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A GIS Tool for Mapping Dam-Break Flood Hazards in Italy

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A GIS Tool for Mapping Dam-Break Flood Hazards in Italy

Viene presentato uno strumento GIS di rapido utilizzo per la previsione semplificata dell’inondazione a valle prodotta dalla rottura di una diga in calcestruzzo.

La mappatura della delimitazione delle aree allagabili a causa di rottura di infrastrutture di controllo delle acque è un problema critico. Difficoltà pratiche incontrate nell’effettuare l’analisi accurata ed efficace delle aree soggette al pericolo per la rottura di una diga rappresentano spesso una sfida importante. Tali studi sono costosi, lunghi e richiedono grandi quantità di dati in ingresso e raffinate competenze tecniche. La creazione di strumenti geo spaziali a basso costo consente di fornire stime rapide ed economiche delle aree allagabili per la rottura istantanea di una diga  (a causa di un cedimento strutturale) le quali sono da considerarsi a complemento, ma non sostituiscono, i risultati delle simulazioni complete idrodinamiche.  Nel presente studio è stato implementato un metodo basato su un sistema d’informazione geografica (GIS) in grado di fornire, in assenza di analisi più dettagliate, informazioni utili sulla delimitazione di aree soggette ad inondazione da rottura diga in ambienti caratterizzati da scarsità di dati o in regioni transfrontaliere. Inoltre, lo strumento proposto consente, senza competenze tecniche avanzate, l’analisi di un ampio numero di casi studio a supporto della definizione delle priorità degli interventi o, in situazioni di emergenza, per la simulazione di numerosi scenari (ad esempio, la modifica del livello iniziale dell’acqua / volume in caso di funzionalità limitata della diga), senza incorrere in tempi di calcolo elevati. Il modello proposto si basa sui dati comunemente disponibili per le dighe in muratura, cioè la geometria della diga (ad es. capacità del serbatoio, altezza della diga e lunghezza del coronamento) e un modello digitale del terreno. Lo strumento consente una mappatura rapida ed economica del pericolo di rottura di una diga valutando tre componenti: (i) l’ideogramma di uscita dalla diga, (ii) la propagazione della piena e (iii) la delimitazione delle aree soggette ad inondazioni. Lo strumento, applicato ad una diga in Basilicata (Italia meridionale), ha dimostrato un’elevata accuratezza e affidabilità nell’individuazione delle ipotetiche aree a rischio di alluvione per rottura diga rispetto ai risultati dei tradizionali approcci idrodinamici.  In particolare, i tassi di sovrastima e sottostima dello strumento proposto, per la diga di San Giuliano, in Basilicata, sono stati valutati confrontando i suoi risultati con le mappe di inondazione ottenute con due metodi tradizionali utilizzando un modello unidimensionale ed uno bidimensionale di propagazione, con un valore di specificità di circa il 90%.

Questi risultati confermano che, dal modello GIS proposto, gran parte della mappa di inondazione è stata correttamente classificata come zona allagabile. Un valore di sensitività superiore al 75% conferma che anche diverse zone sono state correttamente identificate come non allagabili.  Inoltre, l’efficacia complessiva e l’affidabilità del modello proposto sono state valutate, per la diga di Gleno (situata nelle Alpi italiane centrali), confrontando i risultati di studi di letteratura riguardanti l’applicazione di modelli numerici monodimensionali e l’estensione dell’area inondata ricostruita da informazioni storiche disponibili, ottenendo una precisione di circa il 94%. Infine, l’efficienza computazionale dello strumento proposto è stata testata mediante un’applicazione dimostrativa su 250 dighe italiane ad arco e gravità. I risultati, condotti utilizzando un PC con Processore Intel Core i5 Pentium 3,2 GHz e 8 GB RAM, hanno richiesto circa 73 minuti di tempo, mostrando il potenziale di un tale strumento applicato alla mappatura alluvione del dam-break per un gran numero di dighe.

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