Implementazione in ambiente GIS di un modello di valutazione della vulnerabilità sistemica, di Francesco Sdao, Aurelia Sole, Ake Sivertun, Stefania Pascale, Albano Rafaele, Luciana Giosa

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Sesta Conferenza Nazionale in Informatica e Pianificazione Urbana e Territoriale

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  • 1. IMPLEMENTAZIONE IN AMBIENTE GIS DI UN MODELLO DI VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ SISTEMICA FRANCESCO SDAO (*), AURELIA SOLE (**), ÅKE SIVERTUN (***), RAFFAELE ALBANO (**), LUCIANA GIOSA (**) & STEFANIA PASCALE (**) * Dipartimento di Strutture, Geotecnica, Geologia Applicata - Università degli Studi della Basilicata, Italy ** Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell'Ambiente -Università degli Studi della Basilicata, , Italy ***Department of Computer and Information Science - Linköpings universitet, Sweden SESTA CONFERENZA NAZIONALE IN INFORMATICA E PIANIFICAZIONE URBANA E TERRITORIALE Potenza 13 – 15 Settembre 2010
  • 2.
    • R = P  V  E
    rischio pericolosità vulnerabilità Elementi a rischio CHE COS’È IL RISCHIO? Il “ rischio totale R ” è definito come l’entità del danno atteso in una data area e in un certo intervallo di tempo in seguito al verificarsi di un particolare evento calamitoso di data intensità ed è dato da: V
  • 3.
      • PROPOSTA DI UN MODELLO PER LA VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA’ SISTEMICA IN AREE URBANE SOGGETTE A RISCHIO DI FRANA E/O DI INONDAZIONE
    “ QUALE PERDITA DI FUNZIONALITA’ SUBISCE UN SISTEMA QUALORA SIA COLPITO DA UN EVENTO CALAMITOSO?” LA VULNERABILITÀ Vulnerabilità (Vulnerability V) : grado di perdita prodotto su un certo elemento o gruppo di elementi esposti a rischio risultante dal verificarsi di un fenomeno naturale di una data intensità. E’ espressa in scala da 0 ( nessuna perdita ) a 1 ( perdita totale ) ed è una funzione dell’intensità del fenomeno e della tipologia di elemento a rischio: V=V( I ; E )
      • Supporto alla programmazione e alla pianificazione di strategie per la mitigazione del rischio “frane e/o inondazione”
  • 4. Misura della propensione dell’ elemento a subire la perdita della sua efficienza funzionale a causa della sua interconnessione con altri elementi del suo stesso sistema territoriale. VULNERABILITA’ DEI SISTEMI TERRITORIALI Vulnerabilità fisica Vulnerabilità funzionale Vulnerabilità sistemica Misura dei danni fisici che un elemento subisce a seguito di un qualsiasi evento esterno Misura tra l’efficienza fisica di un elemento e la sua efficienza funzionale, cioè la capacità di effettuare le funzioni per cui l’elemento è stato sviluppato
  • 5. Valutazione della Vulnerabilità Sistemica di un sistema territoriale complesso Quale elemento risulta essere più “critico” qualora il sistema territoriale sia colpito da eventi “calamitosi”? Quale elemento risulta avere un ruolo “decisivo” nella gestione dell’emergenza”? A causa di: - perdita della propria funzionalità ha maggiori ripercussioni sul sistema territoriale in emergenza
  • 6. ANALISI DELLA VULNERABILITÁ SISTEMICA Propensione al danno di un “oggetto” in conseguenza delle sue caratteristiche intrinseche (fisiche e funzionali) VULNERABILITA’ SISTEMICA SINGOLO ELEMENTO SISTEMA TERRITORIALE PASSAGGIO DI SCALA 0 1 No Perdita Perdita Totale
  • 7. L’efficienza di un sotto-sistema può dipendere dall’efficienza degli altri sotto-sistemi. SISTEMA TERRITORIALE Vulnerabilità sistemica non dipende solo dal numero di elementi vulnerati ma anche dalla rilevanza che essi hanno nel funzionamento del sistema non e’ descrivibile solo come la somma delle vulnerabilità dei singoli componenti ma, anche, dalle cadute funzionali indotte Un sistema, è quell’insieme in grado di perseguire un obiettivo e di svolgere una funzione mediante l’interrelazione fra i suoi elementi (Fera, 1990 e Galli et al., 2007) Vulnerabilità: esprime la sensibilità di un sistema o di un elemento del sistema a subire danni Un sistema territoriale è un sistema complesso costituito da diversi sotto-sistemi. I sotto-sistemi sono collegati da relazioni funzionali.
