i dati 9

10 disponibili lo permettano, la loro lunghezza. In base alle statistiche delle rotte si stima un valor medio di occorrenza e la loro dimensione più probabile. Date la larghezza e la profondità delle rotte arginali, assunte come variabili casuali, viene simulato l'idrogramma dei deflussi effluenti dalle brecce arginali a seguito di un evento di piena di progetto, di tempo di ritorno assegnato. Un modello di allagamento bidimensionale permette di calcolare la velocità della corrente, il tirante idrico e la durata dell'inondazione risultante da ciascuna realizzazione statistica delle brecce ipotizzate. Si ottengono così degli insiemi di mappe di inondazione le cui statistiche di primo e secondo ordine permettono una stima della pericolosità residua strutturale delle difese arginali. Si presenta un esempio di applicazione basato su dati di letteratura delle rotte lungo il corso del Po tra Cremona e Borgoforte che ha permesso di generare mappe di pericolosità residua strutturale che possono completare quelle tradizionalmente calcolate nell'ipotesi di sormonto degli argini, che definiremo mappe di "pericolosità di progetto", che in Italia corrisponde in genere a eventi idrologico-idraulici con tempi di ritorno compresi tra 100 e 200 anni. M. Sangati et al., Costituzione di una base dati per un'analisi regionalizzata delle precipitazioni in Veneto Autori: Marco Sangati (1), Francesco Rech (1), Giovanni De Luca (1), Marco Borga(2) (1) ARPAV, Dip. Regionale Sicurezza del Territorio, msangati@arpa.veneto.it (2) Università di Padova - TESAF Parole chiave: analisi regionalizzata, LSPP, eventi estremi ARPAV (DST) e UNIPD (TESAF) stanno compiendo uno studio preliminare per impostare un analisi regionalizzata delle precipitazioni in Veneto utilizzando i dati dei massimi annuali di precipitazione (per durate da 1ora a 5 giorni). Lo studio si propone di utilizzare sia i dati dell Ufficio Idrografico (fino al 1996, utilizzando i dati raccolti nello studio del 2001 di Villi e Bacchi) sia quelli della rete ARPAV (dal 1984 per la zona montana e dal 1991 per la pianura). Si è compiuta una prima analisi sull influenza del diverso modo di raccolta ed elaborazione dei massimi annuali di precipitazione, al fine di capire se i dati provenienti dalle due reti possano considerarsi omogenei e quindi essere ospitati in un unica base dati. Successivamente si è effettuato un controllo puntuale di omogeneità per migliorare la qualità della base dati: ove necessario sono state effettuate correzioni e invalidazioni di dati. Attualmente si sta studiando una procedura semi-automatica per l individuazione di ulteriori errori in base ad un controllo spaziale dei dati dei massimi annuali per le durate superiori alle sei ore. Una volta consolidata la qualità della base di dati si potrà effettuare un analisi geostatistica suddividendo il territorio regionale in zone omogenee. Per ciascuna durata di precipitazione i massimi annuali di ogni stazione e di ogni durata verranno normalizzati con la relativa media e successivamente elaborati per ogni zona omogenea. Questo procedimento consentirà di avere centinaia di osservazioni per zona, che verranno trattati come provenienti da un unica curva di distribuzione probabilistica. Sarà quindi possibile utilizzare robuste statistiche per la stima dei quantili adimensionali considerando una curva di distribuzione a 3 parametri (GEV), ottenendo un notevole miglioramento nella stima degli eventi più estremi. Questo valore adimensionale sarà infine moltiplicato per una spazializzazione delle medie puntuali all interno della zona omogenea. D. P. Viero et al., Studio del rischio idraulico delle aree sottoposte a bonifica nel territorio della Provincia di Venezia Autori: Daniele Pietro Viero (1), Andrea Defina (1) (1) Università degli Studi di Padova, Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale, daniele.viero@unipd.it 10

11 In questo intervento si illustrano brevemente i risultati di uno studio modellistico condotto per conto della Provincia di Venezia- Servizio di Protezione Civile, avente lo scopo di valutare la pericolosità idraulica con riferimento alla complessa rete di drenaggio gestita dai consorzi di bonifica. Lo studio ha utilizzato un semplice schema per la stima degli afflussi efficaci utilizzati come condizione al contorno per un modello matematico uni-bidimensionale in grado di descrivere anche i fenomeni di esondazione. Uno degli aspetti più rilevanti di questo lavoro consiste nell aver utilizzato modalità di indagine omogenee per tutto il territorio provinciale (circa 2500 km2) consentendo un raffronto significativo tra le condizioni idrauliche in cui versano le diverse aree sottoposte a bonifica e distribuite lungo una larga fascia costiera con caratteristiche topografiche e climatiche sensibilmente diverse. L. M. Stancanelli et al., Modellazione di colate detritiche ai volumi finiti: nuovo approccio per la modellazione dell'erosione e per la transizione dalla fase liquida al miscuglio solido-liquido Autori: Laura Stancanelli(1), Ilaria Fent (1), Alberto Canestrelli(2), Stefano Lanzoni (1) (1) Università degli Studi di Padova, Dipartimento DICEA, via Loredan Padova, laura.stancanelli@dicea.unipd.it (2) Pennsylvania State University, Department of Geosciences, United States Parole chiave: colate detritiche, modellazione numerica, propagazione, erosione, deposito Tra gli strumenti fondamentali per la previsione del rischio idrogeologico si annoverano le mappe del rischio, spesso redatte anche