Giornata Tecnica da Piave Servizi, 11 aprile 2024 | DISCIPIO Antonio
Sistema di Allertamento Regionale per il rischio idrogeologico e idraulico
1. 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)
2. 2GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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)
3. 3GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
4. 4GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
5. 5GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
SITUAZIONI PARADOSSALI
6. 6GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
INCONTRI INASPETTATI:
Fiume Bradano - Loc. Serra Marina
7. 7GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
La rete pluviometrica e i dati
8. 8GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
9. 9GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Misure di velocità
Correntometri meccanici
Relazione tra velocità media e massima nella sezione
ADP
ADV
Bradano
0.2
0.6
0.8
10. 10GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Skywalker
Le dotazioni Tecnologiche di
per la misura della velocità superficiale
Phantom 3 pro
Sistemi radar portatili
11. 11GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Particle tracking velocimetry (PTV)
approccio Lagrangiano
(Tauro et al., 2016)
Image processing
12. 12GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
13. 13GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Misure di campo (2D)
y = 0.9125x - 0.023
R² = 0.89999
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
14. 14GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
PRODOTTO 1) Validazione e ricostruzione del
database idrologico
15. 15GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Validazione e ricostruzione del
database idrologico
16. 16GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
PRODOTTO 2) Curve di Possibilità
Pluviometriche aggiornate
17. 17GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
La Regionalizzazione per la
stima delle Curve di Possibilità
Pluviometriche aggiornate
18. 18GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
BASI – A: 12 stazioni
BASI – B: 16 stazioni
BASI – C: 12 stazioni
Le zone di vigilanza e di allerta vigenti
19. 19GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
QPF - Quantitative
Precipitation Forecasts
20. 20GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Scenari di criticità̀ idrogeologica e Idraulica
21. 21GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
La nuova perimetrazione delle nuove zone di
allerta La Nuova Proposta
22. 22GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
23. 23GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Curve Critiche di Innesco Frana
Database frane costruito innescate da eventi meteorici
24. 24GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Curve Critiche di
Innesco Frana per
tipologia di
movimento e
litologia
25. 25GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Modello FLaIR
03/12/2013
Il modello idrologico FLaIR
(Forecasting of Landslides
Induced by Rainfall)
proposto da Sirangelo e
Versace (1992)
26. 26GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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)
27. 27GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
28. 28GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
29. 29GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Algoritmo Genetico
n
XX
RMSE
n
i idelmoiobså=
-
= 1
2
,, )(
30. 30GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Risultati di calibrazione e Validazione
Mita et al. (2017)
31. 31GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
32. 32GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
33. 33GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
34. 34GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
35. 35GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
36. 36GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
37. 37GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
38. 38GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
39. 39GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Esempio di superamenti delle soglie
pluviometriche locali
40. PROTOTIPO WEBGIS per la gestione dei dati idrologici della
Regione Basilicata – Schermata Principale
41. PROTOTIPO WEBGIS per la gestione dei dati idrologici della Regione
Basilicata – Campi di Pioggia e livelli di criticità degli eventi
42. PROTOTIPO WEBGIS per la gestione dei dati idrologici della Regione
Basilicata – Campi di Pioggia e livelli di criticità degli eventi
43. 43GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
JGrass-NewAGE
Nell’idea che non esista “Un vero e proprio modello migliore”
basato sul concetto di “componenti”
44. 44GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Work in progress
(Formetta, G., et al. 2014)
Runoff FSET SWE
45. 45GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
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
46. 46GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Lavoro di squadra
47. 47GIORNATE DELLA DIFESA DEL SUOLO,
Metodologie operative per la difesa del suolo, 1 marzo 2017, COSENZA
Summer School of Hydrology
Applied Course on UASs for
Environmental Monitoring
July 2017