Flood hazard modelling for the city of Lodi

Every year riverine flooding affects a significant number of people, due to the exposure of population living in floodplains and the lack of adequate flood protection measures. Preparedness and monitoring are two effective ways to reduce the flood risk. The first one is related to the production of detailed hazard maps and it is the main objective of this study. This thesis describes the procedures applied to develop the hazard scenario, which will be used for the hydrological risk assessment in the city of Lodi, considering a past event occurred on November 2002. In this study, two alternative ways of producing the hazard scenario are proposed. The first procedure is based on a traditional hydraulic modelling procedure, which consists in the creation of a steady and an unsteady model. Sensitivity analysis and calibration are performed to achieve the results. The outputs of the model are hazard maps representing the flooded area, with water depth and velocity fields. Then, they are compared to the results of available reports and observed measurements. This procedure is time-consuming and requires a great computational effort. The second is a fast and low computational demanding procedure, which consists in the calculation of water depth distribution from the flooded area. For the current work, the latter one is a hazard map (Mappa della pericolosità e del rischio di alluvioni) produced by the Po river basin authority (AdbPo), but it may be also provided by programmes as the European Flood Awareness System (EFAS). The approximations and limits of this method are described, in order to understand if it can be used for emergency planning purposes and after-event first damage estimation. Overall this thesis provides precise results for both the traditional hydraulic modelling procedure and the fast as well as low computational demanding one. This work has been performed within the Flood-IMPAT+ project, a procedure under development by Politecnico di Milano for the evaluation and mapping of the hydrogeological risk at different spatial scales.

Ogni anno, a causa dell'esposizione della popolazione che vive nelle aree golenali e della mancanza di adeguate misure di protezione, le alluvioni colpiscono un numero significativo di persone. Per ridurre il rischio d’alluvione, esistono due metodi efficaci: la prevenzione e il monitoraggi. Il primo, obiettivo principale di questo studio, è correlato alla produzione di dettagliate mappe di pericolosità. Nella presente tesi, sono descritte le procedure utilizzate per sviluppare lo scenario di pericolosità, che sarà utilizzato per la valutazione del rischio idrologico della città di Lodi, considerando l’evento accaduto nel novembre 2002. Nell’elaborato, sono proposti due metodi alternativi per produrre lo scenario di pericolosità. Il primo consiste in una procedura tradizionale di modellazione idraulica, che si basa sulla creazione di due modelli: uno di moto permanente e uno vario. Per ottenere i risultati vengono eseguite le procedure dell’analisi di sensitività e di calibrazione del modello. Gli output prodotti sono mappe di pericolosità che rappresentano l’area allagata con la profondità e la mappa della velocità dell'acqua. Infine, questi vengono confrontati con risultati di report e misure reali. Questa procedura è lunga e richiede un grande sforzo computazionale. Il secondo metodo è una procedura veloce e con basse esigenze computazionali; questa consiste nel calcolo della profondità dell'acqua a partire dall’area allagata. Per questo studio, questa è rappresentata dalla mappa di pericolosità (mappa della pericolosità e del rischio di alluvioni) prodotta dall'Autorità del bacino del fiume Po (AdbPo), ma può anche essere fornita da programmi come il European Flood Awareness System (EFAS). Per ultimo sono descritte le approssimazioni e i limiti del metodo, per capire se questo può essere utilizzato per scopi di pianificazione di emergenza e per una prima stima del danno post-evento. Complessivamente, per entrambi i metodi sopra descritti, la tesi in esame fornisce risultati dettagliati. Questo lavoro è stato realizzato nell'ambito del progetto Flood-IMPAT+, una procedura in fase di sviluppo del Politecnico di Milano per la valutazione e la mappatura del rischio idrogeologico dal punto di vista della microscala.