grazie all uso di modelli di propagazione di colate detritiche. Nella letteratura scientifica esistono numerosi metodi numerici basati sulla meccanica del continuo per la modellazione delle colate, che differiscono tra loro per le diverse relazioni reologiche implementate. Pertanto appare auspicabile uno studio volto a valutare analogie e differenze oltre che il campo di applicabilità delle varie leggi reologiche usualmente adottate. In tale contesto si inserisce il presente lavoro che adotta il modello numerico FORCE_scheme sviluppato inizialmente per l analisi di trasporto solido da Canestrelli et al. (2010), qui opportunamente adattato per descrivere la dinamica delle colate detritiche. Le modiche effettuate riguardano le relazioni di resistenza al moto e di erosione del fondo. Per la descrizione delle resistenza al moto sono stati implementati un modello reologico quadratico (O Brien and Julien,1985) e un modello granulo inerziale (Bagnold, 1954; Takahashi, 1978). L erosione del fondo dell'alveo su cui si propaga la colata detritica è stata modellata considerando in prima approssimazione un tasso di erosione costante e, successivamente, ricorrendo alle relazioni empiriche sviluppate da Egashira e Ashida (1992) e da Takahashi (1991) sulla base di opportune esperienze di laboratorio. La validazione del modello numerico è stata effettuata confrontando i risultati delle simulazioni con i dati ottenuti in esperimenti di laboratorio effettuati in ambiente controllato considerando differenti geometrie e tipologie di materiale. I risultati dell'analisi di sensibilità del modello numerico, effettuata variando la legge reologica e quella di evoluzione al fondo, evidenziano la capacità del modello di simulare le varie tipologie di colate detritiche che si possono formare in relazione alla granulometria dei sedimenti, alla portata liquida che sollecita l'ammasso sedimentario e alla pendenza del pendio. P. Ercoli, L'esperienza della Regione Emilia-Romagna nell'applicazione della Direttiva Alluvioni: due anni dopo! Regione Emilia-Romagna, Viale della Fiera, 8 - Bologna, percoli@regione.emilia-romagna.it Parole chiave: mappe, comunicazione, criticità A due anni di distanza dalle Giornate dell Idrologia tenutesi a Bologna, nel dicembre 2011, la Regione Emilia-Romagna racconta la sua esperienza nel percorso di attuazione della Direttiva Alluvioni: partendo dal programma di lavoro allora descritto, dalle 11

12 aspettative e dagli obiettivi enunciati, a pochi giorni dall atteso 22 dicembre 2013 (termine ultimo per la conclusione della fase due), cosa si è prodotto, quali risultati sono stati ottenuti, cosa sono e a cosa servono le mappe di pericolosità e di rischio elaborate? Fornendo alcuni esempi e facendo una panoramica della cartografia predisposta, l intervento illustra l approccio seguito durante le attività, la metodologia scelta, le difficoltà e le criticità incontrate, fornendo alcuni spunti di riflessione sulle azioni da prevedere per l affinamento e il miglioramento delle conoscenze nei prossimi cicli di attuazione della direttiva, con riferimento ai temi trattati: inondazioni costiere dovute ai fenomeni di ingressione marina, aree di pianura, nelle quali convivono reticolo di bonifica e corsi d acqua naturali arginati, reticolo secondario in ambito collinare-montano. La collaborazione e la partecipazione attiva degli Enti a vario titolo competenti (Regioni, Autorità di Bacino, Consorzi di Bonifica, Province, Agenzia Regionale di Protezione Civile, Arpa, Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, ISPRA), animati dalla volontà di valorizzare e ottimizzare il complesso sistema di conoscenze già a disposizione per pervenire al raggiungimento del risultato atteso, ha reso possibile un primo passo, nonostante un clima di assenza di risorse economiche specificamente destinate alle attività che stride con la strategicità della politica sottesa all attuazione della direttiva in ambito comunitario, e l attenzione riposta dalla Commissione nel rispetto formale e materiale delle scadenze imposte. In tale quadro, si rende necessario cominciare a lavorare alla elaborazione del Piano di Gestione del Rischio di Alluvioni, pilastro della strategia europea in materia di valutazione e gestione delle inondazioni. G. Ravazzani et al., Design hydrograph and routing scheme for flood mapping in a dense urban area Autori: Giovanni Ravazzani (1), Stefania Meucci (2), Marco Mancini (1) (1) Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Milano, giovanni.ravazzani@polimi.it (2) MMI srl, Milano Parole chiave: Design hydrograph, Distributed hydrological model, Flood hazard maps Definition of flood risk maps is a task to which modern surface hydrology addresses a substantial research effort. Their impact on the government of the flood prone areas have increased the need for better investigation of the inundation dynamics. This identifies open research problems such as: the definition of the design hydrograph, the choice of the conceptual hydraulic model and methodologies for flood hazard assessment. The aforementioned issues are here addressed by presenting a case study in a urban vulnerable coastal area in Italy. A new approach for the definition of the design hydrographs is investigated. The inundation is simulated with a quasi bidimensional hydraulic model that schematizes streets and aggregation of buildings as a network of channels and storages. The flood hazard is then evaluated, as defined in most recent directives for the river basin