Interazione tra bacini naturali ed urbanizzati nella valutazione del rischio di piena

Urbanization process changes the natural landscape, generally aggravating flood problems [10]. In fact, the evolution of a basin’s configuration, which from natural becomes urban following an intense human activity, involves a change in its hydraulic response to rainy events. The water balance of developed land is associated with reduced infiltration and large surface runoff leading to shorter concentration times, greater peak discharge, large total volume of runoff and minimum amount of water that infiltrates into the soil [18]. The hydraulic system on a regional scale therefore, with the more or less intense anthropization of different areas, sees natural and urbanized basins interacting with each other, since the former’s main hydraulic river is often the final receptor of the seconds’ drainage system. The purpose of the study here presented is to investigate the influence that this interaction has on the evolution of flood risk carried by the natural river downstream of a hydraulic junction between two basins, one natural and one urban. The behavior of the two basins was analyzed by relying on the analytical modeling of the processes that contribute to the flood hydrogram’s formation following a specific rainfall. Then, the two were connected hydraulically according to two different schemes: through an ideal spillway or through an ideal spillway followed by an optimal lamination tank. 195 total analysis were performed, considering 8 combinations of models to identify the sensitivity of the interaction mode between the two basins towards:rain event’s return period and duratio, relationship between the two areas and scheme of the connection (spillway and spillway followed by the tank). Analyzing the results it can be seen that the interaction between the two basins is influenced by the area ratio only when they show respectively a behavior similar to two different inflow-runoff models (Nash and corrivation models); rain’s duration and its return period are not influential; the spillway turns out to be a not very influential manufact; the tank, on the other hand, has an ambiguous effect: for less critical conditions it provides an important relief in terms of outgoing discharge’s peaks, while for critical conditions it leads to an increase in the risk of flooding carried downstream.

Il processo di urbanizzazione modifica l’assetto naturale di un bacino idrografico e generalmente ne aggrava il rischio di piena [10]. Infatti, l’evoluzione della configurazione di un bacino, che da naturale diviene urbano in seguito ad un’intensa attività antropica, comporta un suo cambiamento della risposta idraulica agli eventi piovosi. In seguito ad una precipitazione, il bilancio idrologico di un’area sviluppata è associato, infatti, a una riduzione dell’infiltrazione e ad un elevato scorrimento superficiale che comporta tempi di corrivazione più brevi, picchi più elevati, un volume totale di pioggia netta maggiore ed un contributo minore di acqua al sottosuolo [18]. Il sistema idraulico a scala regionale quindi, con l’antropizzazione più o meno intensa di differenti aree, vede interagire tra loro bacini naturali e urbanizzati, in quanto l’asta idraulica principale dei primi risulta, spesso, essere il recettore finale del sistema di drenaggio dei secondi. Lo scopo del presente studio è indagare l’influenza che tale interazione comporta nei confronti dell’evoluzione del rischio di piena a valle di un nodo di confluenza fra le portate scolate da due bacini, uno naturale e l’altro urbano. E’ stato analizzato il comportamento dei due bacini affidandosi alla modellazione analitica dei processi che concorrono alla formazione dell’idrogramma di piena in seguito ad una determinata pioggia di progetto. I due, poi, sono stati collegati idraulicamente secondo due diversi schemi: per mezzo di uno scaricatore ideale o tramite uno sfioratore ideale seguito da una vasca di laminazione ottimale. Sono state compiute 195 analisi totali, considerando 8 combinazioni di modelli per individuare la sensitività della modalità di interazione fra i due bacini al variare di: tempo di ritorno e durata dell’evento piovoso, rapporto fra le due aree e disposizione dei manufatti regolatori (sfioratore e vasca). Analizzando i risultati si evince che l’interazione fra i due bacini risulta influenzata dal rapporto d’area solo quando questi presentano rispettivamente un comportamento assimilabile a due diversi modelli afflussi-deflussi (modello della corrivazione uno e di Nash l’altro); la durata di pioggia e il tempo di ritorno dell’evento non sono influenti; lo sfioratore risulta essere un manufatto poco influente; la vasca invece presenta un effetto ambiguo: per condizioni poco critiche arreca un importante sollievo in termini di picchi di portata in uscita dal sistema, per condizioni critiche invece comporta un aumento del rischio di piena trasportato a valle.