- Monitoraggio meteoidrografico - Centro Funzionale

(1)

La previsione e il monitoraggio degli eventi naturali

Secondo Barbero

Arpa Piemonte

Dipartimento Sistemi Previsionali Struttura Idrologia ed effetti al suolo

(2)

Indice

- Monitoraggio meteoidrografico - Centro Funzionale

- Modellistica idrologica

(3)

Introduzione

Competenze della struttura Idrologia ed effetti al suolo

• Progettazione, realizzazione e conduzione reti di monitoraggio idrologiche nivometriche radarmeteorologiche sismiche; elaborazione, valiadazione e diffusione dei dati;

• Gestione del Centro Funzionale di protezione civile;

• Servizi di valutazione dei rischi naturali per il sistema regionale di allertamento (rischio frane, piene, valanghe …);

• Servizi a supporto delle attività di pianificazione della risorsa idrica e gestione delle situazioni di carenza.

(4)

Stazioni automatiche pluviometri

altezza neve livello fiumi

velocità del vento direzione del vento termometri

igrometri radiometri barometri

374 270 74 103 82 75 252 130 49 14 Con una densità media di una stazione ogni 100 Km² la rete meteodrografica copre l’intero bacino idrografico piemontese, grazie ai collegamenti in tempo reale con la Valle d’Aosta, la Liguria, il Canton Ticino.

RETE METEOIDROGRAFICA

(5)

Le reti di monitoraggio sono sistemi complessi in cui le misure (effettuate tramite i sensori) vengono raccolte nelle stazioni periferiche, trasmesse attraverso reti e ripetitori radio, concentrate infine in una centrale principale, dove sono rese disponibili per gli utenti

ARCHITETTURA DELLA RETE

Database ORACLE SVIZZERA

PIEMONTE VALLE

D’AOSTA

Server di acquisizione

(6)

Stazioni pluviometriche automatiche

Tra il 2002 e il 2006 i pluviometri automatici passano da 200 a quasi 300 P+Pr

Pluviometri

Pluviografi Stazioni pluviometriche

meccaniche SIMN

EVOLUZIONE DELLE STAZIONI PLUVIOMETRICHE

(7)

RADIOMETRO

•campo di misura: 0-1500 W/m²

•finestra spettrale: 300-2500 nm

•precisione: +/- 1%

•coefficiente termico: +0.15% per grado ° C

•resistenza interna: circa 10 ohm

•temperatura di lavoro: -30/+50 ° C

•dimensioni: 30x11 cm

SENSORI DI MISURA

(8)

ANEMOMETRO

•mulinello a tre pale in policarbonato

•trasduttore di misura a stato solido con uscita in frequenza

•campo di misura: 0-160 Km/h (45 m/sec)

•soglia: 1 Km/h (0.27 m/sec)

•precisione: +/- 0.25 Km/h (0.07 m/sec) o 1% della lettura

•temperatura di funzionamento: -30/+60 ° C

•banderuola in alluminio verniciato

•trasduttore potenziometrico a lunga vita

•campo di misura: 0-360 gradi

•precisione: +/- 2 gradi

(9)

PLUVIOMETRO

•risoluzione di 0.2 mm di pioggia.

•vaschetta basculante con appoggio a coltello

•bocca di raccolta di 1000 cm quadrati

•contatto magnetico reed

•campo di misura: 0-300 mm/h

•temperatura di lavoro: 0-60 ° C

BAROMETRO

•Campo di misura: 600-1100 mbar

•precisione: +/- 0.9 mbar fra -10 e +50 ° C

•sensibilità: migliore di 0.1 mbar

(10)

IDROMETRO A ULTRASUONI / NIVOMETRO

•max escursione misurabile :15m

•distanza minima dal livello del fluido :10 cm

•precisione di misura :tipicamente 1 cm ±0.2% della distanza idrometro-acqua

•compensazione di temperatura incorporata

TERMOIGROMETRO

•campo di misura: 0-100% U.R.

•precisione della misura a 25 ° C: +/- 1.5%

fra 0 e 100% di U.R.