planning, on the basis of both hydraulic depth and flow velocity. C. Di Salvo et al., Sviluppo di una procedura per la gestione dell'emergenza di eventi di "Pluvial flood" in area urbana: l'interazione tra istituti di ricerca, Protezione Civile e autorità locali Autori: Cristina Di Salvo (1), Giancarlo Ciotoli (2), Gianpaolo Cavinato (1), Francesco Leone (3), Luciano Cavarra (3), Angelo Corazza (3) (1) Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria (IGAG) Consiglio Nazionale per le Ricerche (CNR), Area della Ricerca di Roma RM 1 Montelibretti, Via Salaria Km 29, Monterotondo Stazione Roma, cristina.disalvo@igag.cnr.it (2) ISPRA, Istituto Superiore per la Protezione dell ambiente per la Protezione e la Ricerca Ambientale (3) Dipartimento Protezione Civile, Via Vitorchiano, 2, Roma, francesco.leone@protezionecivile.it Parole chiave: Pluvial Flood, Roma 12

13 Nell ultimo decennio, l area urbana di Roma Capitale è stata interessata da diversi eventi di nubifragio che hanno determinato allagamenti di edifici, stazioni della metropolitana, infrastrutture viarie e siti di interesse culturale e archeologico. In particolare, a seguito del nubifragio del 20 ottobre 2011, oltre ad una vittima, la stima dei danni effettuata dall Amministrazione comunale ammontò a circa 8 Mln di Euro. L impatto sul territorio di questi eventi è amplificato dallo sviluppo urbanistico e dalla mancanza di manutenzione della rete di drenaggio, associato all aumento di fenomeni di elevata intensità di pioggia in brevi intervalli temporali. Gli autori presentano la procedura sviluppata nell ambito di una Convenzione tra il Centro di Competenza CNR-IGAG e il Dipartimento di Protezione Civile per la gestione eventi di allagamenti in area urbana. L analisi si è basata sullo studio di 30 eventi pluviometrici, a differente intensità, che hanno interessato l area romana nel periodo I dati di altezza di pioggia sono stati forniti dall ex Istituto Idrografico e Mareografico di Roma, attualmente Centro Funzionale Regionale del Lazio. Attraverso l interpolazione, effettuata utilizzando metodi geostatistici, sono state realizzate mappe indicanti varie altezze di pioggia a diverse scansioni temporali. Grazie alla collaborazione con le Autorità locali, l ex-vii Municipio del Comune di Roma è stato scelto come area su cui effettuare un analisi più dettagliata. Con un modello superficiale del terreno ad alta risoluzione e con successive elaborazioni tramite ArcHydro sono state individuate aree morfologicamente depresse e i relativi sotto-bacini. Per ogni singola depressione e il relativo sotto-bacino, sono definite le caratteristiche geometriche (i.e. area, volume ed altezza di riempimento). Per ciascun sotto-bacino è stata calcolata una altezza minima di pioggia che determina l accumulo dell altezza critica di 30 cm di acqua nella relativa depressione; in presenza di collettori, è stato applicato un coefficiente di riduzione del 20%. Sono stati quindi calcolati i tempi di riempimento delle aree in funzione dei quantitativi di pioggia caduti. La procedura è stata verificata in base agli interventi effettuati dal Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco di Roma e dalla Polizia Locale di Roma Capitale a seguito delle segnalazioni di allagamento, durante gli eventi selezionati. I risultati finora raggiunti sono estremamente utili per l individuazione delle aree suscettibili a fenomeni di alluvionamento, sia in fase previsionale sia per supporto alla pianificazione di emergenza. F. Napolitano et al., Sulla valutazione della pericolosità idraulica in termini di probabilità uniforme di accadimento Autori: Francesco Napolitano (1), Dario Orlando (1), Denise Del Bove (1) (1) Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro Roma, francesco.napolitano@uniroma1.it Parole chiave: Pericolosità La direttiva europea 2007/60 e la relativa Legge nazionale di recepimento (D.Lgs 49/201) si inseriscono in un quadro di leggi in materia di rischio idrogeologico ampiamente sviluppato in Italia. Tale quadro normativo è composto sia da leggi quadro, sia in parte da leggi post-evento, caratterizzate quindi dalla necessità di introdurre delle norme con rapidità per porre rimedio a esigenze contingenti; un approccio di questo tipo ha portato talvolta ad una valutazione del rischio idraulico più in termini qualitativi che quantitativi, come anche addirittura suggerito nell atto di indirizzo del decreto cosìdetto Sarno : «( ) senza tuttavia porsi come obiettivo quello di giungere ad una valutazione di tipo strettamente quantitativo». Gli scenari di evento indicati dal D.Lgs 49/2010, lasciano tuttora spazio a possibili interpretazioni da parte delle autorità di bacino, rendendo ancora l informazione sulla pericolosità e sul rischio idraulico intrinsicamente non omogena a livello nazionale e quindi non fruibile in maniera ottimale da chi desidera operare su scala nazionale. L interesse crescente delle compagnie di assicurazione, sollecitato anche da diverse iniziative legislative, che devono adoperare le mappe di pericolosità idraulica realizzate dalle autorità di bacino come strato informativo primario per elaborare le loro valutazioni (il sistema SIGRA attualmente in uso ne è un esempio) pone l accento sulla necessità si sviluppare delle metodologie di valutazione il più possibile omogenee della pericolosità e del rischio. Tra le molte incertezze che ancora governano questo tema, tra cui i modelli da adottare (idraulici, vulnerabilità), la corretta individuazione dei tempi di ritorno (se riferiti alle sole precipitazioni,ovvero agli effetti al suolo considerando la portata o il volume 13

