FRANCO COLLE’

Nell’ambito della tesi ”Metodi di rappresentazione della formazione dei deflussi fluviali in ambiente montano” sono stati trattati i principali processi che intervengono nella formazione della portata in bacini alpini.

L’intero studio, che per essere effettuato necessitava di dati reali, è stato eseguito sul bacino valdostano, caratterizzato da un ambiente montano con forti dislivelli di quota ed interessato da tre eventi alluvionali: settembre 1993, luglio 1997 e ottobre 2000.

Notevoli sono state le difficoltà avute nel reperire i dati di temperatura e precipitazione, infatti esistono tre diversi enti che li gestiscono e non sono raccolti quindi in un’unica banca dati.

Inoltre, numerosi sono i dati che non erano ancora stati validati e che di conseguenza, per essere utilizzati, necessitavano di un’analisi preliminare ed una successiva eliminazione degli elementi forniti dalle stazioni considerate sospette.

Particolare attenzione è stata dedicata alla stima della distribuzione spaziale della temperatura: ricorrendo agli esperimenti trovati in letteratura ed altre valutazioni relative agli eventi considerati, si è osservato che la stessa ha una variazione con la quota anche molto diversa dal valore standard di -6,5 °C ogni 1000 metri. Tale variabilità è da attribuirsi alla morfologia fortemente articolata del territorio, alla diversa esposizione dei versanti, ai fenomeni di inversione termica (frequenti nei periodi autunnali), al forte dislivello altimetrico e alla presenza di venti dominanti.

Le problematiche di spazializzazione sono state risolte calcolando, per ogni ora durante gli eventi, un andamento verticale della temperatura media, tramite un’interpolazione lineare tra i dati termometrici rilevati dalle singole stazioni. I risultati ottenuti sono stati soddisfacenti, con coefficienti di determinazione R² maggiori di 0,7.

La successiva necessità di determinare il limite delle nevicate ha richiesto un’analisi approfondita di alcuni concetti: tale limite, infatti, non coincide con una quota precisa ma è influenzato da fattori come l’andamento verticale della temperatura negli ultimi 1000 metri prima della caduta al suolo e dall’intensità della precipitazione. E’ stato stabilito di individuare quindi un limite oltre il quale sicuramente nevica (-1°C), un limite al di sotto del quale piove (3°C) e una fascia intermedia di incertezza (in cui si considera una precipitazione di tipo misto). Definito il limite al di sopra del quale sicuramente si riscontra la precipitazione nevosa, si è individuata la quota corrispondente in ogni ora utilizzando gli andamenti della temperatura calcolati in precedenza. Di conseguenza, tutta la porzione di territorio sicuramente interessata da precipitazione nevosa è stata considerata come area che non contribuisce alla formazione del deflusso fluviale [2].

L’ampiezza delle aree non contribuenti per i sedici principali bacini valdostani è stata valutata mediante l’uso delle curve ipsografiche di ciascuno di questi ultimi. Per alcuni bacini la curva ipsografica non risultava disponibile, ed è stata ricavata utilizzando il programma GIS Arc View. Tali curve, approssimate a polinomiali di quarto grado, hanno consentito di associare alla quota del limite della neve un valore di area non contribuente per ciascuna ora dell’evento alluvionale.

I risultati ottenuti hanno rivelato che durante l’alluvione si sono raggiunti valori percentuali di area non contribuente pari al 60 % dell’intero bacino valdostano e addirittura pari all’80 % del sottobacino del torrente Lys e del torrente Ayasse.

L’ampiezza delle aree non contribuenti ha reso evidente la necessità di utilizzare metodi di rappresentazione della formazione dei deflussi fluviali che tenessero conto dell’area contribuente variabile.

Ne è derivata la decisione di eseguire due diverse applicazioni per la determinazione del deflusso, usando prima un modello idrologico fisicamente basato e semi-distribuito e successivamente un metodo empirico semplificato.

Il modello idrologico utilizzato è l’Hec-Hms versione 3.0 dell’ U.S. Army Corps of Engineers [1], mentre inizialmente si era cercato di modificare il modello Hec-Hms 2.2 implementando la variazione oraria delle aree contribuenti durante l’evento con il programma GIS Arc View.

Il modello Hec-Hms nella sua versione più aggiornata, infatti, è in grado effettuare la separazione pioggia-neve, e di calcolare eventuali deflussi da scioglimento nivale dovuti a:

- interazione neve-suolo

- interazione neve-atmosfera

- pioggia su terreno innevato

Eseguendo la simulazione si sono ottenuti risultati soddisfacenti e gli idrogrammi calcolati sono prossimi a quelli reali registrati, mentre nella simulazione effettuata con la versione 2.2 dell'Hec-Hms (che considerava come contribuente l’intera area) si era registrata una sovrastima delle portate pari al 100%.

Occorre rilevare che i parametri da inserire nel recente modello sono numerosi e di difficile valutazione, inoltre possono influire notevolmente sul deflusso: ciascun dato ha richiesto pertanto una attenta analisi, affinché risultasse attendibile il risultato finale.

Nella seconda applicazione è stato adottato il metodo cinematico per determinare la formazione del deflusso fluviale nel sottobacino della Dora di Rhemes.

Anche in questo caso si è ottenuta una sovrastima del 120%: si è quindi pensato di modificare il modello empirico in modo da annullare il contributo dell’afflusso meteorico relativo alle aree con precipitazione nevosa.

Ne è risultato che il deflusso fluviale rispecchia l’andamento effettivo delle portate registrate con una sovrastima massima del 20%.

L’insieme delle elaborazioni effettuate consente una determinazione in tempo reale delle effettive aree contribuenti durante un evento di piena e, come tale, ben si presta ad essere inserita in procedure robuste (di prima approssimazione) per la stima in continuo delle portate.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI:

[1] U.S. Corps of Engineers Institute for Water Resources, Hec-Hms Version 3.0 User’s Manual, December 2005, published online in http://www.usace.army.mil.

[2] Barry R. G., Mountain weather and climate. 2^nd edition, Routledge, University of Cambridge,2001.