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della protezione civile nella scuola dell'obbligo
Il rischio idrogeologico
Indice
Ing. Francesco Napolitano
Ricercatore del Gruppo Nazionale Difesa Catastrofi Idrogeologiche del C.N.R.
Attività di Previsione e Prevenzione
del Rischio Idrogeologico
Si illustrano alcuni aspetti scientifici relativi al problema della previsione e prevenzione del rischio idrogeologico, intendendo per rischio idrogeologico il manifestarsi di eventi di frana e di inondazione che producono danni misurabili a persone e cose; a testimonianza dell'enorme impatto socio economico del rischio idrogeologico bastano pochi numeri: in Italia negli ultimi 80 anni ci sono state oltre 5.400 alluvioni e 11.000 frane, e 30.000 miliardi di lire di danni negli ultimi 20 anni.
Oltre alle frane e inondazioni sono comprese nella problematica più generale del rischio idrogeologico anche gli eventi antropici o naturali che provochino il degrado delle risorse idriche ed altri eventi naturali più peculiari (valanghe, nevicate intense, trombe d'aria, mareggiate. etc.).
Naturalmente c'è una sostanziale differenza, dettata dalle scale spaziali e temporali dei processi fisici coinvolti, nell'approccio scientifico finalizzato alla previsione ed alla prevenzione di frane e inondazioni:
Le attività di Protezione Civile sono: previsione, prevenzione, emergenza, soccorso e superamento dell'emergenza.
In particolare la previsione consiste nell'insieme delle attività dirette allo studio ed alla determinazione delle cause dei fenomeni calamitosi, alla identificazione dei rischi ed alla individuazione delle zone del territorio soggette ai rischi stessi.
La prevenzione consiste nelle attività volte ad evitare o ridurre al minimo la possibilità che si verifichino danni conseguenti agli eventi catastrofici sulla base delle conoscenze acquisite per effetto delle attività di previsione.
La legge prevede un complesso sistema di programmazione e di pianificazione articolato nella realizzazione di diversi programmi di previsione e prevenzione (dal livello nazionale, al livello regionale, fino al livello provinciale), programmi nazionali di soccorso e piani per l'attuazione delle conseguenti misure di emergenza per i diversi livelli amministrativi fino ai piani di emergenza comunali, anche se per questi ultimi la Legge non ne fa obbligo esplicito.
I programmi di previsione e prevenzione del rischio idrogeologico si inseriscono in un quadro legislativo molto complesso ed articolato, del quale è necessario tener conto nelle diverse fasi della programmazione per razionalizzare le attività. Gli interventi di Difesa del Suolo sono regolati dalla legge 18 maggio 1989, n. 183, "Norme per il riassetto organizzativo e funzionale della Difesa del Suolo", integrata dalla legge 3 agosto 1990, n. 253, "Disposizioni integrative alla legge 18 maggio 1989, n. 183". La legge 183/1989 suddivide i bacini idrografici ricadenti nel territorio nazionale in: bacini di rilievo nazionale, bacini di rilievo interregionale, bacini di rilievo regionale. Per ciascun bacino si deve predisporre il piano di bacino che è "lo strumento conoscitivo, normativo e tecnico-operativo mediante il quale sono pianificate e programmate le azioni e le norme d'uso finalizzate alla conservazione, alla difesa e alla valorizzazione del suolo e la corretta utilizzazione delle acque, sulla base delle caratteristiche fisiche ed ambientali del territorio interessato".
La legge 225/1992 fornisce alcune definizioni dei termini più correntemente utilizzati negli studi e nelle azioni di Protezione Civile. Tuttavia alcuni termini che fanno ormai parte del lessico comune sono talvolta utilizzati con intendimenti diversi e possono produrre qualche incertezza e qualche confusione. Pertanto riporto alcune definizioni per i termini più usati col fine di evitare equivoci sempre possibili.
Le aree potenzialmente interessate da fenomeni di tipo idraulico e geologico che potrebbero arrecare danno alle persone ed ai beni (inondazioni, frane, mareggiate, etc.) costituiscono le aree vulnerabili.
Ogni singola manifestazione del fenomeno temuto costituisce un evento.
In un'area vulnerabile possono essere identificati gli elementi a rischio, cioè le persone ed i beni che possono subire danni quando si verifica un evento.
La grandezza E definisce l'entità degli elementi a rischio, misurandoli in modo diverso a seconda della loro natura. Ad esempio E può esprimere il numero di persone a rischio o l'ammontare del valore economico dei beni monetizzabili presenti nell'area vulnerabile. Nel caso di beni ambientali, storici o culturali di rilevante interesse per i quali non è accettabile la monetizzazione, E può indicare il numero di beni che appartengono a categorie da identificare caso per caso. Il valore di E corrisponde al danno che si subisce in caso di perdita completa del bene.
Quando si verifica un evento, ciascun elemento a rischio può riportare un danno maggiore o minore in base alla propria capacità di sopportare tale evento. La vulnerabilità V esprime l'attitudine dell'elemento a rischio a subire danni per effetto dell'evento e più precisamente indica l'aliquota dell'elemento a rischio che viene danneggiata. V oscilla tra 0 (nessun danno) ed 1 (distruzione, perdita totale) ed è adimensionale.
