Suddivisione spaziale del reticolo geografico (sottofase 2)

La valutazione eseguita con il metodo IDRAIM ha previsto nel corso delle fasi di ricerca compiute presso il Di3A (Lazzaro, 2015) la realizzazione della Fase 1, espletata con la realizzazione della sottofase 1 “inquadramento generale del bacino” e più in particolare della sottofase 2 “Suddivisione spaziale del reticolo geografico” articolata nei quattro STEP, secondo quanto descritto nel manuale tecnico – operativo. La realizzazione dei primi tre STEP è stata effettuata con l’utilizzo del programma

elaborazione digitale G.I.S. (Geographic Information System) ArcGIS® 10.3, fornito dalla ESRI Inc. (Rinaldi et al., 2014; Lazzaro, 2015). Tale software ArcGIS è dotato di diverse estensioni tematiche che consentono l’utilizzo di algoritmi di analisi aggiuntivi, per mezzo dei quali si possono realizzare analisi territoriali man mano più approfondite (Rinaldi et al., 2014; Lazzaro, 2015; Loreggian, 2013).

La realizzazione della fase 1 è evidentemente necessaria per la successiva fase 2, oggetto di analisi e valutazione nel corso delle attività svolte. Di seguito sono richiamate sinteticamente le metodologie adottate per l’espletamento della fase 1 propedeutica alla Fase 2 di valutazione della Qualità Morfologica per l’ottenimento dell’IQM e di valutazione della Dinamica morfologica per quanto riguarda l’IDM.

Inquadramento e definizione delle unità fisiografiche (STEP 1)

In questo STEP sono state utilizzate nel programma ArcGIS la Carta Tecnica Regionale (CTR) e le Ortofoto disponibili, che hanno consentito di definire con massimo grado di precisione l’area oggetto di studio, digitalizzando i confini. E’ stata inserita nel programma anche la serie di DEM (Digital Elevation Model) disponibile per il bacino del Simeto per i sottobacini interessati.

E’ stato creato un modello digitale che ha permesso di fissare i parametri morfometrici del bacino, pertanto è stato identificato e riprodotto sul sistema informatico il reticolo idrografico per lo studio dell’area. L’estensione ArcGIS Spatial Analyst del programma comprende funzioni di modellazione idraulica che consentono descrivere le parti morfo-idrologiche di un’area di studio. Le funzioni “hydrologic tools” permettono partendo da un modello digitale del terreno (DEM) di identificare il reticolo idrografico

e determinare i bacini idrografici per una qualsiasi sezione di chiusura, tali elaborazioni idrologiche in ambiente G.I.S. si fondano sulla nozione di confluenza del flusso di ruscellamento sulla superficie del terreno.

L’identificazione del reticolo idrografico o la delimitazione di un bacino sotteso a una qualsiasi sezione di chiusura, si effettua eseguendo una serie di STEP operativi. Preliminarmente occorre individuare, per ogni cella in cui è discretizzata la zona di indagine, la prevalente direzione del flusso di ruscellamento nella superficie del terreno indagato. Tale operazione è effettuata con il “Flow Direction Tool”, che assegna un raster con la direzione del flusso in uscita da ogni cella. Si procede poi nell’analisi con l’applicazione del “Flow Accumulation Tool” che, inserendo in input il raster di output del Flow Direction, provvede a dare in output un raster che è la quantità di pioggia che defluirebbe in ogni cella, rispettando il concetto che tutta la precipitazione si trasforma in run-off superficiale.

Il reticolo può essere analizzato anche tramite la funzione Stream

Order Tool (secondo la classificazione di Horton-Strahler) che attribuisce a

ciascun ramo del reticolo un ordine per identificare e classificare i diversi tratti del reticolo con riferimento al numero di rami tributari. Bacini e sottobacini possono essere tracciati adoperando in input il raster ottenuto tramite il Flow Direction Tool con il “Watershed Tool (Rinaldi et al., 2009; Rinaldi et al., 2014; Lazzaro, 2015). Si è proceduto successivamente per il territorio oggetto di studio con l’analisi delle unità fisiografiche presenti in Sicilia (Fig. 5.4.). L’analisi dell’area ha quindi permesso successivamente di evidenziare le tipologie di unità fisiografiche percorse dai segmenti del Fiume Dittaino (Fig. 5.5). Gli elementi analizzati nel primo STEP sono stati utilizzati per la compilazione delle schede di rilevazione predisposte per le valutazioni della Fase 2.

