Il rischio idrologico-idraulico La mitigazione Prof. Ing

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Il rischio idrologico-idraulico La mitigazione Prof. Ing. Goffredo La Loggia

Il rischio idrologico-idraulico
La mitigazione del rischio La protezione e il controllo delle aree a rischio d’inondazione possono essere definiti come quel complesso di decisioni ed azioni antropiche, compatibili con l'equilibrio naturale dell'ambiente nel quale si vuole operare, che permettono lo sviluppo di attività nelle aree suddette, riducendo l'esistenza di rischi per la vita umana e per i beni materiali; La classificazione più comunemente adottata per gli interventi a difesa delle aree inondabili distingue, due tipologie fondamentali: interventi strutturali e interventi non strutturali; Si può affermare che in molti casi un efficace sistema di difesa è il frutto di una adeguata combinazione di interventi strutturali e non strutturali.

La mitigazione del rischio

Opere di ingegneria idraulico-strutturale di precipua competenza ingegneristica, sono finalizzati a modificare le caratteristiche stesse delle piene responsabili delle alluvioni, tramite il controllo diretto e/o indiretto dei corsi d'acqua: aumentano il valore del tempo di ritorno della portata di esondazione Rettifiche fluviali (drizzagni) Incremento della capacità di convogliamento del corso d’acqua Serbatoi di laminazione Casse d’espansione Deviazione dei volumi di piena

Rettifiche fluviali (drizzagni)
Il rischio idrologico-idraulico Opere di ingegneria idraulico-strutturale Rettifiche fluviali (drizzagni) Questo metodo di difesa dalle inondazioni modifica l’assetto planimetrico di un corso d’acqua, normalmente mediante il taglio di uno o più meandri esistenti Si hanno così maggiori velocità della corrente in prossimità del tratto rettificato con modifica del regime di trasporto solido. Se è temuta una modifica del trasporto solido è opportuno stabilizzare il fondo Questo metodo di difesa dalle inondazioni mira a ridurre i livelli di piena incrementando la capacità di convogliamento del corso d’acqua e la capacità di invaso delle aree inondabili per contenere in alveo la portata di piena di fissato tempo di ritorno.

Incremento della capacità di convogliamento
Il rischio idrologico-idraulico Opere di ingegneria idraulico-strutturale Incremento della capacità di convogliamento per scavo Questo metodo di difesa dalle inondazioni mira a ridurre i livelli di piena incrementando la capacità di convogliamento del corso d'acqua per contenere in alveo la portata di piena QT Per incrementare la capacità di convogliamento, si interviene aumentando la sezione trasversale  del corso d’acqua secondo diverse modalità per arginatura Questo metodo di difesa dalle inondazioni mira a ridurre i livelli di piena incrementando la capacità di convogliamento del corso d’acqua e la capacità di invaso delle aree inondabili per contenere in alveo la portata di piena di fissato tempo di ritorno.

Serbatoi di laminazione
Il rischio idrologico-idraulico Opere di ingegneria idraulico-strutturale La funzione principale di un serbatoio di piena è quella di provvedere alla detenzione dei volumi di piena nella parte montana del bacino e di rilasciarli in maniera controllata. Esso funziona come una capacità utile, nella quale una parte del volume d'acqua che costituisce l'onda di piena s’immagazzina per un certo tempo, per essere poi scaricata a valle, più tardi e con portate ridotte valori compatibili con la sufficienza idraulica del corso d’acqua. Serbatoi di laminazione Il metodo più diretto per il controllo delle piene è senz’altro rappresentato dall’invaso dei deflussi nella parte montana del bacino. A questo fine, i serbatoi di piena costituiscono uno degli interventi strutturali maggiormente utilizzati per la gestione degli eventi di piena. La funzione principale di un serbatoio è quella di provvedere alla detenzione dei volumi di piena e di rilasciarli in maniera controllata.