•temperatura di lavoro: -20/+50 ° C

(11)

• Quota 4554m s.l.m.

stazione meteorologica più alta d’Europa

• Osservazioni meteorologiche dal 1907 fino al 1940

• Misure proseguite dal 1952 al 1958 da Willy Monterin

CAPANNA MARGHERITA

Stazione meteorologica

(12)

Stazioni idrometriche Po a Torino Ponte di Corso

Regina Margherita

(13)

Gestione idraulica

• Esecuzione misure di portata periodiche

• Verifica ed aggiornamenti dei rilievi topografici

• Controllo della significatività della misura idrometrica (soprattutto nei periodi di magra)

• Controllo degli effetti di eventuali scarichi e derivazioni

• Rielaborazioni delle scale di deflusso

a seguito di significativi variazioni morfologiche della sezione o di eventi di piena

PO TORINO CORSO REGINA MARGHERITA

2,55 3,55 4,55 5,55

ello [m] 2011

(14)

Centro funzionale

(15)

D.P.C.M. 27/2/2004: la gestione del sistema di allerta nazionale è assicurato dal Dipartimento della protezione civile, dalle Regioni attraverso la rete dei Centri Funzionali, nonché le strutture regionali ed i centri di competenza chiamati a concorrere funzionalmente ed operativamente a tale rete

1 Centro Funzionale nazionale

21 Centri Funzionali

20 Centri funzionali regionali

Ciascun Centro Funzionale opera a supporto della gestione dell’emergenza attraverso le attività di

2004: AVVIO DEL SISTEMA DI ALLERTA NAZIONALE

(16)

E’ organizzato in specifici gruppi funzionali in grado di supportare l’interpretazione dei dati e le conseguenti decisioni operative:

responsabile di sala svolge funzioni di coordinamento, organizzazione e adozione bollettini;

• tecnici garantiscono il costante presidio del centro funzionale ed il controllo dei sistemi osservativi e di diffusione dei servizi;

• meteorologi formulano le previsioni meteorologiche quantitative alla base di tutti I prodotti previsionali;

• idrologi e geologi valutano i possibili effetti al suolo;

• nivologi valutano il pericolo valanghe.

• sismologi

Organizzazione del centro funzionale del Piemonte

Il Centro Funzionale, garantisce l’operatività tutti i giorni dell’anno con rafforzamento del servizio h24 in allerta, gli compete l’emissione degli avvisi meteo e di criticità sul territorio regionale.

(17)

PREVISIONE

PREVISIONE MONITORAGGIOMONITORAGGIO

Le procedure del centro funzionale

METEOROLOGICA - aree omogenee

EFFETTI AL SUOLO -rete idrografica -frane superficiali -valanghe

TELERILEVAMENTO -radar meteorologici -dati satellitari

RETE AL SUOLO

-stazioni idrometeorologiche

SCENARI

(18)

SOGLIE PLUVIOMETRICHE

1 DISSESTO IDROGEOLOGICO GENERICO Modello statistico

calcolo le linee segnalatrici probabilità pluviometrica (LSPP) di assegnato TR

si definisce il TR da associare al livello di rischio

2 FRANE Relazioni di innesco

individuazione delle precipitazioni critiche associate all’innesco

determinazione delle curve di separazione del campo di instabilità

3 PIENE Modello idrologico

si definisce la portata critica Qc in una prefissata sezione di controllo

A seconda del significato fisico/fenomenologico della soglia si possono avere diversi approcci:

Il Sistema di Allertamento si basa sull’individuazione di valori di soglia SP che costituiscono l’indicatore quantitativo dell’insorgenza del rischio

(19)

Leggi di distribuzione di probabilità

Linee Segnalatrici Probabilità Pluviometrica

Tempo Ritorno

associato a livello di rischio

Relazioni di ragguaglio Soglie puntuali Soglie areali

Analisi relazione pioggia-effetti

al suolo

Ricerca eventi storici coperti da dati

Informazione pluviometrica

Descrizione quantitativa degli effetti sul territorio Banche dati

Modello statistico

DISSESTO IDROGEOLOGICO GENERICO

(20)

Po at Torino (Murazzi)

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14

Level (m)

-2 0 2 4 6 8

0.0 1000.0 2000.0 3000.0

Discharge [m³/s]

Water level [m]

Modelli Topografia

Moderata

Soglia di attenzione Elevata

Soglia di pericolo

SOGLIE IDROMETRICHE

(21)

Modellistica idrologica

(22)

LA PREVISIONE IDROLOGICA

Dalla ricognizione condotta recentemente presso i Servizi di Idrologia Operativa risultano molteplici campi di applicazione:

-Tempo differito

- bilancio idrico (pianificazione di distretto idrografico)

- analisi dello stato di qualità (Indice di alterazione regime idrologico WFD2000/60)

