Sistema di Allertamento Regionale per il rischio idrogeologico e idraulico

1GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
L’attività di ricerca a supporto del Sistema di
Allertamento Regionale per il rischio
idrogeologico e idraulico
e-mail: salvatore.manfreda@unibas.it
Salvatore Manfreda
DICEM, Università degli Studi della Basilicata
ATTIVITÀ DI COLLABORAZIONE SCIENTIFICA
TRA LA REGIONE BASILICATA (DIPARTIMENTO INFRASTRUTTURE, OO. PP. E MOBILITA’)
E IL CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO PER L’IDROLOGIA (CINID)

Esposizione a Rischio Idraulico
Le inondazioni sono presenti su 1/3 della superficie terrestre,
ma in questa porzione di spazio risiede circa l’82% della
popolazione.
Dilley et al. (2005)

Gli eventi di dissesto in Basilicata
Distribuzione spaziale delle alluvioni e delle
frane in Basilicata dal 1925 al 2015
Densità di frane per comune Distribuzione temporale delle alluvioni e
delle frane

Precipitazioni massime giornaliere registrate
durante gli eventi alluvionali
Bacino Stazione Pmax 24h (mm/h)
Bradano San Giuliano 160
Basento Ferrandina SP 139
Cavone Craco Peschiera 154.6
Agri Stigliano 140.4
Sinni Tursi 107.2
marzo 2011

SITUAZIONI PARADOSSALI

INCONTRI INASPETTATI:
Fiume Bradano - Loc. Serra Marina

La rete pluviometrica e i dati

Campagne di monitoraggioNome del bacino Bradano
Sottobacino
Area drenata 2925 km2
Area totale 2960 km2
Area drenata/ Area totale 0.99
Lunghezza asta principale 170 km
Stazioni pluviometriche assente
Stazioni idrometriche presente
Tronco del corso d’acqua
Coordinate sezione di interesse
EST 164919
NORD 402502
Quota di fondo (m s.l.m.) 3.62
Pendenza media 0.0009
Rapporto di sinuosità Bassa (1.16)
Alveo Unicursale con arginature
Caratteristica della corrente Corrente lenta
Trasporto dominante In sospensione
Caratteristiche sponde Rocciose (gravine)
Caratteristiche del fondo Fondo piano
Vegetazione sponde Vegetazione cespugliosa rada
Vegetazione fondo Barre vegetate
Materiale sponde Limo, sabbia
Materiale fondo Limo, sabbia
Opere in alveo Attraversamento stradale e arginatureStralcio da cartografia I.G.M. Stralcio da ortofoto

Misure di velocità
Correntometri meccanici
Relazione tra velocità media e massima nella sezione
ADP
ADV
Bradano
0.2
0.6
0.8

Skywalker
Le dotazioni Tecnologiche di
per la misura della velocità superficiale
Phantom 3 pro
Sistemi radar portatili

Particle tracking velocimetry (PTV)
approccio Lagrangiano
(Tauro et al., 2016)
Image processing

Misure di laboratorio
Distanza (m) Vmicro (m/s)
0.4 0.086
0.5 0.080
0.6 0.084
V mul sup = 0.2m/s
trucioli legno
polistirene poliuretano
micromulinello
Q=18 l/s; h=0.27 m
Q=31 l/s; h=0.15 m

Misure di campo (2D)
y = 0.9125x - 0.023
R² = 0.9
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
0 0.5 1 1.5 2
VsupmisurataconSAPR
(m/s)
V sup misurata con mulinello (m/s)
Pixels
500 600 700 800 900 1000 1100
Pixels
400
500
600
700
800
900
[m/s]
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
carbone

Validazione e ricostruzione del
database idrologico

PRODOTTO 2) Curve di Possibilità
Pluviometriche aggiornate

La Regionalizzazione per la
stima delle Curve di Possibilità
Pluviometriche aggiornate

BASI – A: 12 stazioni
BASI – B: 16 stazioni
BASI – C: 12 stazioni
Le zone di vigilanza e di allerta vigenti

QPF - Quantitative
Precipitation Forecasts

Scenari di criticità̀ idrogeologica e Idraulica

La nuova perimetrazione delle nuove zone di
allerta La Nuova Proposta

Validazione e test sulle nuove zone di allerta
La nuova delimitazione
consente di ridurre
mediamente di oltre il
40% il numero di Falsi
allarmi prodotti fornendo
indicazioni mediamente
più precise sul reale
rischio.
Superamenti Reali
Superamenti con la vecchia delimitazione
Allarmi con la nuova delimitazione