Opere di ingegneria idraulico-strutturale La cassa d'espansione è una zona delimitata da un'arginatura, soggetta ad allagamenti preordinati; è collegata al corso d'acqua da due canalizzazioni che funzionano soltanto in periodo di piena: un canale immissario che immette l'acqua dal fiume alla cassa d'espansione ed un canale emissario che restituisce l'acqua dalla cassa d’espansione al fiume. Lo scopo di questi manufatti è quello ottenere l'allagamento preordinato e razionale degli spazi golenali o, comunque, delle zone limitrofe al corso d'acqua. Un’ alternativa, rispetto ai serbatoi, nella creazione di capacità finalizzate al controllo delle piene, è rappresentata dalle casse d’espansione. La differenza tra i due tipi di capacità risiede nel fatto che il serbatoio è realizzato sbarrando una sezione del corso d’acqua e, pertanto, è sempre attraversato dalla corrente, sia di magra sia di piena, mentre la cassa d’espansione è generalmente realizzata lateralmente all’asta fluviale con un collegamento in parallelo ed entra in funzione solo durante gli eventi di piena. Lo scopo di questi manufatti è quello di ottenere l’allagamento preordinato e razionale degli spazi golenali o, comunque, delle zone limitrofe al corso d’acqua, talvolta naturalmente predisposte a contenere i volumi in arrivo, in altri casi delimitate da apposite arginature se la loro conformazione non risulta adatta al contenimento dei volumi idrici. Casse d’espansione

Casse d’espansione Opere di ingegneria idraulico-strutturale Zona delimitata da un’arginatura soggetta ad allagamenti preordinati. a) In linea b) In derivazione Un’ alternativa, rispetto ai serbatoi, nella creazione di capacità finalizzate al controllo delle piene, è rappresentata dalle casse d’espansione. La differenza tra i due tipi di capacità risiede nel fatto che il serbatoio è realizzato sbarrando una sezione del corso d’acqua e, pertanto, è sempre attraversato dalla corrente, sia di magra sia di piena, mentre la cassa d’espansione è generalmente realizzata lateralmente all’asta fluviale con un collegamento in parallelo ed entra in funzione solo durante gli eventi di piena. Lo scopo di questi manufatti è quello di ottenere l’allagamento preordinato e razionale degli spazi golenali o, comunque, delle zone limitrofe al corso d’acqua, talvolta naturalmente predisposte a contenere i volumi in arrivo, in altri casi delimitate da apposite arginature se la loro conformazione non risulta adatta al contenimento dei volumi idrici.

Deviazione dei volumi di piena
Il rischio idrologico-idraulico Opere di ingegneria idraulico-strutturale Deviazione dei volumi di piena I diversivi sono canali artificiali a soglia non regolata sempre attraversati dalla corrente idrica che derivano acqua dal fiume e la convogliano in un'altro recapito finale. La portata in arrivo Q viene suddivisa nell'aliquota Q1 che può essere convogliata nel corso d'acqua ed in quella Q2 che compete alla corrente che defluisce nel diversivo. La riduzione dei colmi di portata è ottenuta tramite l'allontanamento di una parte, anche rilevante, dei volumi di piena. Le portate allontanate vengono poi canalizzate per giungere ad una depressione topografica in prossimità del fiume, dove l'acqua ha la possibilità di infiltrarsi nel terreno o di evaporare, oppure per essere riimmesse in un lago, o in un fiume, non appartenenti al sistema idrico in considerazione, o, ancora, in mare. Tra i sistemi di deviazione una distinzione va effettuata tra i canali diversivi e i canali scolmatori. I canali scolmatori hanno come finalità quella di "decapitare" le piene e pertanto sono alimentati dal corso d'acqua solo durante le piene. Lo scolmatore non è percorso da correnti durante le magre o le piene non eccezionali, che possono essere convogliate nel fiume. Nel caso non sia possibile e/o conveniente realizzare una capacità per il contenimento delle piene, la riduzione dei colmi di portata è ottenibile tramite l’allontanamento di una parte, anche rilevante, dei volumi di piena. Le portate allontanate vengono poi canalizzate per giungere ad una depressione topografica in prossimità del fiume, dove l’acqua ha la possibilità di infiltrarsi nel terreno o di evaporare, oppure per essere rimesse in un lago o in un fiume, non appartenenti al sistema idrico in considerazione, o, ancora in mare. Un metodo, spesso utilizzato, è quello di ribassare gli argini per un certo tratto in modo da consentire la deviazione delle portate in eccesso in zone disabitate a basso valore agricolo.