Ad un determinato elemento a rischio possono competere, in funzione delle caratteristiche dell'evento, valori diversi sia di E che di V. In una inondazione, ad esempio, può variare la superficie dell'area interessata, e quindi l'effettivo numero di persone e la quantità dei beni colpiti, ovvero a seconda della dinamica del fenomeno può risultare più o meno agevole proteggere gli elementi a rischio.
E' evidente inoltre che a parità di condizioni sia E che V possono assumere valori numerici diversi in base a fattori puramente casuali, quali ad esempio il periodo dell'anno, il giorno della settimana e l'ora in cui l'evento si verifica.
Pertanto E e V possono essere trattate come variabili casuali.
In corrispondenza di ciascun evento per il singolo elemento può porsi
(1)
dove D rappresenta il danno espresso nelle stesse unità di misura di E.
In un periodo di t anni possono verificarsi Nt eventi e quindi il danno totale relativo a tale periodo è:
(2)
essendo 
il danno prodotto dall'i-esimo evento.
Nt è una variabile casuale definita per un assegnato periodo t.
Si indica come rischio Rt, relativo ad un determinato elemento a rischio e ad un prefissato valore di t, il valore atteso di Dt
(3)
ossia il danno che mediamente può subire l'elemento considerato in più anni. E' da notare che nella (3) il simbolo E[ ] rappresenta il valore atteso, o media.
Sotto particolari ipotesi, accettabili in molti casi pratici, si può dimostrare che:
(4)
dove 
è il valore medio della vulnerabilità dell'elemento a rischio ed Ht rappresenta la pericolosità, e cioè la probabilità di avere nel periodo t almeno un evento calamitoso.
La pericolosità Ht è strettamente connessa al periodo di ritorno T, che esprime l'intervallo di tempo nel quale l'evento si verifica in media una volta. Vale infatti la relazione:
(5)
La (4), che può essere considerata come l'equazione del rischio, consente di inquadrare in uno schema razionale le azioni di protezione civile volte alla difesa dal rischio idrogeologico, ed in particolare di comprendere meglio il significato delle azioni di previsione e prevenzione.
La previsione risulta infatti finalizzata ad individuare, per una assegnata tipologia di rischio, le aree vulnerabili, e, all'interno di queste, gli elementi a rischio e la loro vulnerabilità in modo da pervenire, nota che sia la pericolosità dell'evento, ad una stima del rischio su un prefissato orizzonte temporale.
La previsione è quindi una azione di tipo conoscitivo che deve fornire un quadro accurato e preciso delle aree vulnerabili e del rischio al quale sono sottoposte le persone ed i beni in esse presenti.
Le misure di prevenzione invece sono indirizzate alla riduzione del rischio nelle aree vulnerabili, e si concretizzano attraverso interventi strutturali per ridurre la probabilità che accada un evento, ed interventi non strutturali per ridurre il danno.
Il Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche ha sviluppato una indagine estesa a tutto il territorio nazionale per censire le inondazioni e le frane verificatesi nel periodo tra il 1918 ed il 1994. L'indagine, denominata AVI (Aree Vulnerate in Italia) è disponibile sia in Internet sia su CD-Rom. Questa indagine è di una importanza fondamentale perché nella quasi totalità dei casi un'inondazione si verifica in siti già colpiti in precedenza, e quest'informazione risulta preziosa per l'individuazione delle aree vulnerabili al rischio di inondazione, leggermente diverso è il caso delle frane, in quanto zone già colpite e adeguatamente protette difficilmente vengono colpite nuovamente (basti pensare al caso della Valtellina).
I programmi di previsione e prevenzione nazionale, regionali e provinciali sono i documenti programmatici che, sulla base della ricognizione delle situazioni di rischio presenti sul territorio, definiscono le azioni di Protezione Civile finalizzate alla riduzione del rischio. Essi devono costituire il punto di riferimento per la determinazione delle priorità e delle gradualità temporali degli interventi e per la identificazione dei fabbisogni finanziari.
Per ciascun tipo di rischio devono essere predisposti i relativi programmi.
Ovviamente farò riferimento alle linee guida per il rischio idrogeologico.
Il programma nazionale:
Alla attuazione dei programmi provvedono, per quanto di loro competenza, diversi Soggetti (Il Dipartimento di Protezione Civile, i Servizi Tecnici Nazionali, le Autorità di Bacino Nazionali, le Regioni e le Province), contribuiscono inoltre per la parte di loro competenza alcuni Enti subregionali, l'ANAS, l'ENEL, le FF.SS ed altri enti territoriali.
E' evidente che nel caso di specie dei programmi di previsione e prevenzione la politica dei due tempi (cioè la predisposizione, prima, di una completa e dettagliata ricognizione delle situazioni di rischio, e successivamente la programmazione degli interventi) appare poco efficace, sia per i ritardi che possono in tale prospettiva accumularsi, sia perché nei fatti in tutto il territorio nazionale la conoscenza del rischio idrogeologico, anche se non sempre sufficientemente organizzata, è ampia, e può consentire un primo livello di programmazione degli interventi.
Ne deriva la necessità di procedere per fasi successive, con una programmazione dinamica, che in una prima fase oltre a realizzare gli elaborati sulla base delle conoscenze disponibili, programmi anche le indagini e gli approfondimenti necessari ad una migliore conoscenza delle situazioni di rischio che possa servire da base per i successivi approfondimenti.
