Verso i piani di gestione del rischio idrogeologico: mappatura del rischio idraulico. R. Ranzi, e il gruppo di ricerca in ingegneria idraulica

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1 Verso i piani di gestione del rischio idrogeologico: mappatura del rischio R. Ranzi, e il gruppo di ricerca in ingegneria idraulica Ringraziamento progetto FP7

2 Il gruppo di ricerca in Ingegneria Idraulica SSD ICAR01-Idraulica ICAR02 -Costruzioni Idrauliche e Marittime e Idrologia dicata.ing.unibs.it/waterengineering

3 Tema: sicurezza delle persone, delle infrastrutture, del territorio

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5 Direttiva Europea 2007/60 e D.L. 49/2010: mappe di pericolosità e di rischio Piani di gestione UNIBS: incertezza delle mappe di pericolosità e ricerca storica su mappatura del rischio 1) Incertezza idrologica 2) Incertezza climatica, IPCC AR5 h(t) 0 t 4) Incertezza idraulica 3) Incertezza geotecnica Mappe di pericolosità

6 Pericolo, pericolosità, rischio? TESTO UNICO SULLA SALUTE E SICUREZZA SUL LAVORO D.L. 81/2008 Recepimento Direttiva Europea alluvioni D.L. 49/2010

7 Come tenerne conto nel calcolo della pericolosità e del rischio? Paradosso degli argini Breach location Breach size Rischio = combinazione di Probabilità e Conseguenze R: rischio per l elemento Y esposto ad un evento di intensità I, il cui grado di conoscenza, consapevolezza sia K R = Pericolosità(I) x Vulnerabilità(I,Y,K) x Esposizione (Y,K)

8 Cause di fallanza delle difese arginali: sormonto o, piuttosto.. Adige, 4 Novembre 1966 Foto Faganello PAT

9 sifonamento, erosione, sfondamento del corpo arginale? Con quale probabilità di accadimento? Adige, 4 Novembre 1966

10 Elevata aleatorietà del fenomeno Esempio: Adige a Salorno Nessun effetto Medesimo punto e simili livelli idrometrici, ma 2.70 m di inondazione a Salorno => Caso? Rischio residuo? (Foto: Ranzi) (cortesia di F.Baruffi, DIAO)

11 m di inondazione a Salorno dove la pericolosità idraulica, calcolata con metodi tradizionali che ipotizzano il sormonto arginale, sarebbe nulla (Foto: Ranzi M.T.) (Baruffi, DIAO)

12 1. Adige : Merano- S.Michele a/adige Statistiche delle rotte arginali (Ranzi et al., 2010, 2011, 2012) 3. Venzone 2. Piave + 4. Po

13 Statistiche per l Adige tra Merano e S. Michele all Adige

14 2) Tagliamento ( ) (Ranzi et al., IAHR ED Conference, TUMunich, 2012) River reach Length [km] Number of breaches Braided Sinuous Meanderin g Total Not available Erosion Piping Overtopping 18% Not available Erosion Piping Overtopping 10% 15% 15% 5% 0% 0% Not available Erosion Piping Overtopping 52% 95% 24% 64% 2%

15 3) Piave ( ) River reach Length [km] Number of breaches Braided Not available Erosion Piping Overtopping Sinuous Meandering % 46% Total % Failure mode (Not Available) 0% % 39,34% Erosion 0.00% 0.00% Piping 4,76% 26,23% Overtopping 95,24% 34,43% 37% 17% 46% 0% Not available Erosion Piping Overtopping 0% 0% Not available Erosion Piping 30% Overtopping 70%

16 4) Po : geometria delle brecce arginali Approccio misto deterministico (integrazione delle equazioni di Saint Venant delle acque basse ) - probabilistico (incertezza di posizione e geometria brecce)

17 Nel periodo di 150 anni, distribuzione log-normale con media 187 m e deviazione standard 258 m (elaborazine dei dati raccolti da Govi e Turitto,2000; Turitto et al ) Vengono simulati diversi possibili scenari di rottura arginale coerenti con le statistiche osservate

18 Geotechnical uncertainty - Failure mechanisms Piping Erosion H(t) River side z MAX R M Saturation line S M Land side r S M driving moments R M resisting moments H z v Global stability Seepage flow Erosion front - Geotechnical features Porosity, hydraulic conductivity dike foundation, thickness of sand and clay layers, friction angle, etc. - Geometrical levee features Inner slope k (Inward face) H(t) Crest z MAX Levee body (fill material) Outer slope n (Outward face) Berm Levee height h c Levee toe Levee foundation (original material) Levee toe z v - Geometrical breach features Levee width L

19 Curve di fragilità arginale Mazzoleni M., Bacchi B., Barontini S., Di Baldassarre G., Pilotti M. and Ranzi R., J. Hydrol. Eng. ASCE Amer. Soc. Civil Eng.,

20 Mazzoleni et al. J. Hydrol. Eng. ASCE, 2014; Mazzoleni, Barontini, Ranzi, Brandimarte, ASCE

21 Mappe di pericolosità residua in aree con pericolosità per sormonto nulla per l evento idrologico centennale

22 vulnerabilità delle persone (Milanesi, Pilotti, Ranzi WRR 2015) F = 1 2 T s ρ f C D AU = fwcosθ 2 F + Wsenθ T Cylinder drag coefficient C D = 1 Friction coefficient f s = 0.4 For horizontal terrain θ=0 ρ f = 1000 kg/m 3 ρ f = 1800 kg/m 3 s

23 Piani di gestione del rischio: scadenza dic. 2015

24 Milano , ,

25 Kultura del rischio: ricerca storica sulla prima mappa di rischio : Adige a Trento (Weber von Ebenhof, 1892) I costi delle opere di difesa idraulica (soluzione tecnica definitiva di A. Apollonio) divisi proporzionalmente a 8 livelli di rischio specifico, combinazione di pericolosità e vulnerabilità)

26 Ranzi, TR 2014 da Weber von Ebenhof, 1992

27 Conclusioni 1. Le statistiche delle fallanze arginali per Adige, Tagliamento, Piave, Po convergono verso una media di 0.8 fallanze km -1 secolo -1 ( ) per argini progettati per anni di tempo di ritorno 2. Sifonamento, erosione, sfondamento arginale sono una delle più probabili cause di cedimento arginale e non possono venire considerate in modo vago un rischio residuo 3. Metodo misto deterministico-probabilistico per il calcolo di curve di fragilità per tenere conto dell incertezza geotecnica degli argini rispetto al rischio di inondazione 4. Ricerca storica apre possibilità di collaborazione, oltre che con gruppi di geotecnica, pianificazione territoriale, matematica, anche con economisti, sociologi, psicologi,.

28 Grazie per l attenzione New Orleans, LA (2005)

29 Rischio residuo The risk that remains in unmanaged form, even when effective disaster risk reduction measures are in place, and for which emergency response and recovery capacities must be maintained (UNISDR, 2009) Breach location Breach size Il rischio e la pericolosità residui vengono sottostimati in caso di cedimento arginale per erosione, sfondamento, sifonamento