Opere di ingegneria idraulico-strutturale Scolmatori, diversivi Nel caso non sia possibile e/o conveniente realizzare una capacità per il contenimento delle piene, la riduzione dei colmi di portata è ottenibile tramite l’allontanamento di una parte, anche rilevante, dei volumi di piena. Le portate allontanate vengono poi canalizzate per giungere ad una depressione topografica in prossimità del fiume, dove l’acqua ha la possibilità di infiltrarsi nel terreno o di evaporare, oppure per essere rimesse in un lago o in un fiume, non appartenenti al sistema idrico in considerazione, o, ancora in mare. Un metodo, spesso utilizzato, è quello di ribassare gli argini per un certo tratto in modo da consentire la deviazione delle portate in eccesso in zone disabitate a basso valore agricolo.

Manutenzione straordinaria Interventi finalizzati alla riparazione, alla ricostruzione, al miglioramento e completamento delle opere nonché a recuperare e ripristinare le condizioni ambientali dei corsi d’acqua e delle relative pertinenze e dei versanti Le attività di manutenzione principali, riguardano gli interventi manutentori da effettuarsi direttamente nei corsi d’acqua regimati e non, sulle opere di difesa idraulica e sui versanti.

Manutenzione straordinaria sui corsi d’acqua Rimozione dei rifiuti solidi e taglio di alberature in alveo Rinaturazione delle sponde (protezione ai piede delle sponde con strutture flessibili spontaneamente rinaturabili; restauro ecosistema ripariale, con piantumazione di essenze autoctone) Ripristino della sezione di deflusso (eliminazione nei tratti critici dei materiali litoidi, trasportati e accumulati) Sistemazione e protezione spondale (risagomatura, sostituzione di elementi di gabbionata metallica deteriorata od instabile) Ripristino della funzionalità di tratti tombati, tombini stradali, ponticelli … Ripristino della stabilità dei versanti con tecniche di ingegneria ambientale. Manutenzione delle arginature e loro accessori (chiaviche scolmatori, botti a sifone, ecc.),

Manutenzione straordinaria sulle opere di difesa idraulica Ripristino e manutenzione delle reti di drenaggio superficiali e non; Ripristino e manutenzione di opere d’ingegneria naturalistica.

Manutenzione straordinaria sui versanti Miglioramento del patrimonio forestale esistente (rimboschimento, reimpianti di cespugliamento, semina di prati e opere a verde); Sistemazioni idraulico-agrarie e idraulico-forestali sul reticolo idrografico minuto; Rimodellamento e chiusura delle fessure di taglio; Disgaggio massi; Opere di sostegno a carattere locale e di modeste dimensioni; Rimboschimenti; Sistemazione con interventi di ingegneria naturalistica di versanti in erosione.

Interventi di ingegneria naturalistica La sistemazione idraulica di un bacino produce benefici di diversa natura (stabilità dei pendii, riduzione del trasporto solido, ecc.) che influiscono sul fenomeno di formazione dei deflussi con i seguenti meccanismi: Aumento della capacità di infiltrazione del terreno con riduzione dei deflussi superficiali, che costituiscono la componente più importante delle portate di piena; Riduzione della velocità media di scorrimento dell’acqua e incremento dei tempi di corrivazione e della capacità di laminazione del bacino: l’onda di piena risulta pertanto più appiattita e la portata al colmo inferiore

Interventi di ingegneria naturalistica Nei riguardi del primo meccanismo, un limite dipende dalla limitata quantità di acqua che riesce ad infiltrarsi nel terreno, che dipende dalle caratteristiche geologico del suolo L’aumento del tempo di corrivazione e del volume di invaso del bacino determinati dalla copertura vegetale sono anche essi molto modesti in quanto derivano dalle azioni che si esplicano nel breve tragitto ( m) che l’acqua percorre sui pendii del bacino prima di raggiungere la rete idrografica Le sistemazioni sono comunque importanti per la stabilità dei pendii, per la riduzione dell’erosione superficiale e del trasporto solido. Le sistemazioni si concretizzano con la piantumazione di essenze arboree, con fascinate, viminate, briglie in legno o pietrame non legato