  • 8. MODELLO PER LA VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ SISTEMICA: FASI PRINCIAPLI (Pascale et al., 2010 e Sdao et al., 2010) I)Caratterizzazione del sistema A)Caratterizzazione della rete Valutazione del livello di funzionalità intrinseca Valutazione degli stress sui nodi II)Analisi degli stress sugli elementi III)Analisi delle vulnerabilità sistemica B)Analisi dello scenario C)Overmapping delle informazioni
  • 9. Lettura in forma semplificata del TERRITORIO Entità territoriali Relazioni fra entità Nodi Archi Rete A) Caratterizzazione della rete Caratterizzazione del sistema 1.
  • 10. G =  E, A  E indica l’insieme dei nodi i A l’insieme dei collegamenti ( archi (i, j)) i entità (nodi) condizionante j entità (nodi) condizionata
    • CARATTERIZZAZIONE DELLA RETE
    • Individuazione di tre diversi insiemi di nodi, non necessariamente disgiunti:
    • insieme D dei nodi rappresentativi di sotto-sistemi che, sotto l’azione di una pressione esterna, presentano una diminuzione della propria funzionalità, e che hanno quindi la necessità di intervento da parte di altri sotto-sistemi;
    • insieme R dei nodi rappresentativi di sotto-sistemi che hanno il compito di fornire servizi ai nodi che presentano una diminuzione di funzionalità;
    • insieme S dei nodi rappresentativi di sistemi infrastrutturali, fondamentali in quanto, in genere, i servizi erogati devono transitare su di essi.
    Caratterizzazione del sistema 1.
  • 11. Si caratterizza il sistema in funzione degli scenari di danno scelti, l’informazione ottenuta è sovrapposta alla mappa della localizzazione degli elementi della rete considerata, si individuano gli elementi che sono direttamente coinvolti nel possibile evento catastrofico. B) Analisi dello scenario C) Overmapping delle informazioni Caratterizzazione del sistema 1.
  • 12. ANALISI DEGLI STRESS SUGLI ELEMENTI 2. VALUTAZIONE DEGLI STRESS SUI NODI VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI FUNZIONALITA’ INTRINSECA VETTORE DI SOLLECITAZIONE ESTERNA RELATIVA ALRISCHIO DI TIPO K AGENTE SU OGNI ELEMENTO TERRITORIALE FUNZIONE DI VULNERABILITA’ DI OGNI ELEMENTO RISPETTO AL RISCHIO K LIVELLO DI INTEGRITA’ FUNZIONALE DI OGNI ELEMENTO VALUTATA SULLA BASE DELLA SUA INTEGRITA’ FISICA
  • 13. VETTORE DI SOLLECITAZIONE ESTERNA RELATIVA AL RISCHIO DA frana AGENTE SULL’I-ESIMO ELEMENTO TERRITORIALE MOLTO BASSA MOLTO ELEVATA I X
  • 14. VETTORE DI SOLLECITAZIONE ESTERNA RELATIVA AL RISCHIO DA INONDAZIONE AGENTE SULL’I-ESIMO ELEMENTO TERRITORIALE MOLTO BASSA MOLTO ELEVATA I X
  • 15. Funzione di vulnerabilità dell’elemento i-esimo rispetto al rischio naturale di tipo k parametro variabile stress relativo al rischio considerato Costante = 2  0.06 C   0.02 B   0.04
  • 16. Funzione di vulnerabilità dell’elemento i-esimo rispetto al rischio naturale di tipo k Densità di popolazione>10000 fattore correttivo 0,4 5000 <Densità di popolazione >10000 fattore correttivo 0,2 Densità di popolazione <5000 fattore di correzione 0
  • 17. Vulnerabilità intrinseca descrive le condizioni di integrità funzionale dell’elemento considerato e dipende direttamente dalla sua vulnerabilità ma non prende in considerazione l’eventuale interconnessione funzionale con gli altri nodi.  vulnerabilità intrinseca estremamente elevata 0.8 < y i <1 =8 0.6 < y i <0.8 =6  vulnerabilità intrinseca elevata 0.4 < y i <0.6 =4  vulnerabilità intrinseca media 0 < y i <0.4 =2  vulnerabilità intrinseca bassa 1 SCARSA OTTIMA 0
  • 18. ANALISI e definizione della vulnerabilità sistemica 3. LIVELLO DI INTEGRITA’ FUNZIONALE DELL’ I-ESIMO ELEMENTO livello di integrità funzionale dell’elemento i-esimo funzione che esprime il livello di influenza tra il nodo i e il nodo j valore di INFLUENZA calcolato tra i vari elementi a rischio
    • Fornisce dati sulla funzionalità del nodo i;
    • Fornisce informazioni relative alla funzionalità degli altri nodi.