14 dell evento), si vuole porre una riflessione sulla valutazione della pericolosità idraulica in termini di probabilità uniforme di accadimento anziché in termini di inviluppo equiprobabile. Attraverso un semplice caso applicativo e con l utilizzo di metodi speditivi viene mostrato come un approccio in termini di probabilità uniforme sia vantaggioso rispetto un approccio incompleto. C. De Luca et al., The role of outliers in extreme rainfall frequency analysis Autori: Carmine De Luca (1), Pierluigi Furcolo (1), Fabio Rossi (1), Paolo Villani (1), Claudia Vitolo (1)(*) (1) Università degli Studi di Salerno, Dipartimento di Ingegneria Civile, p.villani@unisa.it (*) Imperial College, London, United Kingdom Parole chiave: extreme rainfall, Power Extreme Value, regionalization technique The role of outliers, i.e. observations far away all the others, in statistical hydrological analysis, is long recognised for its implications in the model identification and in the specification of the involved parameters: a very small number of events can dramatically affect the sampling estimate of the high order parameters and the presence of outliers is connected with the separation phenomenon, observed in several countries, i.e., the observed variance of the skewness of annual maxima in a region is much greater than the sampling theoretical derived. Therefore, the urgency of an appropriate treatment of outliers in the case of extreme hydrological series is evident. In Italy a regional methodology (the VAPI procedure) was developed, based on the TCEV probabilistic model (Rossi et al., 1984). The TCEV distribution assumes individual annual maximum of rainfall can be expressed as a mixture of two exponential components, whose identification is based on a-posteriori analysis of the whole time series. Based on recent advances in meteorology, we assume that the variability of extreme rainfall depends on the presence of several meteorological processes with different characteristics: (i) the baroclinic cyclogenesis, that is the dominant meteorological phenomenon in the Mediterranean; ii) the presence of isolated convective cells of small spatial scale (tens of kilometers) mostly associated with warm season thunderstorms; (iii) the development of hurricane-like cyclones in the Mediterranean environment, which have a greater spatial scale (hundreds of kilometers). Under the hypothesys that each process can be considered independent of the others we propose a procedure for an a priori identification of meteorological structure of the events and identify three homogeneous time series in each gauge site. We show that a Power Extreme Value (PEV) distribution, i.e. a parametric family of power transformations of the Gumbel law can be considered for the description of the observed characteristics of the baroclinic derived series. An application of the approach on the maximum annual daily rainfall time series in Campania is provided. R. Occhi et al., Direttiva alluvioni - realizzazione di mappe di pericolosità e rischio per le aree costiere lacuali Autori: Raffaele Occhi (1), Marina Credali (1), Cinzia Urgnani (1), Roberto Serra (2), Matteo Cislaghi (2) (1) Regione Lombardia, D.G. Territorio, Urbanistica e Difesa del suolo, U.O. Difesa del suolo, Struttura Pianificazione e programmazione interventi per l assetto idrogeologico, Piazza Città di Lombardia 1, Milano, raffaele_occhi@regione.lombardia.it, marina_credali@regione.lombardia.it, cinzia_urgnani@regione.lombardia.it (2) ARPA Lombardia, Settore Tutela dai rischi naturali, U.O.C. Servizio idrografico, Via I. Rosellini 17, Milano, r.serra@arpalombardia.it, m.cislaghi@arpalombardia.it Parole chiave: laghi, statistica, mappatura In ottemperanza alla Direttiva 2007/60/CE ( Direttiva Alluvioni ) e al decreto di recepimento in Italia (D.Lgs. 49/2010) sono state svolte numerose attività di raccolta e sistematizzazione di informazioni, elaborazione statistica di dati ed elaborazioni cartografiche in conformità alle indicazioni del Ministero dell Ambiente (MATTM) e di ISPRA, al fine di ottenere mappe di pericolosità e di rischio 14

15 per diversi ambiti territoriali (reticolo principale, reticolo secondario collinare e montano, reticolo idrografico secondario di pianura, aree costiere lacuali, aree costiere marine). Tali attività sono state sviluppate all interno di un gruppo di lavoro coordinato dall Autorità di Bacino del fiume Po (AdBPo) costituito dalle regioni del distretto padano. Tra i diversi ambiti territoriali analizzati, quello delle coste lacuali ha richiesto uno sforzo di raccolta ed elaborazioni di dati particolare, in quanto non vi era disponibilità di documentazione sufficientemente sistematizzata inerente il rischio di esondazione sui grandi laghi prealpini lombardi. Pertanto, valorizzando gli studi già realizzati e i dati disponibili presso gli enti regolatori, Regione Lombardia e ARPA Lombardia hanno sviluppato congiuntamente elaborazioni statistiche impiegando la distribuzione di probabilità GEV (Generalized Extreme Value) con cui sono stati ricavati i livelli lacuali corrispondenti ad eventi con tempi di ritorno compatibili con quelli richiesti dalla Direttiva Alluvioni, tenendo peraltro conto dei cambiamenti nel regime dei laghi a seguito della regolazione. Tali livelli sono stati quindi riportati sulle basi cartografiche disponibili (DTM) al fine di ricavare l estensione