LEGENDA

Figura 5.4 - Principali unità fisiografiche attraversate dai corsi d’acqua in esame

(Lazzaro, 2015).

Definizione del grado di confinamento (STEP 2)

Nello STEP 2 sono stati suddivisi preliminarmente in tratti i segmenti oggetto di valutazione, per rilevare più in dettaglio le condizioni di confinamento. Il grado di confinamento evidenzia la percentuale di lunghezza del corso d’acqua con sponde a contatto con i versanti o terrazzi antichi, ed è stato determinato con un sistema di calcolo semi-automatico, grazie al programma ArcGIS® Arcmap 10.3. Nella fase di organizzazione è stato creato un buffer di 50 m verso l’esterno del poligono che identifica la pianura alluvionale, intersecato successivamente con la carta delle pendenze. Si è accettato che con pendenze > 20% siamo in presenza di versante e in automatico è stato rilevato se le sponde sono a contatto o meno con i versanti, determinando la percentuale di confinamento (Gc) per ogni

tratto. Calcolando la superficie occupata dai poligoni che individuano la piana alluvionale, l’alveo attivo dei tratti provvisori e la lunghezza del collettore principale, è stato identificato in maniera automatica l’indice di confinamento. La larghezza media per ogni tratto è stata calcolata con una semplice divisione, sia della piana sia dell’alveo e quindi del rapporto tra la larghezza della pianura (Lp) e la larghezza dell’alveo (La). La larghezza dell’alveo è stata calcolata in maniera automatica dal programma. Per ciascun tratto così determinato è stata assegnata la classe di confinamento come rappresentato in Figura 5.6 (Rinaldi et al., 2014, Lazzaro, 2015).

Figura 5.5 - Definizione del grado di confinamento e suddivisione preliminare dei

Definizione della morfologia dell’alveo (STEP 3

Lo STEP 3 ha richiesto la determinazione dei seguenti indici: Indice

di sinuosità (Is), Indice di intrecciamento (Ii) Indice di anastomizzazione

(Ia). Trattandosi di un reticolo idrografico piuttosto esteso e ricadente in unità fisiografiche diverse, sono stati identificati i diversi indici secondo quanto rappresentato in Figura 5.7. In merito alla configurazione del fondo, sono stati esaminati i tratti nella successiva fase di rilevazione in campo. La caratterizzazione morfologica dei tratti ha previsto la raccolta, sempre con il sostegno del GIS, di altre informazioni fondamentali come la larghezza dell’alveo, la larghezza della piana alluvionale e la pendenza media del fondo (S) quale rapporto tra il dislivello di quota del fondo e la distanza misurata lungo l’alveo.

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Suddivisione finale in tratti (STEP 4)

Nella realizzazione di questo STEP si procede ad ultimare la definizione dei tratti omogenei dal punto di vista morfologico. La suddivisione finale in tratti relativamente omogenei per caratteri morfologici viene effettuata in primo luogo in base alla delimitazione dei segmenti, alle caratteristiche di confinamento e alla morfologia dell’alveo, altre discriminanti ed altri parametri vengono previsti ed espressi all’interno della procedura.

Secondo quanto espresso nella procedura descritta nel manuale tecnico, grazie all’impiego del programma ArcGIS® è stato possibile identificare nei torrenti discontinuità idrologiche, interventi antropici, dimensioni della pianura, larghezza dell’alveo e profilo longitudinale (Lazzaro, 2015; Loreggian 2013). La definizione finale dei tratti è stata realizzata considerando oltre ai parametri sopradescritti altri fattori complementari a quelli richiamati nella procedura, come la discontinuità della pendenza del fondo, le discontinuità idrologiche di tipo naturale come gli affluenti o artificiali come invasi, dighe, briglie o ponti. Sono state osservate quindi, secondo la procedura, le variazioni delle dimensioni della pianura o dell’indice di confinamento, le variazioni della larghezza dell’alveo e infine le variazioni della granulometria dei sedimenti (Rinaldi et

al., 2014, Lazzaro, 2015).

Il risultato finale è stato pertanto la definizione dei tratti omogenei dal punto di vista morfologico, analizzando taluni collettori del 10°, 9°, 8° e 7° ordine. La suddivisione finale dei segmenti in tratti sostanzialmente omogenei per caratteri morfologici, è rappresentata di seguito sinteticamente in Figura 5.8, verrà successivamente analizzata in dettaglio nel paragrafo dedicato ai risultati conseguiti per ogni segmento.

5.3 Metodologia di elaborazione FASE 2 “Analisi