B.5 - Piene dei fiumi alpini

Parternaraito e coordinatore

Partner:
DREAL Rhône-Alpes, Regione Piemonte, Regione autonoma Valle d'Aosta, Canton du Valais.

Coordinatore: Secondo Barbero - ARPA Piemonte
email: s.barbero@arpa.piemonte.it

Obiettivi

Per i grandi fiumi alpini, l'obiettivo è di migliorare i sistemi integrati di previsione delle piene in tempo reale, esistenti o in progetto, per aiutare i servizi operativi a prendere le decisioni. Il tempo di previsione che si intende raggiungere è di circa 24-48h per i bacini di 5000-10000 km² (es: il fiume Isère a Grenoble con 5720 km², il fiume Rodano al Lago Léman con 5220 km²), e di 12-24 ore per i bacini più piccoli di 1000-3000 km² (es: gli affluenti del fiume Po in Piemonte e in Valle d'Aosta).

Descrizione delle azioni

B.5.1. Sviluppo e miglioramento dei sistemi di previsione delle piene dei fiumi alpini

Fase 1 : Scambi di dati

  • redazione di un protocollo di scambio
  • tempo reale: implementazione di un'area FTP sicura per lo scambio dei dati idrometrici e meteorologici
  • studi statistici: confronto tra metodi di stima dei tempi di ritorno (GRADEX, VAPI)

Fase 2: Implementazione o miglioramento di modelli idrologici

  • Influenza dei rilievi montuosi sulle altezze di precipitazione nei bacini idrografici
    La stima delle precipitazioni nei bacini idrografici è tuttora soggetta ad una grande
    incertezza in particolare legata alla presenza di rilievi montuosi. L'obiettivo di questa azione è quello di sviluppare degli strumenti per una interpolazione dei campi di pioggia in zone montuose che sia robusta ed affidabile. Tali strumenti saranno principalmente basati sulle reti di monitoraggio al suolo e terranno conto dei modelli digitali di terreno e la classificazione della situazione meteorologica
  • Integrazione delle opere idrauliche a scopo idroelettrico
    Esistono numerose opere idroelettriche su tutto l'arco alpino. L'immagazzinamento
    dell'acqua nei serbatoi artificiali e le derivazioni verso gli utilizzatori giocano un ruolo
    importante nella regolazione delle portate dei corsi d'acqua. Durante le piene maggiori dei grandi fiumi alpini, la gestione delle opere è principalmente finalizzata a garantirne la
    sicurezza, e nella maggior parte dei casi non influenzano le piene medesime. Viceversa,
    quando solo alcuni sottobacini sono in piena, la corretta conoscenza delle politiche di
    gestione delle opere risulta fondamentale per la previsione, tramite modellazione idrologica, della piena a valle. Gli impianti sono composti da opere molto differenti (prese, sbarramenti, derivazioni, ...) con impatti più o meno marcati. L'obiettivo è quindi quello di trovare l'architettura del modello ottimale, miglior compromesso tra semplicità, robustezza e capacità di rappresentazione degli impatti sulle portate. Saranno analizzate differenti architetture del modello idologico (rappresentazione individuale di tutte le opere, rappresentazione individuale delle opere principali e globale di quelle minori, ...) su una parte del bacino dell'Isere (es: l'alto Isère a Tarentaise) per poi definire una soluzione ottimale da generalizzare all'intero bacino.
  • Simulazione dell'accumulo e della fusione nivale
    Il regime idrologico nivale, con accumulo invernale e fusione primaverile ed estiva, è un
    parametro molto importante per il regime dei corsi d'acqua alpini. L'accumulo della
    copertura nevosa può rappresentare un fattore di attenuazione del rischio di piena,
    diminuendo l'effettivo apporto di volume di precipitazione liquida, ovvero aggravante in caso di un riscaldamento rapido o di un episodio di pioggia sulla neve accumulata che causano una fusione accelerata del manto con la formazione di piene impreviste.
    L'evoluzione del manto nevoso può essere rappresentata dalla modellazione idrologica sia con metodi semplificati (es: gradi-giorno) sia con approcci più sofisticati (es: bilancio
    energetico completo). Analogamente a quanto previsto per le opere idrauliche, l'obiettivo è quello di trovare una metodologia di rappresentazione ottimale dell'evoluzione del manto nevoso a passo sub-giornaliero, miglior compromesso tra semplicità, robustezza e capacità di rappresentazione degli impatti sulle portate.
    L'approccio a gradi-giorno sarà verificato in termini sia globali sia semi-distribuiti per fasce di altitudine. L'approccio del bilancio energetico si avvarrà di modelli esistenti come:
    - CROCUS: neve multistrato, semi-distribuito per fasce d'altitudine e massiccio montuoso (Météo France);
    - FEST-WB: monostrato, distribuito (Politecnico di Milano).
    - SRAM: semidistribuito (Valle d'Aosta)
    Le analisi saranno effettuate sulle parti di bacino le cui portate sono meno influenzate da altri fenomeni e regolazioni (es: bacino di Dorons sul massiccio della Vanoise sull'Isère; piccoli bacini montani a monte degli invasi idroelettrici) per poi definire una soluzione ottimale da generalizzare all'intero bacino.
  • Accoppiamento operativo tra modelli idrologici ed idraulici
    Molti dei principali fiumi alpini hanno un sistema di arginature almeno nella loro parte
    valliva. Tuttavia, la possibilità di prendere in conto il ruolo degli argini e la loro rottura
    durante la propagazione delle piene, pone significative difficoltà.
    L'utilizzo di modelli idraulici che includono le zone inondabili permette di comprendere
    meglio questi fenomeni, tuttavia il loro utilizzo operativo rimane soggetto a forti limitazioni. L'obiettivo è dunque quello di condurre una riflessione per un nuovo modello sulla base dei risultati del modello idraulico Carima' sulla piana di Grésivaudan.