Interventi di ingegneria naturalistica

Interventi di ingegneria naturalistica Rinaturalizzazione dei canali

Interventi non strutturali di competenza non esclusivamente ingegneristica, finalizzati alla riduzione dell'entità dei danni, senza intervenire direttamente sulle caratteristiche delle piene Questi interventi richiedono sempre una preliminare mappatura delle aree a rischio. la pianificazione d’uso del territorio e degli insediamenti nelle aree alluvionabili; i sistemi di preannuncio e preavviso, che consentano la previsione di eventi meteorici particolarmente gravosi con anticipo tale da permettere la diramazione di eventuali avvisi alla popolazione; il flood proofing, al fine di migliorare le caratteristiche strutturali delle singole costruzioni per dotarle di una maggiore resistenza agli effetti di un'alluvione. i programmi di assicurazione dei beni, volti a ridistribuire i costi delle ricostruzioni piuttosto che a ridurre i danni;

Manutenzione ordinaria Svolgimento di attività periodiche volte ad assicurare l’efficienza dei manufatti, la stabilità delle sponde e l’officiosità dei corsi d’acqua senza ricorrere a interventi strutturali di qualche importanza.

Mappatura del rischio d’inondazione
Il rischio idrologico-idraulico Pianificazione d’uso del territorio Gli interventi di pianificazione territoriale consistono nell’ideazione di un programma di sviluppo delle attività antropiche all'interno delle aree a rischio; Prevedono un'analisi delle varie tipologie d'uso dell'area inondabile e l'introduzione di vincoli di tipo amministrativo fortemente restrittivi, correlati sia con le caratteristiche idrogeologiche del corso d'acqua, sia con gli ecosistemi interessati, sia con le attività economiche che si svolgono nelle aree confinanti; Mappatura del rischio d’inondazione rappresentazione cartografica delle zone soggette all’evento e dei danni da esso prodotti per fissato T

Monitoraggio,preannuncio e preavviso Qualora la piena impieghi un tempo sufficientemente lungo (non inferiore alle sei-otto ore) per spostarsi dal bacino di formazione fino alla zona di esondazione, può risultare economicamente vantaggioso segnalare in tempo reale l'evento per potere mettere in atto adeguate misure di controllo, quali l'evacuazione delle zone o l'erezione di strutture difensive temporanee a protezione degli edifici. Input del sistema (acquisizione dati idrologici, precipitazioni e letture idrometriche) Dati esclusivamente meteorologici Dati pluviometrici puntuali Dati idrometrici rilevati in sezioni fluviali Risposta del sistema (uso modello A-D e modello di propagazione) Output del sistema (definizione idrogrammi di piena in sezioni sensibili con indicazione decisioni da prendere)

Monitoraggio,preannuncio e preavviso Misura di pioggia Rete di misuratori (tele-pluviometri) Radar Meteorologico Previsione campi di precipitazione Misura di portata Rete di misuratori (tele-idrometri) Obiettivo Ricostruzione idrogramma di piena in sezioni sensibili ai fini delle operazioni di controllo

Monitoraggio,preannuncio e preavviso Bacini maggiori (> km2): previsione di piena effettuata sostanzialmente in funzione dei livelli idrici (o delle portate) registrati in una o più sezioni di monte; Bacini intermedi ( km2): previsione effettuata in funzione delle sole misure di precipitazione; Bacini minori (<1.000 km2): previsione effettuata solo disponendo di una previsione delle precipitazioni; Sottobacini minori e bacini urbani (< km2): acquisizione dei dati pluviometrici mediante radar meteorologico e loro trattamento mediante modelli di dettaglio distribuiti spazialmente.