    0<X i <1 ottima integrità funzionale scarsa integrità funzionale
  • 19. DEFINIZIONE DELLE INFLUENZE
  • 20. INDICE GLOBALE I DI FUNZIONALITA’ DEL SISTEMA elevata alta media bassa Perdita funzionale 0,75 – 1 0,5 – 0,75 0,25 – 0,5 0 – 0,25 Indice di funzionalità
  • 21. Implementazione del modello
  • 22. AREA DI STUDIO: territorio comunale della città di POTENZA
  • 23. Fase 1: Caratterizzazione del sistema – A) caratterizzazione della rete
  • 24. ANALISI DELLO SCENARIO B)
  • 25. ANALISI DELLO SCENARIO B) T=30 T=200 T=500
  • 26. OVERMAPPING DELLE INFORMAZIONI C)
  • 27. OVERMAPPING DELLE INFORMAZIONI C) Scenario T=200 Asta Basento
  • 28. Fase 2: Analisi degli stress esterni sugli elementi Vettore di sollecitazione esterna relativa al rischio di frana agente sull’ i -esimo elemento territoriale
  • 29. VALUTAZIONE DELL’INTENSITA’ DI INONDAZIONE
  • 30. Valutazione dell’intensità del rischio combinato di frane e inondazione
  • 31. Fase 3: Analisi e definizione della vulnerabilità sistemica
  • 32. INDICE GLOBALE I DI FUNZIONALITA’ DEL SISTEMA I = 0,87 elevata alta media bassa Perdita funzionale 0,75 – 1 0,5 – 0,75 0,25 – 0,5 0 – 0,25 Indice di funzionalità
  • 33. 0,42 0,43 0,57 Asta “Basento” T=30 Asta “Basento” T=200 Asta “Basento” T=500
  • 34. INDICE GLOBALE I DI FUNZIONALITA’ DEL SISTEMA elevata alta media bassa Perdita funzionale 0,75 – 1 0,5 – 0,75 0,25 – 0,5 0 – 0,25 Indice di funzionalità
  • 35. CONCLUSIONI
    • ELEMENTO PIU’ “CRITICO” A CAUSA DELLA PERDITA DELLA PROPRIA FUNZIONALITA’
    Supporto alle decisioni dei pianificatori nell’analisi delle conseguenze di un evento di frana e/o inondazione su un sistema territoriale complesso per definire le priorità di intervento:
    • ELEMENTO CHE HA UN RUOLO “DECISIVO” NELLA GESTIONE DELL’EMERGENZA POICHE’ HA MAGGIORI RIPERCUSSIONI SUL SISTEMA
    • PER VALUTARE L’OPPORTUNITÀ DI EFFETTUARE INTERVENTI (DI TIPO STRUTTURALE O GESTIONALE) SUL SISTEMA TERRITORIALE
  • 36. GRAZIE PER L'ATTENZIONE