Fase 3 : Gestione delle incertezze nella previsione

  • a) Utilizzo delle previsioni meteorologiche probabilistiche
    L'anticipo previsto da 12 a 48h per i bacini idrografici considerati comporta l'utilizzo delle
    previsioni meteorologiche. L'incertezza di queste gioca un ruolo importante nella catena
    previsionale idro-meteorologica. L'obiettivo dell'azione è quello di valutare l'apporto che una previsione meteorologica probabilistica ha nella previsione operativa delle piene.
    L'aspetto probabilistico verrà affrontato con due metodologie:
    - le previsioni di insieme. Sulla base delle previsioni di insieme europee o nazionali, si condurrà un'analisi delle prestazioni dei modelli relativamente alle variabili utili ai fini idrologici come le precipitazioni e la quota neve.
    - la previsione quantitativa delle precipitazioni dal metodo degli 'analoghi'
    Il metodo degli analoghi si basa sull'ipotesi che due situazioni sinottiche simili devono produrre degli effetti locali comparabili. Le previsioni delle situazioni sinottiche derivanti da più modelli meteorologici saranno confrontate a situazioni passate analoghe, questo permetterà di quantificare la loro incertezza in modo probabilistico. Questo metodo è già stato utilizzato in modalità operativa sul bacino dell'Isere per la previsione delle piogge
    giornaliere. L'obiettivo è quello di applicare il metodo per la previsione delle piogge cumulate di 6 e 12 ore al fine di migliorare, tra l'altro, anche la rappresentazione dei fenomeni di accumulo e fusione della neve. La diminuzione del periodo di accumulazione della pioggia si accompagnerà alla creazione di indicatori di confidenza e all'analisi dei criteri di analogia usati per la scelta degli analoghi.
    Nel caso in cui le previsioni di insieme di temperatura non siano soddisfacenti, l'applicazione sarà utilizzata per la previsione dell'isoterma a 0°C e della quota neve.
  • Applicazione di tecniche statistiche/stocastiche per la previsione delle portate e stima delle relativa incertezza L'incertezza delle previsioni può avere diverse origini, riconducibili in particolare all'incertezza nelle previsioni di precipitazione sul bacino (input uncertainty) ed all'incertezza legata al modello afflussi-deflussi adottato (model
    uncertainty). Ci si ripropone di verificare quale di queste due componenti sia più rilevante. In dettaglio, ci si propone di mettere a punto una tecnica di stima della distribuzione di probabilità dell'errore di previsione, condizionata ad assegnate variabili esplicative (errori di previsione commessi ai passi temporali precedenti, la portata fluviale osservata fino all'istante di previsione, l'altezza cumulata di precipitazione dall'inizio dell'evento, ...). La stima della distribuzione di probabilità dell'errore di previsione sarà effettuata applicando un approccio di tipo meta-Gaussiano, che consente di condizionare detta distribuzione ad un numero arbitrario di variabili
    esplicative.

Fase 4 : Collegamenti con gli utilizzatori delle comunicazioni d'allarme

  • Utilizzi della protezione civile
    Per l'intera durata del progetto, l'obiettivo sarà quello di valutare sempre le condizioni di
    utilizzo dei risultati e delle previsioni per la protezione civile. Per quanto possibile, in
    concertazione con gli attori della protezione civile, l'approccio sarà quello di trovare una
    traduzione operativa e comprensibile dei diversi risultati.
  • Messa a punto di una metodologia per la definizione di una soglia probabilistica di innesco della procedura d'allarme Il confronto tra i diversi organismi e istituzioni su questo problema può portare alla determinazione di una soglia di e/o di una metodologia per la sua identificazione (ad esempio, funzioni obiettivo, ...)

Descrizione delle attività svolte

Essendo il progetto molto articolato e complesso, al fine di permettere un corretto monitoraggio dell'avanzamento di tutte le attività, sono stati pubblicati nella sezione Attività A.1 - Coordinamento e pilotaggio del progetto strategico, a fondo pagina, i rapporti di avanzamento di tutte le attività, con i risultati e le schede descrittive per ogni azione.

Consultate i rapporti di avanzamento delle attività di progetto.

Prodotti dell'attività

Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Alcotra - Insieme oltre i confini Governo italiano Regione Valle d'Aosta Regione Piemonte Rhône-Alpes Dreal Rhône-Alpes
Provincia di Imperia Regione Liguria Région Paca Provincia di Cuneo Conséil Général Alpes Maritimes Dreal PACA
Conseil Général de la Savoie Conseil Général de Haute-Savoie Canton du Valais Bureau de Recherches Géologiques et Minières Centre Méditerranéen de l'Environnement Provincia di Torino