Curve Critiche di Innesco Frana
Database frane costruito innescate da eventi meteorici

Curve Critiche di
Innesco Frana per
tipologia di
movimento e
litologia

Modello FLaIR
03/12/2013
Il modello idrologico FLaIR
(Forecasting of Landslides
Induced by Rainfall)
proposto da Sirangelo e
Versace (1992)

Modello idrologico AD2
L’AD2 (Fiorentino & Manfreda, 2004;
Manfreda & Fiorentino, 2008) è un modello
concettuale a parametri fisicamente basati che
implementa:
• Modulo Neve
• Modulo Runoff
• Modulo Baseflow
Parameter Description
Ks0 Soil permeability to saturation (mm/h)
Smax Water content to saturation (mm)
csoil Pore disconnectedness index
Cm Surface runoff coefficient
Mfr Freezing factor (mm/°C*h)
Mf Unfreezing factor (mm/°C*h)
Ks Runoff recession constant (h)
Ksb Subsurface recession constant (h)

Metodi di Calibrazione
L’approccio seguito é stato quello di scomporre l’idrogramma nelle sue
componenti rappresentative dei processi idrologici agenti all’interno del bacino
idrografico di riferimento

Calibrazione del modello AD2
Nel modulo Baseflow è stato
implementato un filtro
matematico (Furey and Gupta,
2001) che elimina gli errori
dovuti all’antropizzazione del
bacino preso in esame.
Nel modulo Neve sono stati
utilizzati dati satellitari (MODIS)
per monitorare la dinamica della
copertura nivale

Algoritmo Genetico
n
XX
RMSE
n
i idelmoiobså =
-
= 1
2
,, )(

Risultati di calibrazione e Validazione
Mita et al. (2017)

Schema topologico del modello
Oggetti e Metodi
Oggetto Tipo Processo simulato Metodo
NODO
Centroide bacino
Uscita serbatoio
Giunzione
Generazione deflusso AD2 (Fiorentino &
Manfreda, 2004)
Laminazione diga Modello scarichi
diga
Deflusso Somma idrogrammi
CANALE
Collegamento tra nodi Propagazione Muskingum

Propagazione in alveo - il metodo Muskingum
)( tttincuneatoprismaticot OIxkOkSSS -××+×=+=
St : il volume (Storage) al tempo t [m3
]
It : la portata in ingresso (Infllow) al tempo t [m3 /s]
Ot : la portata in uscita (Outflow) al tempo t [m3
/s]
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
D
-=
xSB
Q
x
0
1
2
1
w
w
x
k
D
= tempo di traslazione [s]
parametro x di Muskingum

Strumenti di supporto alle decisione con
acquisizione in tempo reale delle misure della
rete e previsioni
È stato implementato un algoritmo di verifica dei superamenti delle precipitazioni su
intervalli temporali variabili da un ora a cinque giorni

Esempio di superamenti delle soglie
pluviometriche locali

PROTOTIPO WEBGIS per la gestione dei dati idrologici della
Regione Basilicata – Schermata Principale

PROTOTIPO WEBGIS per la gestione dei dati idrologici della Regione
Basilicata – Campi di Pioggia e livelli di criticità degli eventi

JGrass-NewAGE
Nell’idea che non esista “Un vero e proprio modello migliore”
basato sul concetto di “componenti”

Work in progress
(Formetta, G., et al. 2014)
Runoff FSET SWE

L’esperienza di collaborazione tra Enti ha consentito di esaltare i
risultati della ricerca ottenendo prodotti innovativi con
immediate ricadute applicative.
Sono stati compiuti numerosi avanzamenti nel sistema di gestione
e organizzazione del CFD.
Sono stati implementati un numero di modelli e di procedure
automatiche di acquisizione dati registrati dalla rete e verifica
dei superamenti.
In particolare, la ridefinizione delle nuove zone di allerta e
delle soglie pluviometriche consentirà di avere valutazioni più
affidabili.
Conclusioni

Lavoro di squadra

Summer School of Hydrology
Applied Course on UASs for
Environmental Monitoring
July 2017

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