Questa esigenza di periodici aggiornamenti deriva anche dal fatto che il quadro del rischio idrogeologico subisce frequenti modifiche sia perché cambiano i livelli di antropizzazione e si realizzano sempre nuovi interventi di sistemazione, sia perché aumenta progressivamente il grado di conoscenza del territorio.
Pertanto il programma di previsione e prevenzione deve essere periodicamente aggiornato.
Per il rischio di inondazione i programmi di previsione e prevenzione possono articolarsi in due parti.
La prima parte deve fornire il quadro completo delle situazioni di rischio indicando i danni che potrebbero essere prodotti da un evento e la frequenza con la quale tale evento può verificarsi.
La seconda parte analizza gli interventi già previsti nell'ambito dei piani di bacino o di altre iniziative di difesa del suolo ed individua gli ulteriori interventi che sono necessari per ridurre il rischio.
La previsione del rischio di inondazione si concretizza nella elaborazione dei seguenti documenti tecnici:
La delimitazione delle aree inondabili deve avvenire per diversi valori della portata al colmo di piena.
Si potranno così distinguere le aree:
Qualora sia ritenuto opportuno per le particolari caratteristiche delle località considerate, possono essere delimitate anche le aree inondabili con estrema rarità caratterizzata da valori di T compresi tra T3 e T4 (aree a bassa probabilità, o pericolosità, di inondazione).
I valori di T1, T2, T3 e T4 da fissare in base ad una apposita normativa a livello nazionale, possono essere assunti pari a 30, 100, 300 e 1000 anni.
La valutazione delle portate di piena corrispondenti ai diversi valori di T può essere effettuata in base ai risultati ed alle procedure messe a punto dal GNDCI nell'ambito del progetto VAPI (Valutazione delle Piene in Italia). La metodologia proposta è di tipo statistico ed è stata applicata in gran parte del territorio nazionale, dove è quindi possibile associare direttamente con semplici operazioni un valore delle portate ad un fissato valore del periodo di ritorno T.
Sulla mappa delle aree inondabili dovranno essere inoltre indicate:
· gli attraversamenti dei corsi d'acqua a rischio di sormonto da parte della corrente o comunque in situazioni di pericolo,
· le ostruzioni in alveo, di qualunque natura esse siano,
· i tronchi d'alveo a rischio di sovralluvionamento e le zone di deposito,
· le chiaviche di attraversamento degli argini,
· le connessioni idrauliche nel caso delle aree a),
· le strutture poste esternamente all'alveo di piena ma a rischio di erosione o di alluvionamento.
La mappa delle aree inondabili va periodicamente revisionata ed aggiornata e in ogni caso non può avere una validità superiore a 10 anni.
Per la prevenzione dal rischio di inondazione e la conseguente riduzione del rischio possono essere attuati interventi sia di tipo strutturale per ridurre la probabilità che accada un evento, e sia di tipo non strutturale per ridurre il danno.
Gli interventi strutturali sono rappresentati dalle opere di sistemazione, compresa la loro manutenzione ed il ripristino in caso di danneggiamento.
Gli interventi non strutturali riguardano:
I piani di emergenza sono predisposti dai Prefetti anche sulla base dei programmi provinciali di previsione e prevenzione (art.14 L.225/1992). Pertanto i piani di previsione e prevenzione devono contenere gli elementi necessari per la redazione dei piani di emergenza.
Gli elementi necessari per la redazione dei piani di emergenza per il rischio di inondazione sono costituiti da:
I documenti relativi ai punti a), b) e c) sono contemplati nell'ambito dei piani di previsione. I punti d), e) ed f) riguardano più propriamente le attività di prevenzione.
Il rischio idrogeologico consente in molti casi, attraverso l'osservazione di precursori di evento, di indicare con un margine di errore accettabile la probabilità che in un orizzonte temporale ristretto (ore, giorni) si verifichi l'evento temuto.
Questa azione prende il nome di preannuncio per distinguerla dalla previsione tout court che si limita ad individuare tipologia e localizzazione dell'evento e prescinde dal tempo di accadimento.
Per essere efficace il preannuncio deve essere fatto con un anticipo, rispetto all'evento, tale da rendere disponibili tempi tecnicamente sufficienti per le azioni di emergenza.
Un sistema di preannuncio efficace deve in ogni caso garantire l'assenza di mancati allarmi e deve minimizzare i falsi allarmi.
Il preannuncio può essere particolarmente efficace nel caso di rischio di inondazione perché i precursori di evento sono facilmente misurabili e si manifestano con un anticipo che può essere anche molto ampio, e perché sono disponibili metodologie molto avanzate per la modellazione del fenomeno.
In linea di massima nei casi di bacini più grandi dove il preannuncio può avvenire con grande anticipo si possono utilizzare sensori idrometrici (misuratori di portata) e pluviometrici (misuratori di pioggia) e modelli che simulano la propagazione in alveo delle piene o la trasformazione degli afflussi in deflussi.
Per bacini più piccoli dove l'anticipo è minore si deve valutare l'opportunità di ricorrere a sensori radar per misurare le precipitazioni in quota ed a modelli meteorologici per prevedere le precipitazioni. In tal modo è, almeno in teoria, possibile un ulteriore anticipo del preannuncio ma a prezzo di una precisione minore.
