Flood hazard assessment by 2D hydrodynamic modelling for rivers north of Milan

Riverine floods endanger lives and cause heavy economic losses. In addition to economic and social damage, floods can have severe environmental consequences, for example when installations holding large quantities of toxic chemicals are inundated or wetland areas are destroyed. Flood impacts may be reduced by appropriate measures, whose design needs to be supported by appropriate assessment of the spatial distribution of hazard and risk. The legislation of the European Union includes the Directive 2007/60/EC on the assessment and management of flood risks, entered into force on 26 November 2007. In Italy the Directive 2007/60/EC has been adopted with D.Lgs. 49/2010 and with the operative tool PGRA - Piano di Gestione del Rischio Alluvioni, whose use is required by the Italian law to characterize and plan the necessary actions aimed at reducing the negative consequences of flood events on human health, territory, goods, environment, cultural heritage and the economic and social activities. The present work is framed in the area prone to flood risk called “Milano Nord”, and its aim consists in defining a methodology for a full 2-dimensional unsteady modelling at the river scale, for two of the streams in the area: the Seveso and the Bozzente. The numerical model adopted in this case is embodied in the code PARFLOOD of the “Università degli Studi di Parma” (UNIPR). The input data for the hydrodynamic simulations have been produced merging different pieces of information (hydrological/hydraulic data from past reports, topographic data from digital terrain models and ground surveys of river sections, soil use databases). The proposed approach has been used to produce flood hazard maps (showing maximum values of water depth and velocity within a design event) for the return periods of 10, 100, and 500 years. The final maps have been compared with the results from the previous flood hazard assessments (last update of the flood maps was performed in 2019 with 0D models), in order to highlight the major differences between the results obtained with the two approaches. A critical analysis of the procedure and of the results produced in this thesis has been carried out, highlighting several limitations of the performed work (probable overestimation of the flood hazard, possible geometric misrepresentations due to the large scale of the models, lack of building block inclusion); some further developments are thus proposed to overcome such limitations and produce more reliable inundation maps.

Le inondazioni fluviali mettono in pericolo vite umane e causano pesanti perdite economiche. Oltre ai danni economici e sociali, le inondazioni possono avere gravi conseguenze ambientali, per esempio quando vengono inondati stabilimenti che contengono grandi quantità di sostanze chimiche tossiche o quando vengono distrutti ecosistemi paludosi. Gli impatti delle inondazioni possono essere ridotti con misure appropriate, la cui progettazione deve essere supportata da un'adeguata valutazione della distribuzione spaziale del pericolo e del rischio. La legislazione dell'Unione Europea include la Direttiva 2007/60/CE sulla valutazione e gestione dei rischi da alluvione, entrata in vigore il 26 novembre 2007. In Italia la Direttiva 2007/60/CE è stata adottata con il D.Lgs. 49/2010 e con lo strumento operativo PGRA - Piano di Gestione del Rischio Alluvioni, il cui utilizzo è previsto dalla normativa italiana per caratterizzare e pianificare le azioni necessarie volte a ridurre le conseguenze negative degli eventi alluvionali sulla salute umana, sul territorio, sui beni, sull'ambiente, sul patrimonio culturale e sulle attività economiche e sociali. Il presente lavoro è inquadrato nell'area a rischio di alluvione denominata "Milano Nord", e il suo scopo consiste nel definire una metodologia per una modellazione a moto vario bidimensionale a scala fluviale, per due dei torrenti della zona: il Seveso e il Bozzente. Il modello numerico adottato in questo caso è incorporato nel codice PARFLOOD dell'Università degli Studi di Parma (UNIPR). I dati di input per le simulazioni idrodinamiche sono stati prodotti utilizzando diverse informazioni (dati idrologici/idraulici da relazioni precedenti, dati topografici da modelli digitali del terreno e rilievi in sito delle sezioni del fiume, database sull'uso del suolo). L'approccio proposto è stato usato per produrre mappe di pericolo di inondazione (che mostrano i valori massimi di altezza e velocità dell'acqua in un evento di progetto) per i periodi di ritorno di 10, 100 e 500 anni. Le mappe finali sono state confrontate con i risultati delle precedenti valutazioni della pericolosità da inondazione (l'ultimo aggiornamento delle mappe di inondazione è stato eseguito nel 2019 con modelli 0D), al fine di evidenziare le principali differenze tra i risultati ottenuti con i due approcci. È stata effettuata un'analisi critica della procedura e dei risultati prodotti in questa tesi, evidenziando diversi limiti del lavoro svolto (probabile sovrastima della pericolosità alluvionale, possibili travisamenti geometrici dovuti alla grande scala dei modelli, mancata inclusione degli edifici); vengono quindi proposti alcuni ulteriori sviluppi per superare tali limiti e produrre mappe di inondazione più affidabili.