Idrologia - Le piene dei corsi d'acqua - sintesi

1. Le piene dei corsi d’acqua.

1. Premessa

Il desiderio primario del tecnico che debba provvedere alla progettazione di opere per la mitigazione

del rischio idraulico è sempre stato quello di conoscere il valore, nella sezione d’interesse, della “mas-

sima” piena da cui difendersi (1). Purtroppo l’esperienza mostra che detta conoscenza è impossibile

poiché non vi è valore, comunque determinato, che non abbia una probabilità di essere oltrepassato;

unica certezza è che quanto più è alto detto valore, tanto più difficilmente verrà superato (2).

Di conseguenza, la strada da seguire è quella di fare una analisi statistica di tutti i possibili valori che si

potranno verificare nella sezione, assegnando a ciascuno di questi la probabilità che un generico evento

abbia valore minore od eguale a quello assunto; occorrerà cioè determinare la distribuzione di proba-

bilità cumulata Ф(Q) delle piene nella specifica sezione. Ovviamente il valore di Ф(Q), rappresen-

tando la probabilità che un generico evento assuma valore q ≤ Q, varierà tra 0 ed 1,00, rappresentando

quest’ultimo la certezza, e la funzione Ф(Q) sarà una funzione monotona crescente, con asintoto ad

1,00, per Q tendente all’infinito.

In questa maniera sarà possibile progettare l’opera non per la “massima piena” ma per una portata Q a

cui corrisponde un alta probabilità Ф(Q) e quindi un rischio R=1-Ф(Q), molto basso, che si verifichi

l’evento con valore q > Q.

Pertanto tra le principali finalità dell’idrologia vi sono quelle di:

1. determinare la distribuzione di probabilità cumulata delle piene e delle piogge, li dove sono pre-

senti dati registrati per il passato;

2. stimare la stessa distribuzione di probabilità cumulata delle piene e delle piogge, li dove man-

cano dati registrati per il passato.

Cominciamo con considerare la circostanza che, nella nostra sezione d’interesse, vi siano i dati delle

piene verificatesi nel passato. In questo caso l’analisi statistica dei valori di piena registrati ci permette-

rà di stimare la distribuzione di probabilità cumulata di queste e la considerazione che quest’ultima non

cambierà nel successivo periodo, ci permetterà di determinare il valore che si potrà verificare, nel futu-

ro, con una assegnata probabilità di superamento.

Perché si possa effettuare questa analisi statistica (3) occorre che i dati registrati possano essere consi-

derati come variabili tratte casualmente dalla popolazione di tutti i possibili valori (ipotesi

e che quest’ultima sia invariante nel tempo (ipotesi

d’indipendenza) di stazionarietà).

Poiché è evidente che le portare che si verificano in una determinata sezione di un corso d’acqua, gior-

no dopo giorno, sono strettamente dipendenti tra loro per moltissime ragioni: perché l’evento meteorico

che le ha determinate è lo stesso, perché le piogge dei giorni prima hanno influenzato la permeabilità

del bacino, poiché parte della portata che si registra in un qualsiasi giorno è determinata dal deflusso,

ritardato, delle piogge che si sono verificate nei giorni precedenti, ecc., gli idrologi si sono orientati a

studiare la popolazione dei massimi annuali delle piene, in modo da considerare una popolazione di da-

ti praticamente indipendenti (4).

Per quanto riguarda la stazionarietà di questa popolazione, è evidente che questa si verifica se le condi-

zioni climatiche risultano costanti, se la morfologia del bacino rimane la stessa e se il deflusso idrico

non viene modificato da interventi antropici. Mentre i due ultimi aspetti sono facilmente verificabili, il

primo sicuramente non è vero su periodi molto lunghi, ma tenuto conto che abitualmente i dati disponi-

bili si riferiscono ad un periodo che non si sviluppa, all’indietro, per più di un secolo e che, normal-

mente le nostre previsioni non si sviluppano, in avanti, per un periodo maggiore, possiamo considerare

che per un periodo tutto sommato breve, l’ipotesi di stazionarietà sia plausibile (4). Pertanto è su questa

popolazione che noi applicheremo i metodi di analisi sviluppati dalla statistica.

2. I massimi annuali delle portate al colmo di piena.

L’analisi dei massimi annuali delle piene in una sezione è possibile se i dati registrati nel passato sono

disponibili. Nel caso dell’Italia la fonte maggiore d’informazione sui dati idrologici registrati sul terri-

torio nazionale, nel passato, è stato il Servizio Idrografico Nazionale. Questo organismo fu istituito, alla

fine del 1917, col compito specifico di osservare e studiare, su tutto il territorio nazionale, le acque na-

turali di qualunque specie: superficiali, come i fiumi, i torrenti, i laghi, o sotterranee, come le falde

freatiche ed artesiane, e di indagare i fenomeni che più direttamente ne determinano le vicende, come le

precipitazioni atmosferiche e la temperatura dell'aria, sulla spinta della possibilità che si andava presen-

tando di sopperire al fabbisogno di energia con le risorse idrauliche mediante la produzione idroelettri-

ca (5). Di conseguenza, a partire dai primi mesi del 1918, le osservazioni e le indagini idrografiche

vennero estese a tutto il territorio italiano che venne suddiviso in 14 grandi compartimenti delimitati

con criteri puramente idrografici in modo che ognuno di essi fosse racchiuso da linee spartiacque e

comprendesse solo bacini interi, indipendentemente da suddivisioni provinciali e regionali. I compar-

timenti vennero affidati ad altrettante Sezioni Autonome del Genio Civile, nell'ambito del Ministero dei

Lavori Pubblici, e sostanzialmente questa suddivisione è stata operativa fino a pochi anni fa.

Dopo oltre ottant'anni di attività ininterrotta, a meno di alcuni anni nel corso della Seconda Guerra

Mondiale, a seguito del DPCM 24/07/2002 "Trasferimento alle Regioni degli Uffici periferici del Di-

i servizi vennero tra-

partimento dei Servizi Tecnici Nazionali - Servizio Idrografico e Mareografico",

sferiti alle regioni. Questo ha comportato che le competenze del Servizio Idrografico sono state affidate

ad enti regionali (agenzie ARPA, oppure servizi tecnici regionali, oppure singoli Dipartimenti di Prote-

zione Civile ecc.), e i precedenti Compartimenti, che erano molto spesso sovra regionali, sono stati

smembrati sotto enti aventi estensione regionale.

Il Servizio Idrografico e Mareografico Italiano ha proceduto, fino alla sua dismissione, alla pubblica-

zione dei cosiddetti Annali idrologici, relativi ai vari compartimenti in cui era stato diviso il territorio.

La pubblicazione degli Annali, dal passaggio delle competenze alle regioni, non è più stata effettuata e

ogni struttura regionale si è incaricata di pubblicare i dati di sua competenza.

Per quanto riguarda i massimi annuali delle portate al colmo di piena, questi venivano riportati, relati-

vamente ad ogni sezione di misura (stazione nella Pubblicazione n° 17 del Servizio e nel-

idrometrica),

la fig. 1 è riportata, a titolo d’esempio, la pagina relativa al decennio 1951/1960 della stazione del Calo-

re Irpino a Montella (ponte S. Francesco).

Fi