Accanto ai sistemi di preannuncio specifici, indirizzati cioè ad un ben localizzato fenomeno, possono essere utilizzati sistemi di preannuncio che si limitino ad identificare e quindi a segnalare l'approssimarsi o il verificarsi di condizioni meteorologiche e/o pluviometriche potenzialmente pericolose ai fini del rischio idrogeologico.
Anche per il rischio di frana i programmi di previsione e prevenzione si articolano in due parti:
La tipologia degli elaborati è in gran parte analoga a quella prevista per il rischio di inondazione, fatte salve le ovvie differenze tra le due fenomenologie.
La previsione del rischio di frana prevede la realizzazione dei seguenti documenti:
Per un'analisi completa del rischio con costi accettabili è necessario procedere per livelli di approfondimento successivo. Ad ogni livello di indagine corrisponde una diversa scala di realizzazione della cartografia tematica ed un diverso grado di dettaglio dei dati e delle informazioni prese in esame.
La prevenzione del rischio comprende le attività volte ad evitare o ridurre al minimo la possibilità che si verifichino danni conseguenti agli eventi calamitosi anche sulla base delle conoscenze acquisite per effetto dell'attività di previsione.
I piani di prevenzione devono essere approntati per tutte le zone in cui il rischio risulti socialmente non tollerabile con priorità assoluta per le zone ad alto rischio.
Sono possibili in generale tre strategie di prevenzione:
Il piano di prevenzione deve prevedere dei sistemi di controllo e di preannuncio che consentano di individuare con sufficiente precisione la possibile evoluzione del fenomeno temuto verso una fase parossistica in modo da rendere possibile l'attivazione dell'emergenza.
Sono possibili due strategie di previsione a breve termine:
La causa di innesco principale delle frane sul territorio italiano è rappresentata dalle precipitazioni, per cui è su questo parametro che si possono basare, in prima analisi, i criteri di preannuncio.
Nel caso di fenomeni particolarmente a rischio è opportuno procedere all'effettuazione di studi specifici in modo da individuare, empiricamente o sulla base di modelli matematici, le "soglie" di spostamento per la previsione degli eventi parossistici o comunque delle "soglie" di spostamento tollerabile in relazione alla vulnerabilità e al valore degli elementi a rischio.
Il Contributo della Ricerca Scientifica
nella difesa del suolo
Il rischio idrogeologico in Italia ha un notevole impatto nella nostra Società: 5.400 alluvioni e 11.000 frane negli ultimi 80 anni, 30.000 miliardi di lire di danni negli ultimi 20 e oltre 100 vittime negli ultimi 3 anni.
Il Dipartimento della Protezione Civile della Presidenza del Consiglio dei Ministri ha provveduto a costituire presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche dei Gruppi di Ricerca che sviluppano, sotto il profilo della ricerca di base ed applicata, della modellistica e delle indagini di campo, le materie e le problematiche di interesse della Protezione Civile; il Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche è deputato a svolgere ricerche nel campo del rischio idrogeologico e della difesa del suolo.
Il riconoscimento delle aree che sono state colpite da inondazioni nel nostro Paese è stato oggetto da parte del GNDCI di un'analisi molto approfondita che ha portato ad individuare sia la vastità che la ricorrenza del fenomeno. Sono stati sviluppati studi che consentono di delimitare l'estensione di eventuali inondazioni a seguito di eventi meteorologici estremi.
Alcuni progetti di ricerca del Gruppo più interessanti ai fini della difesa del suolo sono il progetto AVI (Aree Vulnerate Italiane) ed il progetto VAPI (Valutazione delle massime Piene in Italia), indispensabili per l'individuazione geografica delle zone vulnerate e per l'entità degli eventi estremi che possono interessare le stesse zone.
Il Progetto Speciale AVI ha avuto come obiettivo l'individuazione delle aree a rischio idrogeologico mediante la raccolta delle informazioni disponibili circa le aree storicamente vulnerate da calamità geologiche (frane) ed idrauliche (piene). Tra i risultati attualmente disponibili vi sono: una relazione di sintesi; dei rapporti regionali; un archivio contenente le informazioni censite dal progetto; gli elenchi delle località colpite sia per regione che per data; immagini con la distribuzione degli eventi; elenchi di eventi storici; cartografie dei dissesti. E' possibile prelevare dal sito del GNDCI (http://www.gndci.pg.cnr.it/) l'archivio digitale AviBase, che contiene informazioni relative agli eventi censiti dal Progetto AVI e un pacchetto software che permette l'interrogazione, la gestione, l'eventuale aggiornamento oltre che la restituzione in forma grafica dei dati in archivio.
La difesa dalle inondazioni è un importantissimo problema che permette di utilizzare e sviluppare temi interdisciplinari di grande interesse per l'Idrologia e l'Idraulica, di fornire un quadro di riferimento per molti argomenti che vengono trattati in diversi insegnamenti universitari e di sottolineare la forte ricaduta della Ricerca Scientifica sulla Società.
L'esondazione di un corso d'acqua può essere contrastata con opere che consentono di regolare i deflussi limitando le piene a valori prefissati, ovvero con opere d'invaso o di scolmo.