areale dei fenomeni di esondazione (mappe di pericolosità); dal confronto con gli strati informativi relativi agli elementi esposti sono quindi state ottenute le mappe di rischio. C. Gregoretti et al., Modellazione dell'evento di colata detritica del 4/11/1966 sul Rio Lazer (Siror, TN) Autori: Carlo Gregoretti(1), Mauro Boreggio (1), Massimo Degetto (1) (1) Università degli Studi di Padova, Dipartimento Tesaf, viale dell'università 16, Legnaro, carlo.gregoretti@unipd.it Parole chiave: colate detritiche, modellazione numerica, Gis Si propone un modello a celle per simulare la fase di propagazione e deposito di una colata detritica su di un conoide. Il campo di moto viene discretizzato mediante celle quadrate di lato 1 m, ipotizzando di trattare la colata come un mezzo continuo e monofase. Il deflusso tra celle adiacenti viene stimato come segue: se la cella con quota della superficie libera superiore ha quota altimetrica più alta il deflusso viene regolato tramite una legge di moto uniforme altrimenti mediante la legge dello stramazzo in parete grossa propria dell'idraulica. L erosione e il deposito vengono stimati adattando la legge empirica di Egashira a un continuo monofase. L'erosione viene inoltre controllata dalla variazione di profondità e dal valore della concentrazione media: in particolare l'erosione si ha in seguito al passaggio del fronte cui corrisponde sulla cella un aumento di profondità nel tempo e valori di concentrazione inferiori a quella massima ammissibile, pari al 90% della concentrazione a riposo dei sedimenti. Il modello viene utilizzato per simulare la colata detritica che, innescatasi sul Rio Lazer 4/11/1966, si è propagata fin poco a monte della SP. La colata, durante la propagazione è uscita dall'alveo del Rio Lazer inondando la zona sottostante. I risultati del modello sono stati confrontati con le mappe di deposito rilevate subito dopo l'evento. Il confronto indica che il modello è in grado di riprodurre soddisfacentemente i dati osservati. A. Sole et al., Mappatura delle aree inondabili mediante modellazione idraulica bidimensionale in presenza di vegetazione: il modello FLORA-2D Autori: Aurelia Sole (1), Andrea Cantisani (1), Luciana Giosa (1), Leonardo Mancusi (2), Salvatore Manfreda (1) (1) Università degli Studi della Basilicata, viale dell Ateneo Lucano n Potenza, aurelia.sole@unibas.it, andrea.cantisani@unibas.it, luciana.giosa@unibas.it, salvatore@manfreda@unibas.it (2) Ricerca sul Sistema Energetico (RSE) spa, via R. Rubattino n Milano, leonardo.mancusi@rse-web.it Parole chiave: modellazione idraulica bidimensionale, pericolo di inondazione 15

16 Nella presente memoria, viene presentato un modello idraulico bidimensionale chiamato FLORA-2D (FLOod and Roughness Analysis) che pone particolare attenzione al ruolo della vegetazione (arborea ed arbustiva) nella stima dei parametri di scabrezza. Tale modello, nato dalla collaborazione tra la Scuola di Ingegneria dell Università degli Studi della Basilicata e la società RSE (Ricerca sul Sistema Energetico), risolve le equazioni delle acque basse trascurando i termini convettivi: questa assunzione semplifica e velocizza la soluzione numerica senza tuttavia perdere in accuratezza, specie nel caso di simulazioni idrauliche in aree pianeggianti. Come è noto, la resistenza al moto offerta dalla vegetazione varia in funzione dell altezza d acqua raggiunta. La peculiarità del modello è legata alla capacità di considerare le perdite di carico dovute alla presenza di vegetazione in funzione non solo dello spazio, ma anche del tempo. Differentemente dai modelli di simulazione oggi presenti in commercio, il FLORA-2D, in ciascun nodo della griglia del dominio di calcolo, stima la resistenza al moto indotta dalla vegetazione in funzione delle caratteristiche idrauliche della corrente (altezza idrica e velocità) variabili nel tempo durante l evento di piena e delle caratteristiche della pianta (densità di vegetazione, distanza tra le piante, diametro del fusto, altezza della pianta, ecc.). Il modello proposto lavora sia in presenza di vegetazione rigida che di quella flessibile. Nel primo caso la resistenza è funzione della densità di vegetazione e del livello di sommersione mentre, nel secondo, del rapporto tra la forza della corrente e la resistenza meccanica offerta dalla pianta, del livello di sommersione, della densità di vegetazione e del numero di Reynolds. Le prime applicazioni del FLORA-2D, svolte sulla costa jonica della Basilicata, hanno evidenziato che il ruolo della vegetazione può essere rilevante per la stima del pericolo di inondazione specie in aree pianeggianti. L. Romano et al., Sulla risposta idrologica dei piccoli bacini del territorio carsico pugliese: l'evento del 6-9 ottobre 2013 Autori: Lia Romano (1), Valeria De Gennaro (1), Stefania Geronimo (1), Adriana Maria Lotito (1), Pamela Milella (1), Maria Montaruli (1), Giuseppe Verdiani (1), Antonio Rosario Di Santo (1) (1) Autorità di Bacino della Puglia, S.P. 62 km 3, Valenzano (BA), lia.romano@adb.puglia.it Parole chiave: calibrazione modelli idrologici, effetti al suolo, modelli idraulici La mappatura delle aree a pericolosità idraulica e rischio è uno strumento fondamentale per la pianificazione territoriale e la messa in sicurezza del territorio. Tuttavia, nell apposizione dei vincoli territoriali, diviene fondamentale la calibrazione dei modelli alla base delle simulazioni idrologiche ed idrauliche. Oltre al parametro che caratterizza la resistenza al suolo e al dettaglio della