Le inondazioni figurano tra le principali categorie di disastri naturali per numero di morti e per danni economici (Munich RE, 2010) e, rispetto alle altre categorie, colpiscono il più elevato numero di persone (EM-DAT, 2012). Tra i bersagli del sistema elettrico, le inondazioni possono colpire le stazioni e le sottostazioni elettriche, gli impianti di generazione e di stoccaggio di energia, le linee di trasmissione e distribuzione, causando danni diretti e indiretti (e.g., blackout, brownout, danni alle strutture e ai tralicci, danni funzionali e alterazione del grado di protezione di componenti/macchine/apparecchi elettrici).

In questo contesto, gli impianti idroelettrici hanno una triplice valenza: sono potenziali bersagli di inondazioni naturali (e.g., incidenti NaTech: “Technological accidents triggered by Natural disasters”), possono laminare le piene dei corsi d’acqua o innescare inondazioni causate da incidenti (e.g., tracimazione, dam break). È prevista dalla normativa italiana (“Norme tecniche per la progettazione e la costruzione degli sbarramenti di ritenuta -dighe e traverse-“, Decreto del 26 giugno 2014) l’analisi dei principali fenomeni di rottura di dighe e traverse. Al fine di ridurre il rischio da inondazioni, sono messi in opera interventi di protezione strutturali (dighe per la laminazione delle piene, canali scolmatori, casse d’espansione, argini) e non strutturali, anche in aree urbane (Direttiva 2007/60/CE sulla valutazione e la gestione dei rischi da alluvioni).

Gli allagamenti delle sottostazioni elettriche sono tra i principali incidenti che causano l’interruzione dell’approvvigionamento elettrico. L’intensificarsi di tali eventi dovuto ai cambiamenti climatici è quantificabile, in prima approssimazione, incrementando del 20% il battente idrico atteso (in assenza di forzanti climatiche) nelle aree di pertinenza delle sottostazioni (Electricity North West Limited, 2017; Holmes, 2015).

Tra i pochi strumenti numerici dedicati alle inondazioni in ambiente urbano, la modellazione numerica SPH (“Smoothed Particle Hydrodynamics”) è un metodo di fluidodinamica computazionale lagrangiano particolarmente adatto alla simulazione di inondazioni 3D (anche in ambiente urbano), opere idrauliche di impianti idroelettrici, frane rapide, moto ondoso, rimozione di sedimenti da bacini idrici.

Il codice SPH SPHERA v.8.0 (RSE SpA) è validato sulla banca dati sperimentale riportata in Kim et al. (2015), che rappresenta due scenari di un’inondazione urbana da dam break. Si riportano anche i confronti con il modello numerico rappresentativo dello stato dell’arte e i vantaggi forniti da SPHERA.

Un modello di danno da allagamento delle sottostazioni elettriche, presentato con formulazione e sviluppi numerici originali, è integrato nel codice SPHERA. Si distingue il danno associato agli eventi di blackout dal danno alle sole componenti delle sottostazioni elettriche.

Si riporta un’applicazione innovativa e dimostrativa di SPHERA su un’inondazione 3D da dam break (diga di Alpe Gera) che interagisce con il bacino idroelettrico di Campo Moro e si propaga sui centri abitati del comune di Lanzada (Lanzada, Franscia, Tornadri e Ganda; provincia di Sondrio), determinando anche l’allagamento di due sottostazioni elettriche del centro abitato di Lanzada (con stima del danno associato). Si evidenziano alcune funzionalità innovative di questo tipo di modellazione: rappresentazione con un codice CFD (“Computational Fluid Dynamics”)-SPH 3D di un’inondazione da “dam break” per un caso studio reale su topografia complessa, come possibile catastrofe innescata da un incidente in una centrale elettrica di rilievo; rappresentazione con un codice CFD-SPH 3D di un’inondazione che si propaga simultaneamente su più centri abitati reali; applicabilità del modello di danno da allagamento delle sottostazioni elettriche ad un caso studio reale e complesso, con la rappresentazione di più sottostazioni elettriche nella stessa simulazione.

La catena modellistica basata sul codice SPHERA è costituita da programmi gratuiti. I codici sviluppati da RSE sono distribuiti gratuitamente su GitHub (GitHub Inc.; principale piattaforma per software