Accanto a questi mezzi, detti "strutturali", si sono sviluppati a partire dagli anni settanta, grazie all'avanzamento dell'elettronica, dell'informatica e della modellistica matematica, anche mezzi non strutturali idonei non a contrastare l'esondazione ma a mitigarne gli effetti. In altre parole a fronte delle obiettive difficoltà di migliorare il grado di sicurezza attraverso le difese tradizionali, le nuove sorgenti di acquisizione, trasmissione, elaborazione ed informazione, che possono consentire la previsione ed il preannuncio di un evento eccezionale con un determinato anticipo con conseguente allarme ad una popolazione preparata, rappresentano la via non strutturale per raggiungere una significativa mitigazione del rischio. Inoltre, perseguire questa strada significa impegnarsi in programmi di ricerca di idrologia, idrometeorologia, dinamica fluviale, costruzioni idrauliche, calcolo numerico, ricerca operativa, tutti finalizzati ad opere di ingegneria del territorio con fini diversi dal controllo delle piene.
Il riferimento legislativo attuale va ricercato principalmente nella Legge 225/92: "Istituzione del Servizio Nazionale della Protezione Civile" e nella Legge 193/89 "Norme per il riassetto organizzativo e funzionale della difesa del suolo".
I programmi di previsione, previsti dalla Legge 225/92, a livello provinciale, regionale e nazionale sono predisposti rispettivamente dalle Province, dalle Regioni e dal Dipartimento della protezione civile, che possono avvalersi delle attività svolte dalle Autorità di bacino nazionali, interregionali e regionali.
Il programma di previsione del rischio di inondazione può essere costituito da:
Il censimento delle aree a rischio di alluvione può basarsi sui risultati e sui documenti informatizzati, elaborati nell'ambito del progetto AVI (Aree Vulnerate Italiane), disponibile presso la Presidenza del G.N.D.C.I.. Per quanto riguarda la valutazione delle piene, il G.N.D.C.I. ha preparato un rapporto sui metodi di valutazione delle piene, allo scopo d fornire una guida ai criteri ed ai procedimenti più idonei. Nell'ambito di tale rapporto, che ha carattere metodologico, è stato previsto un programma nazionale operativo di valutazione delle portate di piena, corrispondente ad assegnati periodi di ritorno, per i corsi d'acqua italiani (Progetto VAPI). Lo studio è basato sull'analisi statistica, a base regionale, dei massimi annuali delle piogge di breve durata e delle piene osservate dal Servizio Idrografico, utilizzando in maniera ottimale l'informazione idrometrica disponibile. Esso fornisce non solo una guida, ma anche un supporto operativo, attraverso l'elaborazione di migliaia di dati, a singoli studi e progetti a scala di bacino.
Le mappe delle aree inondabili costituiscono l'elaborato tecnico preliminare, indispensabile per la programmazione e la pianificazione degli interventi, ed, in particolare, per la redazione del Piano di Emergenza. Esse sono formate da un insieme di elaborati grafici redatti su base cartografica di sufficiente dettaglio (a scala non inferiore a 1:5000) accompagnati da relazioni illustrative ed, eventualmente, da carte di sintesi.
La mappatura delle aree inondabili viene fatta attraverso modelli idrodinamici, in genere monodimensionali, della simulazione numerica della propagazione dell'onda di piena e attraverso modelli di esondazione per la simulazione dell'allagamento di zone ove sia notevole l'espansione laterale della piena.
Il GNDCI ha preparato rapporti metodologici riferiti a casi tipici e di guida alla mappatura come il caso della simulazione dell'inondazione in ambiente urbano, con particolare riferimento alla città di Firenze.
La classificazione delle aree inondabili in base al danno potenziale, preliminare alla valutazione del rischio, richiede il catalogo degli elementi a rischio, possibilmente di tipo informatico, facilmente consultabile ed aggiornabile. Gli elementi a rischio devono essere identificati in maniera opportuna su mappe tematiche in scala adeguata.
Il GNDCI ha preparato il Rapporto tematico: "Valutazione economica degli interventi di difesa dalle piene", ed inoltre un documento preliminare "Linee guida per la stesura dei programmi di previsione delle alluvioni", di supporto per l'attività di coordinamento da parte del Dipartimento di protezione civile.
Il piano si articola in fasi che vanno realizzate non necessariamente in sequenza, ma correlate in un processo interattivo fra di loro: previsione e valutazione del rischio, programmazione degli interventi, e progettazione degli interventi.
La fase di programmazione degli interventi è basata sulla valutazione della gravità degli squilibri tra il rischio prevedibile allo stato attuale ed il rischio ritenuto accettabile per una data tipologia di utilizzazione del territorio. In tale fase, al fine di ridurre gli squilibri individuati, si dovranno indicare gli obiettivi, le finalità e le direttive, a cui devono uniformarsi sia gli interventi strutturali (cioè la sistemazione idrogeologica del versanti, e la sistemazione idraulica dei corsi d'acqua, la manutenzione ordinaria ed il ripristino della funzionalità delle opere), sia gli interventi non strutturali (cioè la regolamentazione d'uso delle aree inondabili, la normativa di protezione degli edifici e la pianificazione degli interventi di emergenza). Gli interventi strutturali tendono a ridurre la probabilità di pericolo ed aumentano la sicurezza ordinaria delle aree limitrofe ai corsi d'acqua. Tuttavia la politica tradizionalmente adottata per la difesa dalle piene fluviali, basata su interventi strutturali di tipo passivo cioè su sistemi di arginatura accoppiati ad un miglioramento della capacità idraulica degli alvei, si è rivelata un sistema rigido ed antieconomico rispetto agli eventi più rari e purtroppo più catastrofici. Per di più a seguito degli eventi alluvionali si verifica una sistematica prevaricazione degli interventi straordinari che risponde ad esigenze spesso locali, di interventi urgenti di delimitazione d'alveo e di ripristino della funzionalità delle opere esistenti. A causa dello sviluppo intensivo degli insediamenti civili e produttivi nelle aree inondabili, si determina una tendenza a crescere nel tempo dei danni provocati dagli eventi critici.