rappresentazione topografica, l incertezza maggiore è legata alla stima idrologica, la quale, nei bacini non strumentati, è fortemente affidata alla sensibilità dell operatore, non essendo disponibile il confronto tra valori simulati e valori registrati di portata. Tale problematica è particolarmente sentita sul territorio carsico pugliese, laddove, data l assenza di deflusso in alveo su finestre temporali anche decennali, non è installata una adeguata rete di monitoraggio idrometrico. I piccoli bacini idrografici, che caratterizzano questo territorio, sono tuttavia meritevoli di un alto livello di attenzione in relazione ai fenomeni legati alla pericolosità idraulica, in ragione dei tempi di corrivazione estremamente brevi che li caratterizzano e la maggiore impermeabilità provocata dalla intervenuta antropizzazione urbana. Un attenta analisi di eventi alluvionali recenti diviene dunque, in questi territori, fondamentale per la taratura della modellistica idrologica. In particolare si fa qui riferimento all evento del 6-9 ottobre 2013 che ha colpito le province di Lecce, Brindisi, Taranto e 16

17 Foggia. A partire dalle registrazioni di precipitazione e dal risconto degli effetti al suolo, è possibile ricavare elementi utili per calibrare la risposta idrologica dei bacini, avvalendosi di approcci modellistici sia a parametri concentrati che a parametri distribuiti, unitamente all implementazione di modellistica idraulica. S. Lanzoni et al., Proposta di una piattaforma GIS per la modellazione completa di colate detritiche per la mitigazione del rischio idrogeologico Autori: Stefano Lanzoni (1), Martino Bernard (1), Mauro Boreggio (2), Giacomo Crucil (2),Massimo Degetto (2), Ilaria Fent (1), Carlo Gregoretti (2), Laura Stancanelli (1) (1) Università degli Studi di Padova, Dipartimento Dicea, via Loredan Padova (2) Università degli Studi di Padova, Dipartimento Tesaf, viale dell'università Legnaro, massimo.degetto@gmail.com Parole chiave: colate detritiche, GIS, modellazione numerica Obbiettivo del progetto di ricerca GAPDEMM (GIS-based integrated platform for Debris Flow Monitoring, Modeling and Hazard Mitigation), finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Padova e Rovigo è proporre un insieme integrato di modelli per la previsione di fenomeni di colata detritica, opportunamente validato mediante misure di campo. L'evento di colata detritica è il risultato dell'interazione di tre diversi processi: la trasformazione della precipitazione in deflusso superficiale, la mobilitazione di un quantitativo di sedimenti tale da formare un miscuglio solido-liquido con concentrazioni relativamente elevate e la propagazione di tale miscuglio verso valle. Risulta quindi evidente che la simulazione di un evento di colata detritica comporta l'utilizzo di un modello idrologico afflussi-deflussi, un modello di innesco della colata, e un modello di propagazione. Il progetto si propone di sviluppare una piattaforma GIS integrata che consenta di gestire i dati in ingresso e uscita dei vari modelli. In particolare, la modellazione idrologica tiene conto delle problematiche della trasformazione afflussi-deflussi in bacini di piccole dimensioni, quali quelli in cui usualmente si innescano le colate detritiche. La dinamica della colata, d'altra parte, viene simulata con un modello ai volumi finiti che, mettendo in conto l'erosione del fondo, consente di simulare la transizione da deflusso liquido a deflusso solidoliquido (ovvero la fase di innesco) e le successive fasi di erosione e di deposito della colata. L. Milanesi et al., Un approccio fisicamente basato per la mappatura della pericolosità idraulica Autori: Luca Milanesi (1), Marco Pilotti (1), Stefano Barontini (1), Roberto Ranzi (1) (1) Università degli Studi di Brescia, Dipartimento di Ingegneria Civile, Architettura, Territorio, Ambiente e di Matematica, Via Branze, 43, Brescia, luca.milanesi@ing.unibs.it Parole chiave: Mappatura della pericolosità idraulica, Stabilità di individui in una corrente La mappatura della pericolosità idraulica è intrinsecamente affetta da numerosi elementi d incertezza e la sua affidabilità dipende, non da ultimo, dai criteri su cui si basano le soglie associate ai diversi gradi di pericolosità. Da questo punto di vista, le normative dei Paesi europei ed extraeuropei prevedono criteri molto differenziati tra di loro, che tuttavia raramente definiscono soglie di pericolosità che scaturiscano da una analisi fisica dei potenziali effetti indotti dalla corrente su obbiettivi sensibili. Ciò viceversa permetterebbe di avere, da un lato, mappe comprensibili da parte degli utenti, e dall altro, una solida base su cui fondare i vincoli alla pianificazione territoriale. Questo contributo propone un criterio per la mappatura della pericolosità fondato sulla valutazione della stabilità di un individuo investito da una corrente di fluido di fissata densità. Al fine di permettere la descrizione del processo, l individuo è schematizzato 17

