Sicurezza del territorio

Progetto

Sviluppo di modelli previsionali di fenomeni idraulici e franosi con specifico riferimento all’allertamento per finalità di protezione civile per il costituendo Centro Funzionale Decentrato Multirischio della Regione Siciliana.

Progettazione, realizzazione e gestione del sistema software per l’allertamento e la previsione dei fenomeni idrometeorologici.

Risultati attesi

Implementazione di una piattaforma software per la gestione controllata e sicura della catena metrologica e modellistica finalizzata alla produzione giornaliera degli avvisi di rischio idraulico, idrogeologico e frane.

L’architettura della soluzione

E’ stato scelto l’ambiente Delft-FEWS: aperto, configurabile e espandibile, rilasciato all’utente finale da Deltares (www.deltares.nl) con licenza perpetua e gratuita non trasferibile. La licenza prevede il rilascio di due aggiornamenti annuali.

Delft-FEWS ha il vantaggio di offrire agli sviluppatori un portafoglio di procedure consolidate ed ampiamente testate nella realizzazione di infrastrutture ICT critiche finalizzate in generale alla previsione ed allertamento di rischi naturali legati all’ambiente ed ai rischi idraulici e idrogeologici in particolare.

Delft FEWS è stato utilizzato quale ambiente per lo sviluppo di sistemi di allertamento in oltre 20 paesi del mondo. Tra i progetti operativi basati su Delft-FEWS meritano menzione:

  • Servizio Idro-Meteo-Clima, Agenzia Regionale per la Prevenzione e l’Ambiente dell’Emilia – Romagna;
  • FEWS Mekong: Infrastruttura operativa di previsione delle piene per il bacino del Mekong, Mekong River Commission;
  • RWsOS – Dutch National Integrated Operational Water Management Systems, Olanda;
  • RWsOS North Sea: Operational Forecasting System for the North Sea, Olanda;
  • National Flood Forecasting System, Inghilterra e Galles;
  • National Groundwater Modelling System: Infrastruttura operativa per la gestione delle acque sotterranee in Inghilterra e Galles;
  • Sistema di previsione della qualità delle acque, Singapore.

La soluzione per il CFDMI del DRPC

L’implementazione della soluzione ha consentito di automatizzare tutta la complessa catena metrologica e modellistica che, a partire dall’acquisizione delle misure pluviometriche e termometriche, delle reti di monitoraggio presenti in Regione Sicilia, conduce all’elaborazione giornaliera degli avvisi di rischio idraulico, idrogeologico e frane per ciascuna delle nove zone di allerta in cui è divisa la regione.

La soluzione ha permesso di conferire robustezza al processo di elaborazione, liberando l’operatore da compiti tediosi, ripetitivi e potenzialmente proni all’errore, e permettendogli di focalizzare la propria attenzione esclusivamente sulle attività di analisi.
Il processo di elaborazione che si è automatizzato è sommariamente descritto di seguito.Acquisizione delle rilevazioni dei sensori pluviometrici e termometrici delle seguenti reti:

  • SIAS
  • Osservatorio delle Acque
  • DRPC

Per un totale di 264 stazioni

I valori di pioggia e temperatura acquisiti da ciascuna delle 264 stazioni, sono verificate, validate e consolidate per ottenere:

  • precipitazione in: mm/ora, mm/giorno e mm dalle 09:00 del giorno precedente alle 09:00 del giorno corrente;
  • temperatura media in °C: ora, giorno, e dalle 09:00 del giorno precedente alle 09:00 del giorno corrente;

I valori cumulati delle precipitazioni o mediati delle temperature sono sottoposti a controlli di qualità e il mancato superamento di tali controlli viene segnalato all’operatore (evidenziazione in giallo).

Ragguaglio delle precipitazioni e temperature sui 66 bacini di superficie maggiore di 50 km2: sono stati delimitati tutti i bacini imbriferi di superficie maggiore di 50 km2, che sono risultati essere 66, per ciascuno di questi la soluzione calcola la precipitazione e la temperatura ragguagliata, tale valore è stato calcolato elaborando una procedura di interpolazione spaziale basata sul metodo IDV.

Le informazioni fin qui elaborate sono utilizzate come dati di input per un modello di bilancio idrologico a scala di bacino che consente di calcolare il contenuto d’acqua della coltre superficiale di ciascuno dei 66 bacini. Il modello è stato progettato dall’Università di Messina (Prof. G. Aronica) ed integrato nella soluzione.

Il modello consente di attribuire un indice di contenuto d’acqua compreso tra 0 e 100 (Curve Number) al crescere del quale aumenta la suscettibilità del bacino ad essere interessato da piene nel caso si verificassero piogge di particolare intensità.

La soluzione quindi permette all’operatore di inserire le piogge attese per ciascuna delle 7 zone di vigilanza meteo.

E’ stato implementato un secondo modello, anch’esso progettato dall’Università di Messina (Prof. G. Aronica) che attribuisce a ciascuno dei 66 bacini tre distinte soglie di allerta per ciascun grado di Curve Number a partire dal 40 (per i numeri di Curve Number inferiori a 40 il la probabilità che si verifichi una piena è prossima a zero). Ciò significa che nel modello sono rappresentate 12.078 differenti soglie.

Il confronto delle piogge attese con le tre soglie corrispondenti al Curve Number di ciascun bacino permette di stabilire il grado di allerta associato al bacino (VERDE, GIALLO, ARANCIONE, ROSSO) per ciascun tipo di rischio.

La soluzione quindi provvede ad integrare i risultati ottenuti per ciascun bacino elaborando il grado di allerta associato a ciascuna delle 9 zone:

Tutta questa sequenza di operazioni è svolta automaticamente in qualche minuto, mentre prima che la soluzione fosse stata disponibile doveva essere effettuata manualmente dagli operatori prelevando le informazioni dalle diverse sorgenti dati ed effettuando le elaborazioni utilizzando una molteplicità di strumenti di calcolo.