La distanza fra i fabbisogni economici necessari e le risorse finanziarie disponibili continua a crescere, sicché si impone la necessità di una scelta, ovvero di una politica di pianificazione non solo degli interventi strutturali, ma anche di interventi non strutturali, per ridurre l'entità del danno provocato dal singolo evento critico, piuttosto che diminuire oltre un certo limite la sua probabilità di verificarsi. Si fa via via più chiara la necessità di interrompere il circolo vizioso sopra descritto e di imboccare finalmente la strada di una politica basata sulla programmazione, pianificazione ed attuazione di interventi organici di tipo sia strutturale sia non strutturale.
Fondamentale è il ruolo delle Autorità di bacino idrografico, sia al fine di realizzare una corretta politica di programmazione sia al fine di attuare la regolamentazione d'uso delle aree inondabili con l'indicazione delle zone da assoggettare a speciali vincoli, prescrizioni e norme, in rapporto alle probabilità di pericolo di inondazione.
Poiché, come già detto, la sicurezza assoluta non è possibile e la comunità deve imparare a convivere con il rischio, quando in pericolo è la vita di persone o di intere comunità, risultano indispensabili i Piani di emergenza, previsti dalla legge 225/92.
I Piani di emergenza da rischio di alluvione sono costituiti, essenzialmente, da:
Gli scenari di evento individuano le possibili modalità di inondazione e quelle porzioni delle aree dichiarate inondabili che in ciascun scenario possono essere sommerse, gli indicatori di evento ed i punti di controllo finalizzati al riconoscimento dello scenario in corso di evento, alla dichiarazione di uno stato di emergenza ed i punti critici da sorvegliare in emergenza.
Il riconoscimento delle situazioni a rischio consente di organizzare il servizio di emergenza, individuando le azioni e le attività delle strutture di protezione civile.
La fase di emergenza riguarda le attività finalizzate alla salvaguardia della vita umana, dei beni e delle attività produttive, al soccorso alle popolazioni.
L'affidabilità di un sistema di preannuncio delle piene riveste un ruolo determinante nei piani di emergenza. E' questo uno degli argomenti dove negli ultimi anni si sono concentrate le maggiori attenzioni dei ricercatori di ogni Paese.
Il preannuncio richiede un sistema sperimentale di acquisizione dati in tempo reale ed un modello matematico di stima delle portate. La struttura di un completo sistema sperimentale si basa su reti di misura e teletrasmissione dati di precipitazione puntuale, di altezza idrometrica e di grandezze meteorologiche al suolo (ottenibili tramite radar meteorologico per la stima della distribuzione spaziale delle precipitazioni, o da satellite geostazionario per una visione a grande scala del movimento e della struttura del sistemi nuvolosi).
Tuttavia problemi connessi con la struttura del sistemi orografici e problemi di costo possono precludere l'impiego del radar meteorologico.
I modelli di previsione in tempo reale si sono ampiamente evoluti negli ultimi anni verso un modulo di base di tipo concettuale, con rappresentazione esplicita ma semplificata dei principali processi fisici in gioco, combinato con un modulo, talvolta deterministico talvolta stocastico, che consente la correzione delle previsioni da effettuare al tempo corrente sulla base degli errori di previsione commesso nei tempi precedenti.
Il GNDCI, oltre alla consueta attività scientifica (i cui temi sono stati delineati brevemente precedentemnte), nel prossimo triennio si occuperà anche di due temi estremamente importanti, che rappresentano dei passi cruciali per la formazione della cultura dell'esposizione al rischio del paese. Uno di essi è il trasferimento delle conoscenze al mondo professionale e della componente tecnica delle strutture di pianificazione e gestione del territorio: negli ultimi anni si è prodotto uno forzo importante per portare nel circuito dell'informazione tecnica diffusa, sia in termini di pubblicazione su riviste non disciplinari a larga diffusione, sia in termini di rete, i principali risultati; ne è risultato che è paradossalmente più semplice raggiungere la cultura del grande pubblico e della componente politica delle amministrazioni centrali e periferiche, piuttosto che la componente tecnica e tanto meno quella amministrativa delle stesse; lo sforzo di divulgazione deve essere continuato, ma deve essere migliorata la penetrazione nel mondo tecnico e professionale;
L'altro tema è la pratica realizzazione di quanto prevede la Legge 225/92, infatti la redazione dei programmi di previsione e prevenzione e dei piani di emergenza previsti procede in modo diseguale nelle varie aree del Paese, sia perché è diverso lo stato di attuazione sia perché diverse sono le procedure utilizzate.