18 tramite una successione di cilindri posti verticalmente su un piano inclinato. Il modello identifica, come forze agenti sul bersaglio, la forza di trascinamento esercitata dalla corrente, la forza peso, la spinta di galleggiamento e l attrito al fondo. I potenziali meccanismi che possono portare all instabilità sono essenzialmente riconducibili allo scivolamento, al ribaltamento e all affogamento in condizioni di tirante elevato anche con acqua sostanzialmente in quiete. Queste condizioni, rispettivamente modellate tramite un equilibrio alla traslazione in direzione parallela al piano, un equilibrio alla rotazione e l imposizione di una massima altezza d acqua ammissibile, sono combinate tramite un opportuna funzione che individua, per ogni assegnato valore di velocità della corrente, la massima altezza d acqua che soddisfaccia contemporaneamente le tre condizioni. Il criterio è applicato al caso delle aree allagabili nel bacino del fiume Vipacco (Slovenia/Italia), investigato come caso di studio del progetto FP7 KULTURisk, e le mappe risultanti sono confrontate con quelle derivate dall applicazione di altri approcci di mappatura adottati da normative internazionali. S. Ceola et al., Quanto viviamo vicino ai corsi d'acqua? Stima della distribuzione spaziale della presenza antropica da dati satellitari e valutazione del rischio idraulico Autori: Serena Ceola (1), Francesco Laio (2), Alberto Montanari (1) (1) Università degli Studi di Bologna, Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali, Università di Bologna, Viale del Risorgimento 2, 40136, serena.ceola@unibo.it, alberto.montanari@unibo.it (2) Politecnico di Torino, Dipartimento di Idraulica, Trasporti e Infrastrutture Civili, Corso Duca degli Abruzzi 24, Torino, francesco.laio@polito.it Parole chiave: rischio idraulico, remote sensing I numerosi eventi di piena, osservati recentemente a scala globale, evidenziano la necessità di sviluppare strategie per la mitigazione del rischio idraulico. In particolare, la messa a punto di efficaci strategie di mitigazione richiede l'identificazione speditiva delle aree soggette a maggiore criticità, in accordo a quanto previsto dalla Direttiva Alluvioni. A tal proposito, dati di luminosità artificiale notturna (indicativi della presenza di insediamenti), ottenuti attraverso immagini satellitari prodotte dal 1992 al 2010, sono stati analizzati e correlati con la distribuzione spaziale dei reticoli idrografici a scala globale. L'evoluzione spazio-temporale della luminosità artificiale è stata studiata con l'obiettivo di identificare statisticamente le condizioni di criticità di singole aree. Lo studio, condotto sia a scala globale che a livello locale, rivela un aumento medio della luminosità artificiale dal 1992 al 2010, mentre emerge una netta diminuzione della luminosità all'aumentare della distanza dai corsi d'acqua. Idrologia, mitigazione e gestione del rischio D. Persi, La modellistica numerica come strumento tecnico di supporto all'applicazione della European Flood Directive DHI Italia, Via Pomba, 23,10123 Torino, persi@dhi-italia.it La Direttiva 2007/60/CE, recepita con D. Lgs. n. 49/2010, ha definito il percorso per arrivare, con differenti scadenze temporali, alla redazione o aggiornamento delle mappe di pericolosità da alluvione e alla definizione del Piano di Gestione del Rischio. L applicazione della direttiva è in primo luogo demandata alle Autorità di Bacino, ma anche gli Enti Territoriali, quali Provincie o Consorzi di Bonifica, sono direttamente coinvolti. 18

19 La Direttiva è chiara nel definire per la prima volta come rilevanti nella valutazione delle mappe di pericolosità elementi fino ad oggi in gran parte trascurati, quali il calcolo delle velocità di deflusso della corrente e non solo il tirante atteso, la componente di allagamento definito come flooding costiero, la valutazione degli allagamenti in ambito urbano. Definito il percorso, indicati gli elementi da valutare e gli attori competenti, esistono gli strumenti tecnici per effettuare queste analisi con il dovuto dettaglio di indagine? Il notevole sviluppo tecnologico raggiunto dai software numerici di simulazione idraulica permette di avere a disposizione strumenti efficaci, veloci e precisi, per l analisi bidimensionale del fenomeno di esondazione, con dettaglio spinto (celle di calcolo di dimensione inferiore ai 5 metri) e considerando gli effetti di maree o mareggiate lungo i tratti di costa. Il presente intervento ha lo scopo di fornire una risposta positiva e concreta alla precedente domanda, partendo dall illustrazione di casi reali ed applicazioni sul territorio nazionale, dove mediante l utilizzo dei codici di calcolo MIKEbyDHI è stato possibile definire e rappresentare tutti gli elementi richiesti dalla Direttiva, semplificando e rendendo veloce ed efficace la notevole mole di lavoro richiesta agli Enti, anche attraverso specifiche attività di training e di supporto diretto. E inoltre rilevante osservare come gli stessi strumenti utilizzati per dare risposta concreta alla Direttiva siano alla base delle ormai sempre più diffuse catene di previsione idrologico-idraulica, utilizzate nell ambito delle attività di previsione ed allertamento in capo ai Centri Funzionali, ARPA e Regioni. A. Fiume et al., La gestione delle informazioni territoriali per la sicurezza idraulica nei territori di pianura Autori: Alvise Fiume (1), Elisa Alessi Celegon (1), Piero Fanton (1) e Mauro Tortorelli (1) (1) i4 Consulting S.r.l., Padova, Italia, info@i4consulting.it Gli eventi alluvionali del 2010 hanno generato ingenti sforzi per il raggiungimento di un'adeguata sicurezza idraulica nei territori di pianura del Veneto. Tra le azioni non strutturali, una particolare attenzione è stata dedicata allo sviluppo di strumenti di gestione delle emergenze in tempo reale, che a partire dalla previsione dei campi di precipitazione forniscano stime accurate e attendibili dei livelli idrometrici e dei valori di portata in sezioni strategiche dei corsi d'acqua principali. Tali strumenti, tra