Flood proofing Con il termine flood proofing si definisce quell'insieme di azioni di adattamento degli edifici e, più in generale, delle strutture, che possono essere applicate per ridurre i danni conseguenti alle piene. Generalmente tali misure cautelative possono essere classificate in tre categorie (IJJAS, 1993): azioni permanenti, che prescindono dall’eventualità di un preavviso dell'evento: esse consistono nell'adozione di materiali da costruzione meno suscettibili ad essere danneggiati dal passaggio dell'acqua o del fango, oppure nel realizzare le costruzioni ad una quota il più possibile elevata rispetto al piano di campagna, così da rendere più difficoltoso l'eventuale ingresso delle acque; azioni contingenti, da eseguire dopo il recepimento del segnale di allarme: ad esempio, la chiusura delle aperture e l'impermeabilizzazione delle pareti al fine di evitare fenomeni di infiltrazione delle acque; azioni d'emergenza eseguite durante il passaggio della piena come l'uso di sacchetti di sabbia per l'innalzamento degli argini.

FEMA (Federal Emergency Management Agency, 2003)
Il rischio idrologico-idraulico Flood proofing FEMA (Federal Emergency Management Agency, 2003) Come fare a proteggere la proprietà dalle piene

Indicazioni FEMA (Federal Emergency Management Agency, 2003)
Il rischio idrologico-idraulico Flood proofing Indicazioni FEMA (Federal Emergency Management Agency, 2003)

Flood proofing Indicazioni FEMA Inserire un rivestimento a prova d’acqua sulla muratura esterna

Flood proofing Indicazioni FEMA

Flood proofing Indicazioni FEMA Sollevare i componenti del sistema elettrico

Flood proofing Indicazioni FEMA Ancorare i serbatoi contenenti acqua, combustibile, ecc.

Flood proofing Indicazioni FEMA Sollevare ai piani superiori, ovvero organizzare a prova di piena le apparecchiature di riscaldamento, ventilazione e condizionamento Nelle case a rischio di allagamento gli apparecchi vanno sollevati dagli scantinati o dai piani inferiori ai piani superiori ovvero agli attici. Un metodo meno opportuno è quello di lasciare gli apparecchi negli scantinati, e costruire un muro antipiena in calcestruzzo o muratura intorno ad essi. Ovviamente tali attività vanno svolte da personale specializzato. Lo spostamento ovviamente comporta comporta varianti agli impianti idraulici ed elettrici, ed i muri antipiena devono essere sufficientemente robusti, in modo da fornire il necessario livello di protezione.

Flood proofing Indicazioni FEMA Nelle case a rischio di allagamento gli apparecchi vanno sollevati dagli scantinati o dai piani inferiori ai piani superiori ovvero agli attici. Un metodo meno opportuno è quello di lasciare gli apparecchi negli scantinati, e costruire un muro antipiena in calcestruzzo o muratura intorno ad essi. Ovviamente tali attività vanno svolte da personale specializzato. Lo spostamento ovviamente comporta comporta varianti agli impianti idraulici ed elettrici, ed i muri antipiena devono essere sufficientemente robusti, in modo da fornire il necessario livello di protezione. Installazione di valvole di non ritorno manuali sugli scarichi fognari

Assicurazione dei beni Intervento specifico di riduzione delle perdite, da implementare autonomamente o a complemento delle protezioni strutturali già esistenti; I programmi assicurativi sono divenuti una alternativa sempre più interessante rispetto alle classiche misure cautelative di tipo strutturale (possibilità di rendere le popolazioni consce del rischio di una inondazione, minor costo rispetto alle misure strutturali, assenza di interferenze con l'ambiente naturale e, quindi, di qualunque tipo di impatto); Strumento di pubblico intervento utilizzabile anche da parte della pubblica amministrazione per l’individuazione di limiti specifici per la sicurezza e per lo sviluppo nella pianificazione d'uso del territorio (obblighi legali nell'acquisto delle polizze assicurative, incentivi alla firma di un contratto, finanziamenti pubblici dedicati a coprire, in tutto o in parte, i costi delle polizze). Problema: le perdite occorse agli individui assicurati che vivono in un’area soggetta a rischio non sono statisticamente indipendenti (eventuale intervento dello Stato)

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