Le ragioni di questa scarsa omogeneità sono molteplici, tra queste:
Anche il recente decreto legge 180/1998 ha molti punti in comune con la legge 225 e dovrebbe imprimere una positiva accelerazione nel conseguimento di alcuni degli obiettivi da essa previsti. Non è tuttavia da escludere che le differenze tra le varie aree geografiche possono aumentare, rendendo più acuto il divario già esistente. In questo scenario l'attività del Gruppo può risultare molto utile attraverso il potenziamento e la razionalizzazione delle numerose iniziative già intraprese.
Un caso esemplare e di straordinaria rilevanza è dato dalla definizione del modello di intervento nella gestione dell'emergenza. Occorre infatti definire in modo unitario le fasi in cui articolare l'intervento, le modalità di attivazione e disattivazione delle varie fasi a seconda dello scenario di evento temuto, e della rete di monitoraggio esistente, delle strutture tecniche immediatamente operative, dei modelli di simulazione disponibili. Carattere prioritario riveste l'utilizzazione ottimale ai fini della protezione civile della rete attuale di telemisura del Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale, individuando per ciascuno strumento i valori soglia per i diversi scenari.
Alla luce di queste considerazioni si ritiene che il GNDCI debba operare nel prossimo triennio cercando di conseguire i seguenti obiettivi:
Alcune considerazioni sul Preannuncio Meteoorologico, Pluviometrico ed Idrometrico
Premessa
Il problema della previsione degli eventi geofisici più gravosi (e.g. inondazioni) ed il conseguente preannuncio alle autorità competenti, prospetta attualmente un passaggio cruciale dalla scala tipica dei processi meteorologici a quella dei processi idrometeorologici, la scala di bacino. L'estensione dei bacini, infatti, condiziona in maniera determinante il tipo di previsione possibile del rischio idrogeologico del territorio.
La conoscenza delle caratteristiche plano-altimetriche dei bacini oggetto delle previsioni risulta fondamentale per la determinazione delle procedure scientifiche da utilizzare ai fini del preannuncio in tempo reale degli eventi calamitosi.
Con l'intento di inquadrare in maniera organica il problema, di seguito, si riportano alcune considerazioni in tema di valutazione del rischio, preannuncio in tempo reale e elaborazioni da compiere sulle informazioni a disposizione.
Valutazione del rischio
Una corretta gestione della emergenza per il rischio di inondazione richiede:
Riguardo al primo punto, la valutazione del rischio si concretizza nell'acquisizione di una serie di elaborati prodotti nell'ambito dei programmi di previsione e prevenzione. In particolare:
Riguardo al secondo punto la valutazione si concretizza sulla previsione, osservazione diretta e sulla misura di diversi fenomeni concatenati quali:
La conoscenza delle condizioni meteorologiche, nonché delle precipitazioni atmosferiche, sono la base di partenza per qualunque programma di previsione e di preannuncio in tempo reale. Ai fini della gestione dell'emergenza interessano solo gli strumenti che funzionano in telemisura e che sono quindi in grado di trasmettere in tempo reale le misure effettuate ad una centrale remota di raccolta dati.
La previsione delle altezze di precipitazione al suolo può avvenire attraverso l'uso di:
Per quanto concerne le condizioni di deflusso in alveo, la misura dei livelli idrici e la conseguente valutazione indiretta delle portate avviene attraverso la rete idrometrica del Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale, integrata da alcuni strumenti gestiti dalle Regioni e da altri Enti locali. Solo alcuni di questi strumenti sono in telemisura e sono quelli di maggiore interesse ai fini della gestione dell'emergenza.
La previsione dei deflussi può essere fatta sulla base di modelli di trasformazione afflussi - deflussi che utilizzano le misure di precipitazione, o attraverso modelli che simulano la propagazione dell'onda di piena ed utilizzano le misure dei livelli idrici nelle sezioni idrometriche di monte. Nel secondo caso la previsione avviene con un anticipo minore ed è, quindi, efficace ai fini dell'emergenza solo nel caso di bacini molto grandi.
La previsione dei deflussi può essere fatta anche utilizzando, nei modelli afflussi - deflussi, le piogge previste in luogo di quelle misurate. In tal caso la previsione dei deflussi si effettua con maggiore anticipo, ma la sua incertezza diventa maggiore.
L'osservazione diretta, invece, è lo strumento principale per conoscere come evolve l'inondazione delle aree a rischio.
La previsione circa l'approssimarsi e lo sviluppo del fenomeno può avvenire attraverso l'uso di modelli matematici basati sulla risoluzione in domini mono o bidimensionali delle equazioni di De Saint Venant.
Gestione dell'emergenza e preannuncio
Si possono individuare tre fasi distinte nella gestione dell'emergenza:
L'attivazione della fase di preallerta è basata sulle osservazioni e previsioni meteorologiche e previsioni delle precipitazioni. Per queste ultime è necessario fissare una opportuna soglia (precursore di evento) che definisca, per un fissato intervallo temporale t ed una fissata superficie A, il valore delle altezze di pioggia hs oltre il quale è opportuno attivare la fase di preallerta (a titolo di esempio per t = 6 si può porre per A = 400 Km2, hs = 50 mm; per A = 800 Km2, hs = 43 mm).