i quali si vuole citare il sistema di allerta A.M.I.C.O. sviluppato dall'autorità di bacino dell'alto Adriatico, consentono una migliore valutazione del rischio e una più efficace gestione delle emergenze. La loro naturale estensione alla simulazione e previsione di scenari di esondazione in aree di pianura, utile anche per la mappatura delle aree pericolose richiesta dalla Direttiva 2007/60/CE, richiede l'uso di modelli numerici bidimensionali. A tale scopo, pur in presenza di dati topografici di elevato dettaglio territoriale (LIDAR), non si può tuttavia prescindere da una adeguata caratterizzazione dei manufatti idraulici disseminati nel territorio. In un territorio di pianura quale quello veneto, infatti, caratterizzato da bacini per la maggior parte interclusi da argini e rilevati stradali ovvero messi in comunicazione da complesse reti di manufatti, la conoscenza e la rappresentazione dettagliata dello stato e del livello di funzionalità delle infrastrutture idrauliche presenti hanno importanza talora superiore alla raffinata risoluzione spaziale della griglia di calcolo. La simulazione di scenari di rottura per sifonamento o per sormonto arginale e di insufficienza dei manufatti idraulici per eventi di piena caratterizzati da diversi tempi di ritorno consente di ottenere, attraverso un idoneo modello di previsione dell'andamento delle altezze d'acqua in funzione del tempo nel caso del bacino oggetto di studio e in generale, un quadro chiaro e puntuale delle dinamiche di esondazione e una mappatura del rischio idraulico. 19

20 C. Gregoretti et al., Modellazione dei deflussi superficiali in ambiente montano e confronto tra valori di portata misurati e simulati Autori: Carlo Gregoretti(1), Martino Bernard (2), Giacomo Crucil(1), Alessandro Pimazzoni (1), Stefano Lanzoni (2) (1) Università degli Studi di Padova, Dipartimento Tesaf, viale dell'università Legnaro, carlo.gregoretti@unipd.it (2) Università degli Studi di Padova, Dipartimento Dicea, via Loredan Padova Parole chiave: monitoraggio, stramazzo, modello afflussi-deflussi Le misure di deflusso superficiale di una stazione monitoraggio posta alla base di una parete rocciosa sita sotto la cima del Dimai (1707 m s.l.m., Fiames, BL) vengono confrontate con i risultati di modello idrologico cinematico e distribuito, che consente di simulare le piene improvvise in piccoli bacini montani e i deflussi superficiali che innescano le colate detritiche. Il modello idrologico utilizza il metodo SCS per la determinazione della precipitazione efficace, che viene trasferita alla sezione di chiusura secondo la direzione di massima pendenza, associando a ogni tratto di percorso elementare la velocità di scorrimento dipendente dal tipo di suolo, se su versante, o la velocità di propagazione nel reticolo canalizzato. La stazione di monitoraggio è dotata di un pluviometro, telecamere e un trasduttore di pressione per la misura del carico idraulico a monte di uno stramazzo posto al termine di un canale in roccia discendente dalla cima Dimai, a monte del quale è stata realizzata una piccola vasca di calma. Dalla data di installazione dello stramazzo (inizio Agosto 2013) si è verificato un solo evento di precipitazione (19/08/2013) che ha prodotto deflusso superficiale. Il confronto tra la simulazione dei deflussi superficiali e le misure mostra come il modello, pur riproducendo correttamente il picco di piena, sovrastimi il volume di deflusso calcolato sulla base dei dati misurati. Tale risultato indica che il metodo SCS non riproduce correttamente la precipitazione efficace nei tempi iniziali. Si è quindi modificato il modello inserendo una soglia di intensità di precipitazione sopra la quale l'acqua non si infiltra ma contribuisce direttamente alla precipitazione efficace anche se il metodo SCS non lo prevede. Il picco di piena e il volume di deflusso stimati con il modello modificato risultano in soddisfacente accordo con quelli osservati. M. Lora et al., Fenomeni d'innesco di frane superficiali Autori: Marco Lora (1), Matteo Camporese (1)(2), Paolo Salandin (1) (1) Università degli Studi di Padova, Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale, via Loredan 20 (PD), marco.lora@dicea.unipd.it (2) Department of Civil Engineering, Monash University, Australia Parole chiave: frana superficiale, innesco, ritenzione idrica L instabilità superficiale dei versanti, dalla quale prendono origine fenomeni quali colate detritiche o di fango, spesso comprese nel più generico termine di frane superficiali, è un fattore determinante nella definizione delle aree soggette a rischio idrogeologico e necessita di uno studio approfondito volto ad inquadrare le dinamiche idrologiche e meccaniche coinvolte nel processo che porta al collasso. Al Dipartimento ICEA dell Università degli Studi di Padova è stato realizzato un pendio strumentato a grande scala allo scopo di indagare l innesco della colata conseguente ad una precipitazione intensa su di un terreno incoerente. Il modello è costituito da circa 30 m3 di terreno con paramento inclinato di 32 racchiusi in una struttura in calcestruzzo armato. E previsto il monitoraggio in continuo delle condizioni idrologiche del terreno mediante l utilizzo di sei tensiometri e sei sonde TDR per tutta la durata della precipitazione, garantita da un simulatore di pioggia che eroga una prefissata intensità di precipitazione che può essere fatta variare tra 50 e 150 mm/h. Sono monitorate anche le portate uscenti per deflusso superficiale e sotterraneo. 20