- mappatura aree inondabili (Direttiva alluvioni 2007/60) - trasporto solido

- rianalisi post evento

- scenari stagionali per pianificazione di protezione civile - scenari di evoluzione della risorsa idrica di lungo periodo -Tempo reale

- Preannuncio delle piene (sistema di allerta nazionale – centri funzionali)

- supporto alla gestione delle risorse idriche per eventi di magra (cabine di regia siccità – Regioni e Autorità di Bacino)

(23)

PREANNUNCIO DELLE PIENE

Infiltration

Evapo-transpiration

Surface runoff Snow storage and melt Precipitation

Infiltration

Evapo-transpiration

Infiltration

Evapo-transpiration

Modellistica

Il preannuncio ad opera della rete dei Centri Funzionali è a supporto del sistema di allerta ed in particolare per il GOVERNO DELLE PIENE di cui alla Direttiva P.C.M.

27/2/2004 e Dir.2007/60/CE - D.L. 49/2010

L’EVENTO ATTESO/IN ATTO COINVOLGE PIÙ REGIONI

gestito dall’ UNITA’ di COMANDO e CONTROLLO (UCC),

sulla base delle informazioni fornite dai CENTRI REGIONALI DI COORDINAMENTO TECNICO IDRAULICO

(24)

I modelli di simulazione e previsione

topografia

Monitoraggio idrometeorologico

interpolatione spaziale

Previsioni meteorologiche

FEST-WB FEST-WB

FLOOD WATCH FLOOD WATCH

Validazione e correzione

Ragguagli sui bacini

Sistema

FESTFEST

Radar

meteorologico

SMART SMART

Allertamento

Sogle pluviometricheSogle pluviometriche

(25)

Reticolo idrografico

topografia

Modello di Propagazione

di piena

Parametri del suolo

Parametri della vegetazione

0 4 0 0 8 0 0 1 2 0 0 1 6 0 0 2 0 0 0

1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6

Gi o r n o ( No v e mb r e 1 9 9 6 )

Portata [m

3/s]

Campi di:

PIOGGIA, TEMPERATURA, RADIAZIONE LORDA, UMIDITA’

Deflussi Superficiali

FEST-WB –

Modello idrologico distribuito, fisicamente basato, di bilancio idrologico

FEST-WB –

Modello idrologico distribuito, fisicamente basato, di bilancio idrologico

Infiltrazione

Modello neve

EVAPORAZIONE TRASPIRAZIONE

EVAPORAZIONE

INFILTRAZIONE

DRENAGGIO THROUGHFALL

RUNOFF EVAPORAZIONE

TRASPIRAZIONE EVAPORAZIONE

INFILTRAZIONE

DRENAGGIO THROUGHFALL

RUNOFF Modello

dighe/laghi

Umidità del suolo Evaporazione

SWE

(26)

NAM

HD

DE ST. VENANT 1D

0 400 800 1200 1600 2000

11 12 13 14 15 16

Giorno (Novembre 1996) Portata [m3/s]

Modello neve SWE

Deflussi Profondi

Infiltrazione

Suolo superficiale

Zona radicata

Umidità del suolo Deflussi

Superficiali

convoluzione

Serie ragguagliate di:

PIOGGIA, TEMPERATURA, ETP

FLOOD WATCH -

Modello idrologico semidistribuito concettuale, ed idraulico 1D

FLOOD WATCH -

Modello idrologico semidistribuito concettuale, ed idraulico 1D

(27)

Descrizione codificata della criticità prevista per le sezioni idrometriche dei corsi d’acqua principali

A supporto della gestione delle piene suddivide in 3 livelli in previsione a +12h, +24h, +36h

Bollettino delle piene

Elevata: la portata non può essere contenuta nell'alveo; alta probabilità di fenomeni di inondazione estesi alle aree distali al Moderata: la portata occupa l'intera sezione fluviale con livelli d'acqua prossimi al piano campagna; alta probabilità di fenomeni di inondazione limitati alle aree golenali e moderati fenomeni di erosione. Valori di portata compresi tra la soglia di attenzione e quella di pericolo.

M

Ordinaria: la portata occupa tutta la larghezza del corso d'acqua con livelli sensibilmente al di sotto del piano campagna; bassa probabilità di fenomeni di esondazione, prestare attenzione all'evoluzione della situazione. Valori di portata inferiori alla soglia di attenzione.

O

Assente: valori di portata molto al di sotto della soglia di attenzione.

A