Analisi stocastica delle condizioni di efficienza del drenaggio superficiale nella gestione del rischio di allagamento nelle aree urbane

Abstract

Gli allagamenti in aree urbane si verificano con una certa frequenza anche in seguito ad eventi di precipitazione meno severi (intensi) dell’evento di progetto con cui sono state dimensionate le reti di fognatura. Le caditoie sono, in questi casi, i nodi critici: l’efficienza del drenaggio superficiale è assicurata solo quando la loro progettazione, posizionamento e manutenzione è effettuata a regola d’arte. Assumendo il corretto dimensionamento, posizionamento e manutenzione periodica delle caditoie, l’ulteriore fonte di incertezza sul grado di funzionamento delle stesse, risiede in imprevedibili effetti di ostruzioni dovute ad esempio alla presenza di macchine, o di altro materiale non rimovibile durante gli interventi di manutenzione programmati. Nella letteratura scientifica internazionale gli studi sperimentali rivolti alla valutazione del grado di ostruzione delle caditoie sono limitati (Gomez et al., 2013) e la definizione di leggi di efflusso specifiche per condizione di ostruzione non è ancora del tutto risolta. La valutazione del rischio di allagamenti in aree urbane, diviene pertanto un processo molto complesso se si considerano tutti i fattori di incertezza che influenzano sia le precipitazioni (Aronica et al., 2012) sia lo stato di funzionamento del sistema di drenaggio superficiale. La presente memoria è indirizzata all’analisi delle condizioni di efficienza del drenaggio superficiale utilizzando un modello idraulico di simulazione degli allagamenti in ambiente. Il modello idraulico FLURB-2D è stato originariamente sviluppato per simulare la propagazione bidimensionale di allagamenti su pianure alluvionali (Aronica & Lanza, 2005) e nella versione attuale consente includere il comportamento idraulico delle caditoie mediante specifiche leggi di efflusso (Palla et al., 2013). Il modello viene implementato su di un’area di studio della città di Genova dove è stata condotta una campagna di misura per rilevare tipologia, dimensioni e condizioni di funzionamento di ciascuna caditoia. L’analisi è stata condotta usando come input ietogrammi sintetici (eventi) ricavati attraverso analisi statistiche bivariate basate a) sull’utilizzo della teoria delle copule per modellare la correlazione tra le caratteristiche dei singoli eventi (durata e altezze), b) sulla definizione di curva cumulata adimensionalizzata per descrivere la distribuzione temporale delle altezze di pioggia all’interno di ogni singolo evento descritta statisticamente tramite la distribuzione Beta. Inoltre per ciascun evento di precipitazione, sono stati simulati stocasticamente scenari di efficienza della rete, caratterizzati da diversi gradi di ostruzione delle caditoie. In particolare gli scenari di efficienza della rete sono stati generati stocasticamente variando il grado di ostruzione di ciascuna caditoia secondo specifiche distribuzioni di probabilità stimate sulla base del rilievo e della posizione rispetto alla rete di drenaggio. A titolo di esempio, in Figura 1, sono riportate le mappe dei massimi tiranti idrici osservati per l’evento sintetico con T = 10 anni per scenari di efficienza delle caditoie caratterizzati da ‘Caditoie libere’; ‘Caditoie osservate’ (corrispondente alle condizioni effettive osservate durante un rilievo condotto nell’area di studio) e ‘Caditoie ostruite’. Nello scenario ‘caditoie osservate’ il 5% delle caditoie risultano completamente ostruite, il 10% parzialmente ostruito, generalmente con un’occlusione che occupa la metà della superficie della caditoia ed il restante 85% delle caditoie risultano completamente libere. La mappa relativa allo scenario ‘Caditoie ostruite’ evidenzia la posizione di un’area depressa localizzata nel quadrante sud-ovest del dominio (area rossa illustrata in Figura 1). Le differenze tra i due scenari di funzionamento ‘Caditoie libere’ e ‘Caditoie osservate’ sono limitate, ed è possibile individuare un