A questo scopo occorre valutare da un parte la compatibilità idrologica delle previsioni dei campi di pioggia forniti da modelli di previsione meteorologica (LAM), dall'altra l'attendibilità delle previsioni da essi desumibili in termini di portate di piena.
Il superamento della soglia suggerisce l'attivazione della fase di preallerta.
L'Attivazione della fase di allerta è basata sull'attività del servizio di vigilanza che effettua vigilanza strumentale e diretta. Poichè le attività sono molteplici è necessario articolare il discorso a seconda del fenomeno di interesse e delle modalità di analisi utilizzate.
Nei confronti delle misure pluviometriche, per ciascun telepluviometro deve essere predisposta una tabella o un grafico che associ ad ogni durata t il valore della altezza di pioggia critica hc (soglia) che suggerisce l'attivazione della fase di allarme. Ad ogni lettura strumentale si dovranno calcolare le altezze di pioggia cadute nell'ultima mezz'ora, nell'ultima ora e così via fino ad almeno 48-72 ore prima e confrontarle con i rispettivi valori di hc.
Il discorso è del tutto analogo per le misure idrometriche, con la sola differenza che in questo caso basta fissare un unico livello soglia, perchè interessa un valore istantaneo e non quello cumulato su vari intervalli come nel caso delle piogge.
Per la previsione delle precipitazioni e dei livelli idrici, si dovranno considerare scenari futuri, facendo previsioni per le T ore successive. I valori soglia saranno però più alti di quelli relativi alle misure perché c'è l'incertezza legata alla previsione e c'è comunque un anticipo che consente maggiori approfondimenti.
Le soglie devono essere fissate da chi gestisce il sistema di preannuncio.
L'osservazione diretta dei livelli idrici deve fondarsi sull'indicazione, nei vari punti di osservazione, delle quote di riferimento (livelli di guardia) al di sopra del quale far scattare la fase di allarme.
La fase di allerta può cessare quando tutte le misure e/o le previsioni che l'avevano suggerita indicano che si è tornati stabilmente al di sotto dei valori critici.
La fase di allarme si basa sulla attività dei servizi di vigilanza e di piena. Il primo opera in modo del tutto analogo a quanto fatto per attivare la fase di allerta, con la differenza che le soglie saranno nei vari casi significativamente più alte.
Il servizio di piena invece fornirà valutazioni circa il deflusso delle acque. Non è opportuno in questo caso definire uno schema operativo unico perché sono proprio le valutazioni soggettive, basate sull'esperienza e la conoscenza dei siti ad avere il ruolo decisivo.
La disattivazione della fase di allarme avviene quando tutte le osservazioni, le misure e le previsioni che ne avevano suggerito l'attivazione rientrano stabilmente al di sotto dei livelli critici.
Può essere utile in conclusione un sintetico riepilogo degli adempimenti preliminari che sono necessari per mettere a punto la complessa attività di preannuncio fin qui descritta.
1) si devono fissare i precursori di evento, che associno, per un fissato orizzonte di previsione, l'altezza di precipitazione e la superficie dell'area interessata;
2) dalla lettura in tempo reale dei pluviometri si devono costruire le curve (o le tabelle) che indichino per le piogge cumulate in t ore, con t compreso tra 30 minuti e 48-72 ore, i valori soglia (associati a tempi di ritorno caratteristici) per l'attivazione delle fasi di allerta e di allarme;
3) dalla lettura degli dei teleidrometri si devono fissare i valori dei livelli idrici di soglia per attivare le fasi di allerta e di allarme;
4) tramite adeguati modelli di preannuncio delle precipitazioni si devono costruire gli andamenti delle stesse riferite all'intervallo di previsione T che si pensa di utilizzare;
5) tramite modelli di preannuncio dei livelli idrometrici si devono fissare i livelli idrici di soglia per l'allerta e l'allarme.
Naturalmente, tutti i precursori di evento possono essere modificati sulla base dei risultati sperimentali derivanti dalla progressiva e sistematica messa a punto dell'intera procedura.
Elaborazioni necessarie per la valutazione del rischio di inondazione
Ai fini della valutazione del rischio di inondazione (predisposizione di mappe delle aree inondabili), naturalmente, è prioritaria la conoscenza georeferenziata del territorio in esame in scala appropriata.
Basandosi su una corografia generale devono essere individuati:
La delimitazione delle aree inondabili dovrà avvenire per diversi valori della portata al colmo di piena.
Si potranno così distinguere le aree (con T1£ T2£ T3):
La valutazione delle portate di piena corrispondenti ai diversi valori di T può essere effettuata in base ai risultati ed alle procedure messe a punto dal GNDCI nell'ambito del progetto VAPI (Valutazione delle Piene in Italia). La metodologia proposta è di tipo statistico ed è stata applicata in gran parte del territorio nazionale, dove è quindi possibile associare direttamente con semplici operazioni un valore delle portate ad un fissato valore del periodo di ritorno T. Nelle zone in cui il progetto VAPI non è ancora concluso, è necessario sviluppare uno studio idrologico specifico.
All'aumentare della superficie dei bacini esaminati e del corrispondente tempo di corrivazione, si farà riferimento a diversi preannunci, ed in particolare: