Relazione tecnica sulla ricognizione dello stato

ISPRA – ARPA
AREA C
ELABORAZIONE - GESTIONE - DIFFUSIONE DELLE
INFORMAZIONI AMBIENTALI
LINEA DI ATTIVITA’
C.3 MODELLISTICA
MODELLISTICA IDROLOGICA E IDRODINAMICA
ATTIVITA’ 2010-2012
Relazione tecnica sulla ricognizione dello
stato dell’arte della modellistica
Dicembre 2012
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GRUPPO DI LAVORO
Coordinatore
Secondo Barbero – Arpa Piemonte
Componenti
Silvano Pecora – Arpa Emilia Romagna
Isabella Scroccaro – Arpa Friuli Venezia Giulia
Adolfo Mottola – Arpa Campania
Silvia Cremonese – Arpa Veneto
Carlo Glisci – Arpa Basilicata
Marco Canepa – Arpa Liguria
Barbara Lastoria – ISPRA
Gabriele Nardone - ISPRA
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INDICE
1. PREMESSA
2. INTRODUZIONE
3. MODELLISTICA IDROLOGICO/IDRAULICA
Introduzione alla tematica
Modelli utilizzati
Finalità e campi di applicazione
Criticità
Esigenze operative
4. MODELLISTICA ACQUE MARINO-COSTIERE E LAGUNARI
Introduzione alla tematica
Modelli utilizzati
Finalità e campi di applicazione
Criticità
Esigenze operative
5. MODELLISTICA ACQUE SOTTERRANEE
Introduzione alla tematica
Modelli utilizzati
Finalità e campi di applicazione
Criticità
Esigenze operative
6. CONCLUSIONI
ALLEGATI
Schede di sintesi dei risultati della ricognizione
Schema di questionario
Questionari compilati
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1. PREMESSA
La tutela e l’informazione ambientale, la gestione delle risorse idriche, delle alluvioni ed il
governo del territorio comportano azioni istituzionali di monitoraggio e modellazione di
notevole ricaduta, rilevanza scientifica e impegno operativo, in un contesto mutevole sotto
gli aspetti normativo, programmatico, organizzativo e tecnologico, nonché di uso del suolo.
La relazione tra parametri idrologici e di qualità delle acque sono punti chiave per la
modellazione degli ecosistemi; le valutazioni inerenti pressioni ed impatti dei sistemi
antropici sui corpi idrici si avvalgono di tecniche di modellazione; le informazioni raccolte
ed il monitoraggio ambientale per valutare il conseguimento degli obiettivi di qualità
ambientale per i corpi idrici, possono confluire in strumenti modellistici. Inoltre, il Sistema
di allertamento nazionale e distribuito per la gestione degli eventi estremi idrogeologici, in
profonda evoluzione a seguito della Legge 100/2012 (Protezione Civile), è basato su
un’adeguata modellistica idrologica e idraulica; il bilancio idrico rappresenta un elemento
fondamentale del modello quali-quantitativo a scala di bacino destinato alla
rappresentazione in continuo delle componentiidrologica e idraulica, degli usi delle acque
e dei fenomeni di trasporto e trasformazione delle sostanze inquinanti nel suolo e nei corpi
idrici. La pianificazione delle risorse idriche, i piani di gestione del rischio di alluvioni, la
gestione degli stati siccitosi o di scarsità idrica, anche con riferimento ai cambiamenti
climatici, , sono anche essi sostenuti dalla modellazione.
L’Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale ha ereditato le funzioni del
Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale, tra le quali la predisposizione di metodi e
standard per la raccolta ed elaborazione dei dati (DPR n. 85/1991). Nell’ambito della
riorganizzazione delle attività interagenziali, coordinate dallo stesso ISPRA, nel 2010 è
stato istituito il Gruppo di lavoro "Modellistica idrologica e idrodinamica, Area/attività C
elaborazione, gestione e diffusione delle informazioni ambientali”, avente come obiettivo
specifico la ricognizione dello stato dell’arte della modellistica idrologica e idrodinamica
(strumenti, metodi, organizzazione e referenti) nel sistema agenziale. Ciò anche al fine di
individuare le specifiche necessità e le principali criticità operative emerse nell'ambito delle
attività delle agenzie e fornire, rispetto ad esse, soluzioni comuni.
Per attuare i suddetti obiettivi, il Gruppo di lavoro ha proceduto, in prima istanza,
all’elaborazione di un questionario, allo scopo di acquisire le informazioni inerenti lo stato
dell'arte delle applicazioni modellistiche presso le varie Agenzie. Il questionario si
componeva di 4 parti: la prima riguardante il quadro normativo nazionale e regionale
nell’ambito del quale sono definite le competenze del soggetto istituzionale interpellato, la
seconda si riferisce alle finalità/campi di applicazione delle varie tipologie di modellistica,
mentre le successive 3 parti del questionario riguardano rispettivamente la modellistica
idrologico-idraulica (afflussi/deflussi e idrodinamica fluviale); la modellistica per le acque
marino-costiere o lagunari e infine quella per le acque sotterranee. Sulla base delle
indicazioni fornite da ISPRA, tale questionario è stato indirizzato a tutte le Agenzie del
sistema, interessando i Direttori Tecnici delle Agenzie, in modo da individuare e
coinvolgere le specifiche Unità competenti. I referenti delle Agenzie direttamente coinvolte
nel GdL si sono fatti carico delle compilazione del questionario o direttamente o mediante
reindirizzamento dello stesso verso le Unità competenti. La scadenza per la compilazione
e l’invio del questionario è stata fissata al 30 Novembre 2011.
La data concordata con il Comitato Tecnico Permanente per il completamento, da parte
del Gruppo di lavoro, della fase di ricognizione dello stato dell’arte della modellistica è
stata invece fissata per il 31/12/2012.
La presente relazione tecnica si propone di fornire una sintesi dei risultati emersi
dall’analisi dei questionari. Uno di questi è la presenza di elementi di novità nell’ambito dei
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dati di input, degli ambienti operativi di sistema, dell’integrazione degli strumenti, della
restituzione topografica e dell’estensione, in numero e tipologia, degli utenti interessati.
Nel presente documento non si fa riferimento in maniera dettagliata ad attività comunque
comprese negli ambienti operativi, tra le quali la modellistica stocastica, l’assimilazione di
dati, il post processing, gli strumenti automatici di supporto alle valutazioni ed il reporting
effettuato in corso d’evento o immediatamente dopo. Esse saranno più compiutamente
valutate in un ulteriore screening dello stato dell’arte nel settore della modellistica.
Quanto emerso dall’analisi dei questionari, fornisce gli elementi propedeutici per
approntare l'attività di stesura delle linee guida sull'applicazione e l'uso di modellistica
idrologica ed idrodinamica.
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2. INTRODUZIONE
Le applicazioni idrologiche, idrauliche ed idriche nel campo ambientale, in corso presso le
Agenzie regionali, si avvalgono di dati, modelli e strumenti articolati in catene modellistiche.
Ad esempio la previsione idrologica, deterministica o probabilistica, considera la
concatenazione delle previsioni numeriche ed osservazioni pluviometriche, anche remote,
il downscaling, le modellazioni afflussi-deflussi dei tronchi superficiali e dei deflussi
sotterranei, fino ai recapiti finali ed il post processing dei risultati. Le scale spaziali e
temporali a cui operano le catene modellistiche dipendono da quelle dei dati in input, dei
processi idrologici al suolo, e dalle esigenze di restituzione in output da parte degli utenti.
Gli ambienti operativi di sistema utilizzati per le catene modellistiche consentono di
ottenere dati esterni, programmare il run dei modelli e lanciarlo, visualizzare, confrontare
ed aggiornare dati e risultati, monitorare lo stato del sistema, fornire le informazioni
richieste secondo opportuni formati o layout e manutenere il database in cui dati, risultati e
informazioni sono memorizzati e organizzati.
Il presente documento, coerentemente con la struttura del questionario, è suddiviso in 3
sezioni: modellistica idrologico/idraulica; modellistica acque marino-costiere e lagunari;
modellistica acque sotterranee. Ciascuna di esse è articolata nei seguenti paragrafi:
Introduzione alla tematica; Modelli utilizzati; Finalità e campi di applicazione; Criticità;
Esigenze operative.
Nello specifico si è deciso di affidare la redazione di ciascuna sezione a un Sottogruppo di
lavoro, creato in base a esperienza e competenza sulla tematica dei singoli componenti e
coordinato da un referente, con il compito di predisporre una relazione tecnica per il tema
di competenza. In particolare la sezione dedicata alla modellistica idrologica ed
idrodinamica è stata curata da ARPA Piemonte ed ARPA Emilia-Romagna, quella relativa
alla modellistica delle acque marino costiere e lagunari da ARPA Friuli Venezia Giulia,
mentre la sezione relativa alle acque sotterranee è stata curata da ARPA Campania. Una
volta condivisa la proposta di organizzazione del lavoro, sono stati trasmessi a tutti i
membri del Gruppo di lavoro gli esiti dei questionari e tutto il materiale disponibile. Si è
quindi proceduto, subito dopo l'estate, alla convocazione di una riunione per il controllo e il
confronto del materiale e dei contributi disponibili e per trarre le conclusioni complessive in
relazione alla stesura definiva del documento, sia in termini di struttura che di contenuti.
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2.
MODELLISTICA IDROLOGICO/IDRAULICA
Introduzione alla tematica
I campi di applicazione dei modelli idrologici/idraulici operativi presso le differenti Agenzie
sono molteplici. Essi, inoltre, sono utilizzati per analisi sia in tempo reale che nel tempo
differito. Gli ambiti applicativi sono molteplici e riguardano, ad esempio, i bacini idrografici
montani, pedemontani, i tronchi di pianura (arginati e non), le zone di bonifica e costiere, le
aree particolarmente antropizzate, considerando punti singolari ed opere idrauliche in
differenti condizioni fisiche e di relazione con i sistemi naturali ed antropici.
Nel tempo reale i modelli idrologici/idraulici costituiscono principalmente uno strumento di
supporto all’attività di previsione delle piene nell’ambito del sistema di allerta nazionale e
delle procedure operative definite a scala regionale, fornendo in uscita valori di portata e
livello idrico in corrispondenza di sezioni di controllo lungo le varie aste fluviali. Un’altra
tipologia di analisi in tempo reale dei modelli è costituita dal supporto alla gestione della
risorsa idrica in concomitanza di eventi di magra, causati da periodi siccitosi o da
condizioni di scarsità idrica, finalizzato alla razionalizzazione degli usi della risorsa stessa.
Tra le applicazioni nel tempo differito si annovera in primo luogo l’utilizzo dei modelli per
quantificare la risorsa idrica o per definirne il livello di qualità. Tali attività supportano ad
esempio la redazione dei Piani di Tutela delle Acque regionali e dei Piani di Gestione di
distretto idrografico. Nell’ambito dell’implementazione della Direttiva Quadro Acque
(2000/60/CE), considerando in particolare gli elementi di qualità idromorfologica, i modelli
idrologici/idraulici ed idrici sono utilizzati per verificare la variazione del regime idrologico in
corrispondenza di specifiche sezioni dei corsi d’acqua nel corso del tempo (calcolo indice
IARI – Indice di Alterazione del Regime Idrologico), nell’ipotesi in cui, in una data sezione
non siano disponibili serie storiche di portata sufficientemente estese. Da ultimo,
costruendo modelli idraulici sulla base di informazioni rilevate su campo (rilievi topografici
delle sezioni fluviali, degli attraversamenti, delle opere di difesa spondale, ecc…) e
deducibili da mappe digitali (modelli digitali delle quote del terreno – DEM, immagini
satellitari, ortofoto), è possibile effettuare simulazioni inizializzate da idrogrammi
provenienti dalla modellistica idrologica finalizzate alla delimitazione delle aree inondabili e
delle relative distribuzioni spaziali delle altezze idriche e delle velocità. Tali aree calcolate
per eventi di dato tempo di ritorno sono indispensabili ai fini della produzione di mappe di
pericolosità e mappe del rischio di alluvioni, secondo quanto previsto dalla Direttiva
Europea sulle Inondazioni, la 2007/60/CE.
Inoltre, sono state già avviate simulazioni idrologiche e idrauliche, che tengono conto,
sotto opportune ipotesi, dei cambiamenti climatici (riconoscimento e adattamento),
applicabili per la valutazione sia degli eventi idrologici estremi che delle risorse idriche.
Infine, si annoverano anche applicazioni in campo ecologico ed ambientale.
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Modelli utilizzati
Modellistica afflussi - deflussi
I modelli di trasformazione afflussi-deflussi operativi presso le varie Arpa sono costruiti
utilizzando differenti codici di calcolo disponibili gratuitamente o di tipo commerciale. I
modelli possono essere costruiti utilizzando un solo codice di calcolo o accoppiandone
differenti. L’Arpa Basilicata utilizza il codice open source Nemo-Bas, l’Arpa Campania
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HEC-HMS (open source) e SWAT (open source), l’Arpa Emilia Romagna HEC-HMS (open
source), NAM, del DHI (commerciale) e TOPKAPI (commerciale), l’Arpa Piemonte HECHMS (open source), TOPKAPI (commerciale), NAM, del DHI (commerciale) e FEST-WB
(open source), l’Arpa Toscana e l’Arpa Veneto il codice open source SWAT. L’Arpa Liguria
ha implementato un proprio modello afflussi-deflussi mediante il codice di calcolo
commerciale DriFt.
Ad eccezione delle Arpa Basilicata e Campania, che per l’operatività del modello
usufruiscono esclusivamente della consulenza di personale esterno, le altre Arpa (Emilia
Romagna, Liguria, Molise, Piemonte, Toscana e Veneto) si basano sull’utilizzo di
personale interno alla struttura, avvalendosi occasionalmente o sistematicamente della
consulenza di soggetti esterni.
La rappresentazione dei processi fisici nei modelli afflussi - deflussi è sempre concettuale
o fisicamente basata, tranne che per il modello implementato da Arpa Basilicata, in cui è di
tipo empirico. La rappresentazione spaziale adottata può essere di tipo distribuito, semi –
distribuito o concentrato (o una integrazione delle diverse approssimazioni), mentre la
rappresentazione temporale è in continuo. Tutti i modelli afflussi - deflussi richiedono in
ingresso dati di precipitazione, ricavati dalle misure effettuate dalla rete pluviometrica in
gestione, dalle stime ricavate mediante prodotti radar o dall’applicazione di modelli
meteorologici numerici. Solo i modelli operativi presso Arpa Veneto, Piemonte ed Emilia
Romagna sono dotati di moduli che tengono conto dell’effetto, sulla formazione dei
deflussi superficiali, della presenza di una copertura nevosa e della presenza di invasi.
Tutti i modelli, tranne quelli di Arpa Basilicata e Arpa Toscana tengono conto
dell’evaporazione e dell’evapotraspirazione. Il fenomeno dell’intercettazione è descritto dai
modelli operativi presso Arpa Piemonte, Arpa Emilia Romagna, Arpa Liguria e Arpa
Veneto. Tutti i modelli, tranne quelli di Arpa Basilicata e Arpa Toscana descrivono il
fenomeno dell’infiltrazione. Il contributo della falda (deflusso di base) è schematizzato nei
modelli operativi presso Arpa Piemonte, Arpa Emilia Romagna e Arpa Veneto.
I modelli afflussi - deflussi sono definiti su aree territoriali di differente estensione: il
modello operativo presso Arpa Basilicata è applicato su un solo bacino, quello operativo
presso Arpa Campania su quattro bacini. Il modello di Arpa Emilia Romagna è definito
sull’intero territorio regionale ed è applicato su un totale di 241 bacini per quanto concerne
la parte a parametri concentrati; il modello di Arpa Piemonte è strutturato allo stesso modo
ed è applicato su 187 bacini. Il modello operativo presso Arpa Liguria è applicato sui bacini
di estensione maggiore di 10 km2. Il modello afflussi - deflussi di Arpa Molise è definito su
4 bacini, e quello di Arpa Toscana su 23 bacini. Da ultimo, il modello operativo presso
Arpa Veneto è definito su un’area che comprende 176 bacini.
Rappresentazione dei processi in alveo
I modelli che rappresentano i processi in alveo operativi presso i centri funzionali delle
varie Arpa sono costruiti utilizzando differenti codici di calcolo disponibili gratuitamente o di
tipo commerciale. I modelli possono essere costruiti utilizzando un solo codice di calcolo o
accoppiandone differenti.
Arpa Basilicata utilizza il codice open source Nemo-Bas, Arpa Campania HEC-HMS (open
source) e SWAT (open source), Arpa Emilia Romagna HEC-RAS (open source), SOBEK
(commerciale) e MIKE 11 HD (commerciale), Arpa Piemonte HEC-RAS (open source),
SOBEK (commerciale), MIKE 11 HD (commerciale) e FEST-WB (open source), Arpa
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Molise IDRAIM (open source). Arpa Veneto ha costruito il proprio modello utilizzando il
codice di calcolo QUAL2K (open source).
Ad eccezione di Arpa Basilicata, che per l’operatività del modello usufruisce
esclusivamente della consulenza di personale esterno, le altre Arpa (Campania, Emilia
Romagna, Liguria, Molise, Piemonte, Toscana e Veneto) si basano sull’utilizzo di
personale interno alla struttura, avvalendosi della consulenza di soggetti esterni.
Solo due dei modelli che rappresentano i processi in alveo sono di tipo bidimensionale,
quelli operativi presso Arpa Molise e Arpa Campania. Arpa Veneto e Arpa Basilicata
utilizzano una schematizzazione monodimensionale, mentre i modelli di Arpa Piemonte e
Arpa Emilia Romagna accoppiano una schematizzazione 1D ad una quasi – 2D.
Il modelli idraulici operativi presso le differenti Agenzie prevedono la valutazione delle
dinamiche in alveo su un reticolo costituito da un numero variabile di aste fluviali (una sola
per Arpa Basilicata (Basento), 6 per Arpa Campania, 45 per Arpa Emilia Romagna, 6 per
Arpa Molise, 130 per Arpa Piemonte, 7 per Arpa Veneto).
Come dati in ingresso ai modelli idraulici si annoverano, per quasi tutti i modelli, dati
geometrici come DEM e sezioni d’alveo, oltre a scale di deflusso, livelli idrometrici, portate,
mappe di tipo raster/grid dell’uso del suoloe della pedologia.
Finalità e campi di applicazione
I modelli di simulazione afflussi-deflussi vengono utilizzati per effettuare previsioni di piena
in tempo reale (Arpa Basilicata, Arpa Emilia Romagna, Arpa Liguria e Arpa Piemonte),
previsioni di piena in continuo (Arpa Piemonte ed Arpa Emilia Romagna), previsioni di
piena ad evento (Arpa Liguria), analisi post evento in tempo differito (Arpa Liguria, Arpa
Piemonte, Arpa Emilia Romagna, Arpa Basilicata e Arpa Veneto), analisi post evento in
continuo (Arpa Campania e Arpa Veneto), analisi post evento ad evento (Arpa Campania
e Arpa Liguria). Ulteriori utilizzi dei modelli sono l’effettuazione di analisi di supporto alla
costruzione del bilancio idrico (Arpa Emilia Romagna, Arpa Liguria, Arpa Molise, Arpa
Piemonte e Arpa Veneto) e l’attuazione di attività di supporto finalizzate alla
determinazione degli aspetti quali-quantitativi della risorsa idrica sotterranea (Arpa
Campania, Arpa Emilia Romagna, Arpa Molise e Arpa Toscana). Da ultimo, i modelli
idrologici concorrono alla valutazione dello stato di qualità delle acque, legato ad esempio
alla diffusione/dispersione di sostanze inquinanti (Arpa Campania, Arpa Emilia Romagna,
Arpa Molise e Arpa Veneto).
I modelli di propagazione idrodinamica in alveo sono utilizzati per effettuare previsioni di
piena in tempo reale e in continuo (Arpa Emilia Romagna e Arpa Piemonte), analisi post
evento in tempo differito (Arpa Emilia Romagna, Arpa Piemonte e Arpa Veneto), analisi
post evento in continuo (Arpa Emilia Romagna e Arpa Piemonte), analisi post evento di
singoli eventi (Arpa Veneto) e per valutare l’estensione delle aree inondabili (Arpa Emilia
Romagna e Arpa Piemonte). I modelli idrodinamici contribuiscono anche alla valutazione
dello stato di qualità delle acque, legato ad esempio alla diffusione/dispersione di sostanze
inquinanti (Arpa Emilia Romagna, Arpa Molise e Arpa Veneto), la cui concentrazione è
strettamente connessa agli aspetti quantitativi (portate liquide), alla valutazione
dell’intrusione del cuneo salino (Arpa Emilia Romagna) ed alla stima del trasporto solido
(Arpa Molise e Arpa Veneto). Arpa Veneto utilizza inoltre il proprio modello idrodinamico
per simulare particolari stati del sistema studiato (situazioni di criticità di deflusso,
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situazioni di variazioni di carico immesso per modifiche agli impianti di depurazione e alle
reti fognarie, valutazione di differenti scenari e strategie di gestione dei prelievi/rilasci, ecc.,
inquinamento da metalli…ecc.).
Nelle Arpa Friuli Venezia Giulia, Puglia, Umbria, Valle d’Aosta e Marche non sono
utilizzate applicazioni modellistiche in ambito idrologico e idraulico.
Criticità
Il grado di complessità nell’utilizzo dei modelli afflussi – deflussi e di propagazione
idrodinamica è stato valutato presso le differenti agenzie: basso per Arpa Basilicata, medio
per Arpa Campania e Arpa Veneto, alto per Arpa Emilia Romagna, Arpa Molise e Arpa
Piemonte.
I tempi computazionali sono quasi uniformemente classificati come medi.
L’attendibilità del modello operativo presso la propria struttura è classificata come media
da Arpa Basilicata, Arpa Campania, Arpa Emilia Romagna e Arpa Piemonte e alta da Arpa
Molise e Arpa Veneto.
La difficoltà di reperimento dei dati meteorologici e idrologici è classificata da quasi tutte le
agenzie come bassa; la relativa qualità/attendibilità è considerata generalmente medio/alta.
Arpa Campania e Arpa Veneto associano invece all’attività di reperimento dei dati
idrologici una difficoltà maggiore rispetto al reperimento dei dati meteorologici.
Esigenze operative
I prodotti forniti tramite modellistica possono riguardare attività su specifica richiesta,
relazioni di evento, report (annuali, mensili, settimanali o giornalieri) e i bollettini di
previsione criticità e monitoraggio.
Le esigenze operative possono essere inquadrate in uno schema a strati:
- strumentale (telemetria, radar satellite, campagne e sondaggi)
- modellistico (suolo, idrologia, idraulica, bilancio, modellistica stocastica e di scenario)
- operativo (gestione dati import export data base, scheduling)
- assimilazione, post processing e manual forecast
- costruzione, integrazione e diffusione dell’informazione/valutazione
- metodologie per l’utilizzo del sistema
- procedure operative
- sperimentazione: eventi storici
- analisi della sperimentazione
- esposizione: convegni
- formazione: corsi, manuali
- relazioni tra gli strati proposti
Ciascuno strato e le relazioni tra essi
devono perseguire standard minimi sia
programmatici che tecnico scientifici.
Per fare una valutazione in termini di esigenze di risorse umane e strumentali, occorre
distinguere tra i diversi utilizzi.
Le applicazioni in tempo reale richiedono che sia organizzato un vero e proprio “servizio”
composto da personale che si avvicenda giornalmente in turno in modo da garantire
continuità dell’erogazione del servizio ed infrastrutture informatiche con soluzioni
tecnologiche in alta affidabilità che consentono di minimizzare le probabilità di fermo dei
processi di elaborazione.
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Le valutazioni idrologiche ed idrauliche operative basate sulla modellistica richiedono
azioni ed attività di verifica, confronto e diffusione delle informazioni con l’ausilio di
personale e strumenti dedicati. Le attività del tempo reale possono essere articolate a
seconda del tempo all’evento (orizzonte di previsione), della natura dell’evento stesso,
degli esposti, dell’area colpita e delle condizioni idrologiche; è da considerarsi, altresì, la
funzionalità delle infrastrutture e degli organi di manovra. In particolare, può essere utile
approfondire le attività negli stati di previsione e monitoraggio e sorveglianza. Alcune
valutazioni correnti riguardano la verifica della validità delle previsioni meteo e dei dati in
telemisura, la corrispondenza tra le previsioni e osservazioni e l’import nell’ambiente di
sistema modellistico, l’individuazione di eventuali fenomeni locali. Una volta ottenute le
corse dei modelli, le valutazioni idrometriche (di altezza e di portata) si svolgono dopo le
opportune verifiche, correzioni e assimilazione dei dati osservati; si può fare ricorso a dati
in tempo reale ed informazioni raccolte in campo (gestori di invasi, consorzi, campagne di
monitoraggio, volontari). Particolarmente utile può risultare l’incrocio delle informazioni
sulle condizioni di saturazione dei terreni, spesso raccolte a fini agronomici e forestali.
Benché si auspichi nel futuro un aumento del grado di automazione, sono di ampio utilizzo
le considerazioni di tipo qualitativo ed il ricorso all’esperienza degli operatori.
Al contrario nelle applicazioni fuori linea le principali esigenze riguardano la necessità di
formazione del personale che deve avere requisiti di elevata specializzazione.
Tra le attività del tempo differito si segnala l’aggiornamento periodico delle soglie
idrometriche, in considerazione di eventuali elementi di novità riguardanti sia il tronco
fluviale, che le infrastrutture, che gli esposti stimati anche temporanei (attività in fiume o in
alveo, lavori in corso, occupazioni temporanee di aree golenali, ristrutturazione di ponti,
officiosità di opere idrauliche, manutenzione degli argini).
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3.
MODELLISTICA DELLE ACQUE MARINO COSTIERE E LAGUNARI
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Introduzione alla tematica
All’interno delle attività di monitoraggio e controllo della qualità dell’acqua in area costiera
(acque marino costiere e acque di transizione) la modellistica ha un ruolo di supporto
sempre più rilevante. Il litorale, infatti, presenta zone d’importanza non solo ambientale ma
anche economica e sociale (turismo e balneazione, molluschicoltura e pescicoltura, aree
SIC/ZPS, Rete Natura 2000, parchi e aree marine protette, etc.) e richiede studi focalizzati,
a partire dalla caratterizzazione idrodinamica/idrologica dell’area.
Nell’ottica di fornire servizi di controllo, mantenimento e previsione delle caratteristiche
dell’area costiera, come indicato dal Protocollo ICZM (Integrated Coastal Zone
Management) entrato in vigore dal marzo 2011, considerando la Direttiva Marine Strategy
MSFD (2008/56/CE), la Direttiva per la balneazione (2006/7/CE), nonché la Direttiva
Quadro per le Acque WFD (2000/60/CE), si evidenzia la necessità di utilizzare strumenti di
modellistica numerica in ambito marino costiero e lagunare.
A livello di normativa italiana la modellistica delle acque marino costiere e lagunari è
rappresentata in particolare nel Decreto Legislativo n.116 del 30 maggio 2008, relativo alla
qualità delle acque di balneazione. Il Decreto, infatti, chiede di fornire previsioni ambientali,
che sono troppo complesse per essere affrontate esclusivamente attraverso il
monitoraggio. In tale contesto, l’applicazione di modelli numerici nella valutazione degli
impatti di inquinanti sulle acque di balneazione può risultare utile sia per l’identificazione
dell’estensione dell’area soggetta agli effetti dell’inquinamento, che per quantificare se il
carico di inquinante costituisca o no un rischio per la balneazione.
I modelli numerici sono inoltre un valido ausilio per la formulazione di ipotesi di vario tipo e
per valutazioni nella gestione dell’impatto di una data fonte di inquinamento. Essi, inoltre,
possono anche fornire indicazioni utili sulle condizioni del mare, ad esempio su rischi
legati a correnti e moto ondoso e così via. Infine la modellistica numerica può anche
essere integrata in un sistema di allarme rapido per la tempestiva segnalazione, tramite
sistemi automatici, dell’inizio di fenomeni di inquinamento o di mareggiate. In questo modo,
con una sola risorsa sarà possibile non solo adempiere agli obblighi di legge per la
valutazione dell’impatto degli inquinanti, ma in generale anche fornire un servizio
aggiuntivo al pubblico.
L’applicazione di modelli numerici in acque marino costiere e lagunari si basa
fondamentalmente sulla simulazione dell’idrodinamica e dei processi di dispersione di
inquinanti, ricorrendo ad opportune ipotesi semplificative a seconda dei casi. Nella scelta
di tali ipotesi si procede col trascurare o trattare in maniera semplificata quei fenomeni che
non sono individuati come caratterizzanti della situazione in esame. In tal modo si riesce a
ridurre la complessità del modello numerico da utilizzare. A seconda dei casi l’approccio
matematico può essere infatti di vario tipo: RANS o LES, euleriano o lagrangiano; con
tecniche alle Differenze Finite, agli Elementi Finiti o ai Volumi finiti; nella versione
bidimensionale e/o tridimensionale, nell’ipotesi shallow water, in modalità barotropica o
baroclina, etc.
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Modelli utilizzati
Modellistica delle acque marino costiere e lagunari
Allo stato attuale, per quanto risulta dai questionari ricevuti, le Arpa in cui si applica la
modellistica delle acque marino costiere e lagunari sono solo quattro: ARPA EMILIAROMAGNA, ARPA FRIULI VENEZIA GIULIA, ARPA LIGURIA e ARPA VENETO.
I modelli impiegati attualmente presso le Arpa sono disponibili gratuitamente oppure sono
modelli commerciali. Tali modelli possono essere utilizzati per lo studio della circolazione
idrodinamica e del moto ondoso, per valutazioni relative alla qualità delle acque e per lo
studio del trasporto solido, effettuando analisi per situazioni specifiche o per scenari. Arpa
Emilia Romagna utilizza i modelli open source SWAN, ROMS, GNOME e X-Beach, Arpa
Friuli Venezia Giulia utilizza il modello SHYFEM (open source), Arpa Liguria il modello
MIKE 3 (commerciale), e Arpa Veneto i modelli open source SHYFEM e ROMS. Tutte le
ARPA menzionate utilizzano la modellistica per scopi operativi.
Per l’operatività del modello, ARPA Emilia Romagna si avvale di personale interno, Arpa
Friuli Venezia Giulia e Arpa Liguria si basano sia sull’utilizzo di personale interno alla
struttura che di personale esterno, mentre Arpa Veneto ricorre esclusivamente alla
consulenza di personale esterno. Tutte le ARPA indicate si avvalgono occasionalmente o
sistematicamente della consulenza gratuita o non di soggetti esterni.
I modelli utilizzati sono tutti di tipo RANS e sono costituiti da un modello idrodinamico su
cui si innestano vari moduli aggiuntivi con diverse finalità e con diverse caratteristiche.
Come dati di input vengono indicati fondamentalmente dati meteo-marini e dati idrologici.
Tali dati sono rappresentati da valori di pioggia, temperatura dell’aria, vento (direzione ed
intensità), pressione atmosferica, radiazione solare, umidità relativa, copertura nuvolosa,
dati di livello idrometrico/mareale, dati di portata dei fiumi e dati di batimetria. I dati
possono anche provenire da altri modelli. Il passo temporale (generalmente orario) ed i
formati possono essere di vario tipo a seconda delle esigenze e dei modelli utilizzati.
Gli output forniti dai modelli sono generalmente costituiti dai principali parametri
oceanografici (livello marino, velocità e direzione di corrente e onde, temperatura, salinità,
ossigeno disciolto, etc.) e da valori di concentrazione della dispersione di inquinanti
(idrocarburi, microbiologia, …). I formati numerici e grafici degli output possono essere vari,
secondo le caratteristiche dei modelli utilizzati e quanto richiesto dalle varie esigenze.
a) Modellistica idrodinamica e del moto ondoso
ARPA EMILIA ROMAGNA utilizza ROMS come modello idrodinamico bidimensionale alle
differenze finite, accoppiato al modello MFSTEP per le condizioni al contorno ed al
modello meteorologico COSMO-I; impiega inoltre il modello shallow water SWAN per il
moto ondoso.
ARPA FRIULI VENEZIA GIULIA utilizza il modello idrodinamico agli elementi finiti
SHYFEM (versioni 2D e 3D), fornito anche di un modulo per il moto ondoso.
ARPA LIGURIA impiega il modello tridimensionale ai volumi finiti MIKE 3 (DHI) e per il
moto ondoso si avvale del modulo MIKE 21 SW del modello MIKE stesso.
13
ARPA VENETO si avvale dei modelli idrodinamici SHYFEM (come ARPA FRIULI
VENEZIA GIULIA) e ROMS (come ARPA EMILIA ROMAGNA).
b) Modellistica della dispersione di inquinanti e di qualità delle acque
Accoppiato al modello meteorologico COSMO-I e al modello idrodinamico ROMS, ARPA
EMILIA ROMAGNA utilizza GNOME come modello di trasporto lagrangiano per valutazioni
di qualità delle acque (tipo oil spill).
ARPA FRIULI VENEZIA GIULIA e ARPA VENETO utilizzano il modello SHYFEM,
provvisto di un modulo di dispersione e di vari moduli di qualità dell’acqua (ad esempio
EUTRO-WASP), che sono stati integrati nel modello stesso.
ARPA LIGURIA si avvale dei moduli MIKE 3 AD (Advection Dispersion) per la dispersione
di sostanze disciolte in acqua, MIKE PT (Particle Tracking) e SA (Spill Analysis) per il
trasporto di sostanze pericolose e del modulo MIKE 3 ECO lab come modello ecologico.
c) Modellistica del trasporto solido
I modelli di trasporto solido vengono impiegati da ARPA FRIULI VENEZIA GIULIA, ARPA
LIGURIA e ARPA VENETO.
A questo scopo vengono utilizzati da ARPA LIGURIA i moduli MIKE 3 ST (Sand
Transport) e MT (Mud Transport) del codice MIKE ed il modello SHYFEM da ARPA
FRIULI VENEZIA GIULIA e ARPA VENETO.
Per la simulazione del trasporto solido SHYFEM utilizza il modulo SEDTRANS, adattato
per girare nel modello e modificato ad hoc.
Infine, ARPA EMILIA ROMAGNA impiega il modello X-Beach per studi di morfodinamica
costiera, accoppiato ai modelli ROMS e SWAN.
-
Finalità e campi di applicazione
I modelli delle acque marino costiere e lagunari vengono utilizzati da tutte le Arpa per
effettuare simulazioni idrodinamiche e di moto ondoso. Le simulazioni idrodinamiche e di
moto ondoso sono generalmente la base per le simulazioni a supporto delle valutazioni di
qualità delle acque in particolare per la qualità delle acque di balneazione e del trasporto
solido.
Come bacini di applicazione per ARPA EMILIA ROMAGNA si va dalla scala del Mar
Mediterraneo e del Mare Adriatico, per arrivare alle coste dell’Emilia Romagna, etc, per
uno totale di circa 8-10 casi di applicazione. Per ARPA FRIULI VENEZIA GIULIA il
dominio del modello copre tutto il Mare Adriatico fino allo Stretto di Otranto, mentre per la
laguna di Marano e Grado il bacino di applicazione è di circa 160 km2.
Per ARPA VENETO si tratta di un unico sistema interconnesso composto da 6 corpi
d’acqua di transizione e l’alto Adriatico, con notevoli complessità per la presenza di foci
fluviali limitrofe tra cui il Po ed il suo sistema deltizio.
Infine, per ARPA LIGURIA il bacino di applicazione è rappresentato dal Mar Ligure, con la
possibilità di innestare modelli sotto-costa a più alta risoluzione.
14
-
Criticità
Il grado di criticità nell’implementazione dei modelli di acque marino costiere e lagunari è
stato valutato soprattutto in riferimento alla complessità dell’utilizzo dei modelli, che risulta
quasi uniformemente alta.
La difficoltà di reperimento dei dati meteorologici e idrologici è classificata da quasi tutte le
Agenzie come bassa. ARPA FVG evidenzia qualche criticità legata alla difficoltà di
reperimento di alcuni dati, in particolare per quanto riguarda i dati di portata dei fiumi ed i
dati di batimetria della Laguna di Marano e Grado.
I tempi computazionali sono uniformemente classificati tra medi ed alti. Anche il livello di
attendibilità dei modelli e dei risultati è uniformemente classificato tra medio e alto.
Vengono segnalate alcune complessità per quanto riguarda i bacini di applicazione.
-
Esigenze operative
Le attività di modellistica delle acque marino costiere e lagunari attengono ad attività di
tipo tecnico-scientifico specialistico, per cui è auspicabile che tali attività si possano
svolgere in sedi dedicate ed organizzate per quanto riguarda il personale specializzato, le
infrastrutture informatiche, software,
banche dati, sistema informativo ambientale
regionale, attività a supporto, attività di reportistica e di diffusione/pubblicazione.
Le esigenze operative possono essere schematizzate e raggruppate per brevità
nell’elenco seguente in cui si distinguono per tipologia:
- strumentali e di supporto (misurazioni sistematiche (anche in continuo) ed ad evento
di portate fiumi/ sorgenti, misurazioni di livelli, temperatura, salinità e concentrazione)
- modellistico (informatici e fisici sviluppatori a supporto di applicazioni ad hoc,
ampliamento dell’ambito della modellistica previsionale)
- operativo (gestione dati import export data base, scheduling)
- assimilazione, post processing e manual forecast
- costruzione, integrazione e diffusione dell’informazione/valutazione
- metodologie per l’utilizzo del sistema
- procedure operative
- sperimentazione: eventi storici
- esposizione: convegni
- formazione: corsi, manuali, linee guida
- relazioni tra gli strati proposti
Ciascuno strato e le relazioni tra essi
devono perseguire standard minimi sia
programmatici che tecnico- scientifici. Le valutazioni oceanografiche e di qualità delle
acque basate sulla modellistica richiedono azioni ed attività di verifica, confronto e
diffusione delle informazioni con l’ausilio di personale e strumenti dedicati.
Per fare una valutazione in termini di esigenze: di risorse umane, strumentali,
infrastrutturali, etc. occorrono opportuni approfondimenti anche legati alle programmazioni
delle attività/fondi agenziali.
Nelle applicazioni modellistiche anche se solo per attività basilari ed iniziali di
implementazione e applicazione dei modelli necessita la formazione anche costante del
personale che deve avere requisiti di elevata specializzazione.
15
4.
MODELLISTICA DELLE ACQUE SOTTERRANEE
-
Introduzione alla tematica
La modellistica delle acque sotterranee (o modellistica idrogeologica) rappresenta una
settore specialistico dell'idrogeologia ambientale in cui si implementano e si sviluppano
modelli numerici (generalmente fisicamente basati) al fine di riprodurre e/o di simulare
(previsione) il flusso e il trasporto di inquinanti negli acquiferi e/o nella zona insatura del
sottosuolo. La modellistica delle acque sotterranee si applica a domini idrogeologici
circoscrivibili fisicamente e/o idraulicamente in un contesto concettuale ragionevolmente
semplificato rispetto alla complessità idrogeologica reale. Le scale di lavoro possono
essere molto diverse: bacino idrogeologico, corpo Idrico sotterraneo, sistema fiume – falda,
campo pozzi, discarica, stazione rifornimento carburanti). La modellistica consente di
fornire risposte quantitative (con grado di incertezza variabile da caso a caso) a domande
di vario tipo:
1) Qual è la configurazione ottimale di una rete di monitoraggio delle acque
sotterranee con il minor numero di pozzi e sorgenti più rappresentative dello stato
quali-quantitativo del corpo idrico sotterraneo?
2) Qual è la frequenza minima ottimale di monitoraggio qualitativo e quantitativo da
attribuire ad una sorgente per stimare significativamente le tendenze evolutive a
medio e lungo termine?
3) Qual è la probabile area di ricarica di una sorgente?
4) Qual è la geometria del volume-acquifero entro il quale circolerà un inquinante
richiamato dall'esercizio di un pozzo o campo pozzi?
5) Quali sono le isocrone delle aree di salvaguardia di pozzi e sorgenti destinate
all’approvvigionamento idropotabile?
6) Quali sono le variazioni temporali del livello idrico di un fiume alimentato da un
corpo idrico sotterraneo sottoposto ad un definito regime di emungimenti?
7) Quale sarà il recettore, il percorso ed il tempo di migrazione più probabile di un
contaminante fuoriuscito dal corpo di una discarica?
8) Quali variazioni dei livelli di falda di un corpo idrico sotterraneo ci si possono
attendere per effetto di variazioni della ricarica, o più in generale delle variazioni
climatiche?
9) Quali sono i tempi più probabili di migrazione verso la falda di un inquinante
rilasciato sul suolo?
10) Quali ipotesi si posso avanzare circa tempi e distribuzione delle concentrazioni
dell’intrusione salina in acquiferi costieri sottoposti a particolari regimi di
emungimenti litoranei?
16
L’implementatore (Groundwater Modeler) di modelli matematici delle acque sotterranee
ipotizza e fissa condizioni al contorno nonchè determina quali aspetti del sistema possono
essere modellati, quali processi sono predominanti, e come questi processi possono
essere rappresentati matematicamente, e quali sono i codici di calcolo da utilizzare. Così, i
modelli si basano su ipotesi semplificative; per questo motivo non possono replicare
completamente e contemporaneamente la complessità intrinseca dei sistemi ambientali
idrogeologici e di conseguenza le previsioni che ne scaturiscono sono caratterizzate da un
livello di incertezza valutabile caso per caso. Nonostante questi limiti, i modelli sono
essenziali per una varietà di scopi in campo ambientale.
A seconda degli obiettivi i modelli possono essere inquadrati in due grosse categorie.
Modelli Diagnostici: che si distinguono in 2 tipi:
a) finalizzati a valutare ipotesi sulla costituzione del modello concettuale;
b) finalizzati a valutare ipotesi sulle cause e sulle condizioni che hanno generato
eventi inquinanti.
Modelli Previsionali in grado di consentire ipotesi su scenari futuri di inquinamento,
variazione di livelli di falda, variazioni di portate sorgive, etc.).
L’implementazione dei modelli numerici per la protezione delle acque sotterranee
dall’inquinamento e dal deterioramento viene raccomandata nel D.Lgs. 30/2009 in
attuazione della Direttiva 2006/118/CE. L’implementazione viene anche raccomandata nel
D.M. 260/2010 in attuazione della Direttiva 2000/60/CE. In tale ottica i modelli delle acque
sotterranee sono utili strumenti per compilare ed interpretare i dati di monitoraggio
quantitativo e identificare le risorse e gli ecosistemi a rischio. Inoltre, le stime di incertezza
che si possono ottenere con un modello numerico possono essere d’aiuto per identificare
parti del corpo idrico sotterraneo che necessitano dell’integrazione di siti per meglio
descrivere la quantità e la portata delle acque sotterranee e vengono impiegati per
riprodurre condizioni attuali di inquinamento o per simulare situazioni future di
inquinamento e svolgono un ruolo importante nella gestione ambientale.
La Modellistica delle Acque Sotterranee in detti strumenti normativi rappresenta uno
strumento di importanza strategica per analizzare questioni ambientali che sono troppo
complesse per essere affrontate esclusivamente attraverso mezzi empirici o mediante
indicatori ambientali.
I Modelli delle Acque Sotterranee sono quindi una fonte di informazioni per i decisori delle
Agenzie per la Protezione Ambientale che hanno bisogno di prendere in considerazione
molti obiettivi concorrenti. Attualmente, per quanto risulta dai questionari ricevuti, le Arpa
in cui si applica la modellistica delle acque sotterranee sono sette: ARPA CAMPANIA,
ARPA EMILIA- ROMAGNA, ARPA FRIULI-VENEZIA-GIULIA, ARPA LIGURIA, ARPA
MOLISE, ARPA TOSCANA, ARPA VENETO.
-
Modelli utilizzati
Modellistica del flusso e del trasporto di inquinanti nelle acque sotterranee
I modelli (model-code) impiegati attualmente nel circuito agenziale sono i seguenti. Essi
sono stati distinti a seconda del tipo di fruibilità free/open source o commercial:
17
CRITERIA (open source)
MODFLOW (open source):
MODPATH (open source):
MODFLOW -SURFACT (commercial):
MODHMS (commercial):
MT3DMS (commercial):
RT3D (open source):
SEAWAT (open source):
SPLIT (free):
SUTRA (open source):
SWAT(open source):
FLOWKONSOL (commercial)
PEST (free):
CHEMFLO-2000 (open source):
RW/SF (free)
Tutti i model-code elencati vengono attualmente utilizzati nelle Arpa mediante interfacce
grafiche (GUI) anch'esse distinguibili in versioni commerciali e free. In particolare per
quanto riguarda I codici MODFLOW, MODPATH, MT3DMS, RT3D, SEAWAT, PEST,
ARPA Campania e ARPA Toscana utilizzano l’interfaccia grafica Groundwater VISTAS
(software commerciale), ARPA Friuli Venezia Giulia, ARPA Liguria, e ARPA Veneto
utilizzano Visual Modflow (software commerciale), ARPA Emilia Romagna utilizza GMS
(software commerciale). il codice SPLIT viene utilizzato da ARPA CAMPANIA all'interno
dell'interfaccia Groundwater VISTAS. il codice SWAT viene utilizzato da ARPA
CAMPANIA e ARPA TOSCANA all'interno di ARCGIS. Il codice SUTRA viene utilizzato da
ARPA CAMPANIA all'interno dell'interfaccia commerciale ARGUS-ONE. CHEMFLOW2000 nasce direttamente con una propria interfaccia grafica free e viene utilizzato
dall'ARPA Emilia-Romagna. MODFLOW-SURFACT e MODHMS vengono utilizzati
dall'ARPA CAMPANIA mediante interfaccia commerciale Hydrogeologic. FLOWKONSOL
utilizzato da ARPA EMILIA-ROMAGNA mediante interfaccia commerciale di un particolare
sub-pacchetto di MODFLOW. CRITERIA è utilizzato da ARPA EMILIA-ROMAGNA.
RW/SF è utilizzato dall’ARPA MOLISE
a) Modellistica del flusso delle acque sotterranee
Per l’implementazione dei modelli di flusso il codice più utilizzato da tutte le ARPA tranne
che dall’ARPA MOLISE è il MODFLOW. L’impiego di quest’ultimo è propedeutico oltre che
necessario all’utilizzo dei codici per il trasporto degli inquinanti che si agganciano al
MODFLOW stesso: MODPATH, MT3DMS, RT3D, SEAWAT). ARPA CAMPANIA utilizza
anche il codice SPLIT, SWAT, MODFLOW-SURFACT, MODHMS, SUTRA.
FLOWKONSOL viene utilizzato da ARPA EMILIA-ROMAGNA.
Poco più della metà delle ARPA implementa i modelli con specialisti dipendenti
dell’Agenzia. Ad eccezione, infatti, di ARPA MOSILE, ARPA FRIULI-VENEZIA-GIULIA,
ARPA VENETO che per l’operatività dei modelli usufruisce anche della consulenza di
personale esterno in modo anche non gratuito, le altre Arpa (Campania, Emilia Romagna,
Liguria, Toscana) si basano sull’utilizzo di personale interno alla struttura.
Tutte le ARPA menzionate tranne che ARPA CAMPANIA utilizzano la modellistica del
flusso per scopi operativi. Quest’ultima ha applicato la modellistica per fini sperimentali in
progetti di ricerca applicata e nell’ambito della formazione del personale interno in progetti
POR.
18
I processi matematici sui si basano i modelli sono in tutti i casi fisicamente basati, e
comunque in nessun caso sono di tipo black-box, gray-box. L’approccio matematico può
essere di vario tipo: Differenze Finite, Elementi Finiti, Elementi Analitici.
La
rappresentazione spaziale adottata è di tipo distribuito. I modelli in quasi tutti i casi
vengono utilizzati in stato di flusso stazionario, solo alcune ARPA hanno implementato
modelli in stato di flusso transitorio. Le finalità riguardano in tutti casi, tranne che per
ARPA MOLISE, la riproduzione dei livelli piezometrici e del bilancio idrogeologico
complessivo.
b) Modellistica del trasporto (propagazione idrodinamica) degli inquinanti nelle
acque sotterranee
Tutte le ARPA, tranne ARPA MOLISE implementano modelli di trasporto.
Queste, in particolare per il trasporto advettivo utilizzano il codice MODPATH. I Modelli di
trasporto dispersivo vengono implementati da ARPA CAMPANIA, ARPA EMILIA –
ROMAGNA, ARPA FRIULI VENEZIA GIULIA, ARPA LIGURIA, ARPA TOSCANA e ARPA
VENETO. A questo scopo vengono utilizzati i codici MT3D e RT3D. Il codice SEAWAT per
la simulazione dell’intrusione salina viene utilizzato da ARPA LIGURIA. Modelli di
trasporto nel mezzo insaturo vengono implementati in ARPA EMILIA-ROMAGNA
mediante il codice CHEMFLOW-2000.
Poco più della metà delle ARPA implementa i modelli grazie a specialisti interni
dell’Agenzia. Ad eccezione, infatti, di ARPA FRIULI-VENEZIA-GIULIA, ARPA VENETO
che per l’operatività dei modelli usufruisce anche della consulenza di personale esterno in
modo anche non gratuito, le altre Arpa (Campania, Emilia Romagna, Liguria, Toscana) si
basano sull’utilizzo di personale interno alla struttura.
Tutte le ARPA tranne che ARPA CAMPANIA utilizzano la modellistica del trasporto di
inquinanti per scopi operativi. Quest’ultima ha applicato la modellistica del trasporto per
fini sperimentali in progetti di ricerca applicata e nell’ambito della formazione del
personale interno in progetti POR.
-
Finalità e campi di applicazione
Per quanto riguarda i modelli per il flusso delle acque sotterranee questi vengono utilizzati
da tutte le Arpa per effettuare simulazione dello stato attuale dei campi di flusso degli
acquiferi (riproduzione dei livelli piezometrici/configurazione della superficie di falda) e per
analisi di supporto alla stima del bilancio idrogeologico attuale. Ulteriori utilizzi vengono
applicati da ARPA EMILIA-ROMAGNA in merito al rapporto ricarica/prelievi, ricarica
artificiale, effetti flusso/subsidenza. i modelli di propagazione degli inquinanti di falda
vengono impiegati da ARPA EMILIA-ROMAGNA, ARPA FRIULI, ARPA LIGURIA, ARPA
TOSCANA, ARPA VENETO per eseguire valutazione circa i campi di concentrazione di
idrosolubili. In particolare ARPA CAMPANIA (in via sperimentale) ARPA EMILIAROMAGNA e ARPA TOSCANA implementano modelli inerenti all’inquinamento da nitrati.
ARPA LIGURIA ha implementato modelli di intrusione salina.
Criticità
Il grado criticità nell’implementazione dei modelli di flusso e trasporto di inquinanti è stato
valutato in modo pressocchè condiviso o quantomeno riconducibile allo stesso ambito
dalle differenti agenzie: Arpa Campania, Arpa Emilia-Romagna, Arpa Friuli-Venezia-Giulia,
Arpa Liguria, Arpa Toscana, Arpa Veneto, in quanto principalmente legato alle incertezze
e difficoltà di interpretazione/complessità del modello concettuale in termini eterogeneità
19
stratigrafiche, contrasti di conducibilità idrauliche, condizioni fisiche al contorno
scarsamente interpretabili, mancanza di test di acquifero/pozzo da cui derivare coefficienti
di immagazzinamento e trasmissività, mancanza di dati di portata di pozzi e sorgenti,
carenza di dati di livello piezometrico significativamente
estesi ed arealmente
rappresentativi. ARPA TOSCANA evidenzia una criticità legata all’utilizzo di un particolare
pacchetto del codice MODFLOW: STR
I tempi computazionali sono quasi uniformemente classificati tra medi ed alti.
-
Esigenze operative
Le attività di modellistica delle acque sotterranee attengono ad attività di tipo tecnicoscientifico-specialistico da svolgersi in sedi dedicate ed organizzate, sia per quanto
riguarda il personale specializzato, le infrastrutture informatiche, software, banche dati,
sistema informativo ambientale regionale, attività a supporto, attività di reportistica e di
diffusione/pubblicazione. Le esigenze operative possono essere schematizzate e
raggruppate per brevità nell’elenco seguente in cui si distinguono per tipologia:
- strumentali e di supporto (misurazioni sistematiche (anche in continuo) ed ad evento
di portate fiumi/ sorgenti, misurazioni di livelli e concentrazione nei pozzi, campagne e
sondaggi dedicati, test di acquiferi e di pozzo, test di dispersione di inquinanti,
installazione di piezometri dedicati)
- modellistico (informatici e fisici sviluppatori a supporto, ampliamento dell’ambito
modellistica dell’insaturo, modellistica stocastica diretta ed inversa, modellistica per
l’analisi delle incertezze)
- operativo (gestione dati import export data base, scheduling)
- assimilazione, post processing e manual forecast
- costruzione, integrazione e diffusione dell’informazione/valutazione
- metodologie per l’utilizzo del sistema
- procedure operative
- sperimentazione: eventi storici
- esposizione: convegni
- formazione: corsi, manuali, linee guida
- relazioni tra gli strati proposti
Ciascuno strato e le relazioni tra essi
devono perseguire standard minimi sia
programmatici che tecnico- scientifici. Le valutazioni idrogeologiche operative basate sulla
modellistica richiedono azioni ed attività di verifica, confronto e diffusione delle
informazioni con l’ausilio di personale e strumenti dedicati.
Per fare una valutazione in termini di esigenze: di risorse umane, strumentali,
infrastrutturali, etc. occorrono opportuni approfondimenti anche legati alle programmazioni
delle attività/fondi agenziali.
Nelle applicazioni modellistiche anche se
solo per attività basilari ed iniziali di
implementazione e applicazione dei modelli necessita la formazione anche costante del
personale che deve avere requisiti di elevata specializzazione.
20
6. CONCLUSIONI
La ricognizione dello stato dell’arte della modellistica (strumenti, metodi, organizzazione e
referenti) nel sistema agenziale è avvenuta attraverso l’elaborazione di un questionario
predisposto dal Gruppo di Lavoro "Modellistica idrologica e idrodinamica” e distribuito a
tutte le Agenzie. Le successive analisi ed elaborazioni dei risultati sono state fatte con
riferimento alla situazione delle 13 Agenzie che hanno provveduto alla sua compilazione
ovvero:
- Basilicata
- Campania
- Emilia Romagna
- Friuli Venezia Giulia
- Liguria
- Marche
- Molise
- Piemonte
- Puglia
- Toscana
- Umbria
- Valle d’Aosta
- Veneto
Dalla ricognizione risulta che i modelli idrologici/idraulici sono utilizzati da 8 Agenzie ed i
campi di applicazione sono molteplici. Nel tempo reale i modelli idrologici/idraulici
costituiscono principalmente uno strumento di supporto all’ attività di previsione delle piene
nell’ambito del sistema di allerta nazionale e delle procedure operative definite nell’ambito
regionale. Un’altra tipologia di analisi in tempo reale dei modelli è costituita dal supporto
alla gestione della risorsa idrica in concomitanza di eventi di magra, siccitosi o di scarsità
idrica, finalizzato alla razionalizzazione degli usi della stessa. Tra le applicazioni in tempo
differito si annovera in primo luogo l’utilizzo dei modelli per quantificare la risorsa idrica
(bilancio idrico e indice IARI), in alcuni casi per definirne il livello di qualità (attività inserite
nel quadro della direttiva WFD 2000/60/CE), in altri per la redazione di mappe di
pericolosità e del rischio di inondazione (direttiva alluvioni 2007/60/CE) o infine per l’analisi
post evento.
La modellistica di acque marino-costiere è utilizzato solamente da 4 agenzie a fronte di
circa 15 regioni costiere. I modelli delle acque marino costiere e lagunari vengono utilizzati
per effettuare simulazioni idrodinamiche e di moto ondoso. Le simulazioni idrodinamiche e
di moto ondoso sono generalmente la base per le simulazioni a supporto delle valutazioni
di qualità delle acque in particolare per la qualità delle acque di balneazione e del
trasporto solido (Direttiva Marine Strategy MSFD (2008/56/CE e Direttiva per la
balneazione (2006/7/CE). Il grado di criticità nell’implementazione dei modelli di acque
marino costiere e lagunari è stato valutato soprattutto in riferimento alla complessità
dell’utilizzo dei modelli, che risulta quasi uniformemente alta.
Anche la modellistica delle acque sotterranee rappresenta una settore specialistico
dell'idrogeologia che, nel sistema agenziale è utilizzato da 7 Arpa. I modelli delle acque
sotterranee vengono utilizzati per effettuare simulazione dei campi di flusso degli acquiferi
(riproduzione dei livelli piezometrici/configurazione della superficie di falda) e per analisi di
supporto alla stima del bilancio idrogeologico. I modelli di trasporto posso essere un utile
supporto per riprodurre condizioni di inquinamento o per simulare scenari futuri (WFD
21
2000/60/CE e Direttiva 2006/118/CE Direttiva).Viene espresso un grado di criticità elevato
in relazione alla disponibilità di dati necessari per la costruzione dei modelli di
rappresentazione del dominio di interesse.
Le attività di modellistica delle “acque” (superficiali, sotterranee e marino-costiere)
attengono ad attività di tipo tecnico-specialistico che richiedono personale con un elevato
grado di specializzazione a cui si devono affiancarsi adeguati strumenti di supporto sia in
termini di infrastrutture informatiche dedicate sia di servizi di assistenza ai programmi di
calcolo. Le applicazioni in tempo reale richiedono che sia organizzato un vero e proprio
“servizio” composto da personale che si avvicenda giornalmente in turno in modo da
garantire continuità dell’erogazione del servizio ed infrastrutture informatiche con soluzioni
tecnologiche in alta affidabilità che consentono di minimizzare le probabilità di fermo dei
processi di elaborazione. Nelle applicazioni fuori linea le principali esigenze emerse
riguardano la necessità di costante formazione del personale.
La presente relazione, che ha riguardato la ricognizione dello stato dell'arte attuale della
modellistica nel sistema agenziale, l’individuazione delle criticità e delle esigenze operative,
può costituire un punto di partenza nella definizione di linee guida sull’applicazione e
sull’uso della stessa modellistica e nella creazione di una rete di scambio e formazione tra
i vari esperti che operano negli stessi campi di applicazione all’interno del sistema delle
Agenzie.
22
ALLEGATI
23
SCHEDE DI SINTESI DEI RISULTATI DELLA RICOGNIZIONE
MODELLISTICA IDROLOGICO/IDRAULICA
ARPA
MODELLI (codici di
calcolo)
Basilicata
Nemo Bas
Campania
HEC – HMS, SWAT
Emilia
Romagna
HEC – HMS, TOPKAPI,
NAM,
HEC – RAS, SOBEK,
MIKE 11
Friuli Venezia
Giulia
Non sono utilizzate applicazioni modellistiche in ambito idrologico/idraulico
Liguria
Marche
Molise
Piemonte
Puglia
Toscana
Umbria
Valle d’Aosta
Veneto
FINALITA’
- previsioni di piena;
- analisi post evento;
- analisi post evento;
- valutazioni relative alla qualità delle acque;
- supporto ad analisi quali-quantitative della
risorsa idrica sotterranea.
- previsioni di piena;
- analisi post evento;
- valutazione delle aree esondabili;
- costruzione del bilancio idrico;
- valutazioni relative alla qualità delle acque;
- supporto ad analisi quali-quantitative della
risorsa idrica sotterranea;
- valutazione intrusione del cuneo salino.
- previsioni di piena;
- analisi post evento;
- costruzione del bilancio idrico.
Non sono utilizzate applicazioni modellistiche in ambito idrologico/idraulico
- costruzione del bilancio idrico;
- valutazioni relative alla qualità delle acque;
IDRAIM
- supporto ad analisi quali-quantitative della
risorsa idrica sotterranea;
- studio trasporto solido.
HEC – HMS, TOPKAPI,
- previsioni di piena;
NAM, FEST_WB
- analisi post evento;
HEC – RAS, SOBEK,
- valutazione delle aree esondabili;
MIKE 11, FEST_WB
- costruzione del bilancio idrico.
Non sono utilizzate applicazioni modellistiche in ambito idrologico/idraulico
- supporto ad analisi quali-quantitative della
SWAT
risorsa idrica sotterranea.
Non sono utilizzate applicazioni modellistiche in ambito idrologico/idraulico
Non sono utilizzate applicazioni modellistiche in ambito idrologico/idraulico
- analisi post evento;
- valutazioni relative alla qualità delle acque;
- studio trasporto solido
SWAT
- ulteriori utilizzi (gestione prelievi e rilasci,
variazione di carico agli impianti di
depurazione, etc…).
DRiFt
24
Modelli idrologici
Piene
Previsione
In
continuo
Analisi
post
Evento
Bilancio
idrico
Qualità
acque
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Ad
evento
Basilicata
Campania
Emilia R.
Friuli VG
Liguria
Marche
Molise
Piemonte
Puglia
Toscana
Umbria
Val d’A.
Veneto
X
Supporto
Modellazione
Sotterranea
X
X
X
Altri
Usi
X
X
X
X
X
X
Numero bacini
di applicazione
Basilicata
Campania
Emilia Romagna
Friuli Venezia Giulia
Liguria
Marche
Molise
Piemonte
Puglia
Toscana
Umbria
Val d’Aosta
Veneto
Trasporto
solido
317
Tutta la regione
Estensione
[km2]
Minima
Massima
2
Complessità
idrologica
265
10
4
187
1200
30
5680
1600
23
20
900
0.01
68
Comp. nivale
Apporti
esterni/scolo
meccanico
25
Evaporazione
Traspirazione
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
R
NWP
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Deflusso di
base
X
Formazione
deflussi
superficiali
Invasi
P
X
Infiltrazione
Neve
X
X
Pioggia
Basilicata
Campania
Emilia R
Friuli VG
Liguria
Marche
Molise
Piemonte
Puglia
Toscana
Umbria
Val d’A.
Veneto
Intercettazione
Processi extra alveo
X
Modelli idraulici
Piene
Previsione
Ad evento
Basilicata
Campania
Emilia R.
Friuli VG
Liguria
Marche
Molise
Piemonte
Puglia
Toscana
Umbria
Val d’A.
Veneto *
X
In continuo
Analisi post
evento
Aree
inondabili
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Numero aste di
applicazione
25
130
176
32
50
X
X
X
X
X
Estensione
[km]
Minima
Massima
45
Qualità acque
X
X
*altri usi
Basilicata
Campania
Emilia Romagna
Friuli Venezia Giulia
Liguria
Marche
Molise
Piemonte
Puglia
Toscana
Umbria
Val d’Aosta
Veneto
Trasporto
solido
Complessità
idrauliche delle aste
342
Opere idrauliche
380
Opere idrauliche
Max 4 ordine str
26
MODELLISTICA ACQUE MARINO-COSTIERE E LAGUNARI
Agenzie
che
hanno
risposto
Basilicata
Campania
Emilia R.
Friuli VG
Liguria
Marche
Molise
Piemonte
Puglia
Toscana
Umbria
Val d’A.
Veneto
Analisi per
situazioni
specifiche
ARPA
Campi di applicazione
scenari
Idrodinamica
Moto
ondoso
Qualità
acque
Trasporto
solido
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
MODELLI
(codici di calcolo)
ROMS
SWAN
Altri
Usi
X
CAMPI DI APPLICAZIONE
Idrodinamica
moto ondoso
GNOME
Dispersione di inquinanti e qualità delle acque – oil
spill
X-Beach
Morfodinamica costiera
Friuli Venezia
Giulia
SHYFEM
Idrodinamica
Dispersione di inquinanti e qualità delle acque
Trasporto solido
Liguria
MIKE 3
Emilia Romagna
Veneto
Idrodinamica e moto ondoso
Dispersione di inquinanti e qualità delle acque – oil spill
Trasporto solido
ROMS - SHYFEM
Idrodinamica e moto ondoso
SHYFEM
Dispersione di inquinanti e qualità delle acque
Trasporto solido
27
MODELLISTICA ACQUE SOTTERRANEE
ARPA
Molise
MODELLI (codici di calcolo)
MODFLOW, MODPATH,
MODFLOW-SURFACT,
MODHMS, MT3DMS, SPLIT,
SUTRA, PEST,
SWAT
MODFLOW, MODPATH,
MT3DMS, FLOWKONSOL,
CHEMFLOW-2000, CRITERIA
MODFLOW, MODPATH,
MT3DMS, PEST
MODFLOW, SEAWAT,
MT3DMS, MODPATH, PEST
RW/FW
Toscana
MODFLOW, MODPATH, SWAT
Veneto
MODFLOW, MODPATH,
MT3DMS,
Campania
Emilia Romagna
Friuli Venezia
Giulia
Liguria
Numero bacini
di applicazione
Campania
Emilia Romagna
Friuli Venezia Giulia
Liguria
Molise
Toscana
Veneto
3
1
1
4
23
4
4 bacini e 13
sub-bacini)
CAMPI DI APPLICAZIONE
Sperimentazione sui sistemi acquiferi delle piane
alluvionali del F. Sarno e F. Sele
Sperimentazione sul sistema acquifero di Piana del F.
Iscero
Applicazione ai sistemi acquiferi della Conoide di
Marecchia, della Conoide Reno, e all’intero sistema
acquifero emiliano-romagnolo
Sistemi acquiferi costieri
Applicazione al bacino idrogeologico di Lucca,
all’acquifero costiero a sud della regione, al bacino del
F. Cecina, ad un settore dell’acquifero alluvionale di
Valdarno
Applicazione a parti di sistema acquifero della
Provincia di Padova
Estensione
[km2]
Minima
Massima
61
430
140
12000
380
380
5
10
5
75
48
320
-
Complessità
idrogeologica
Medio-Alta
Medio-Alta
Medio-Alta
Medio-Alta
Medio-Alta
Medio-Alta
Medio-Alta
Medio-Alta
28
SCHEMA DEL QUESTIONARIO
1. Definire brevemente il quadro normativo regionale/nazionale istitutivo dell’ente e
delle relative competenze.
2. Definire il tipo di modellistica idrologico/idraulica utilizzata e la finalità o campo di
applicazione:
a. Si utilizzano modelli di simulazione afflussi-deflussi per:
i. Previsione di piena in tempo reale
ad evento
in continuo
ii.Analisi post evento (tempo differito)
ad evento
in continuo
iii.
Valutazioni legate alla costruzione del bilancio idrico
iv. Valutazioni relative alla qualità delle acque (es. dispersione/diffusione
inquinanti)
v.
Trasporto solido
vi. Di supporto per modelli per la determinazione degli aspetti qualiquantitativi della risorsa idrica sotterranea
vii. Altri usi (specificare quali)
………………………………………………………………………
b. Si utilizzano modelli di propagazione idrodinamica in alveo per:
i. Previsione di piena in tempo reale
ad evento
in continuo
ii.Analisi post evento (tempo differito)
ad evento
in continuo
iii.
Valutazione delle aree inondabili
iv. Valutazioni relative alla qualità delle acque (es. dispersione/diffusione
inquinanti)
v.
Trasporto solido
vi. Altri usi (specificare quali)
………………………………………………………………………
c. Si utilizzano modelli idrodinamici di acque marino-costiere o lagunari per:
i. Studio di
ii. Analisi per
circolazione idrodinamica
situazioni specifiche
moto ondoso
scenari
iii.
Valutazioni relative alla qualità delle acque (es. dispersione/diffusione
inquinanti)
29
iv.
Trasporto solido
v.
Altri usi (specificare quali)
………………………………………………………………………
d. Si utilizzano modelli idrodinamici delle acque sotterranee per:
i. Simulazioni/riproduzioni dello
corpi Idrici sotterranei
stato quantitativo
ii.Previsioni/predizioni degli
corpi Idrici sotterranei
stati quantitativi
stato qualitativo dei
stati qualitativi dei
iii.
valutazioni sulle verosimiglianze dei modelli idrogeologici concettuali
iv.
Valutazioni del bilancio idrogeologico dei corpi idrici sotterranei
v.
Configurazioni e Ottimizzazioni Spazio-Temporale di reti di
monitoraggio
vi.
Dilineazioni di aree di salvaguardia di Sorgenti e Pozzi
vii.
Simulazioni del trasporto di inquinanti acquosi e non acquosi
viii.
Simulazioni di impianti di pump and treat
ix.
Simulazioni di intrusine salina in corpi idrici sotterranei costieri
x.
Altri usi (specificare quali)
………………………………………………………………………
3. MODELLISTICA IDROLOGICO/IDRAULICA
MODELLISTICA AFFLUSSI-DEFLUSSI
INFORMAZIONI GENERALI
a. Indicare nome e nel caso acronimo del modello utilizzato e se si tratta di
modello di tipo free/open source oppure commerciale:
N
1
NOME MODELLO
ACRONIMO
FREE/OPEN
SOURCE
COMMERCIAL
2
b. Indicare se l’operatività del modello è affidata a personale tecnico interno
o ad altri soggetti esterni alla struttura
in modo gratuito
o non .
c. Indicare se per l’operatività del modello si usufruisce del supporto o della
consulenza da soggetti esterni
e se ciò avviene in modo occasionale
in modo gratuito
o non .
sistematico
o
30
CARATTERISTICHE DEI MODELLI:
d. Il modello dal punto di vista della rappresentazione dei processi fisici e della
descrizione spaziale e temporale dei fenomeni simulati può essere così
caratterizzato:
N
NOME MODELLO o
ACRONIMO
1
RAPPRES. PROCESSI
FISICI
FISICAMENTE
BASATO (white box)
RAPPRES. SPAZIALE
EMPIRICO (back box)
SEMIDISTRIBUITO
DISTRIBUITO
CONCETTUALE (grey
box)
CONCENTRATO
RAPPRES.
TEMPORALE
AD EVENTO
IN CONTINUO
ALTRO……
RAPPRESENTAZIONE DEI PROCESSI IDROLOGICI EXTRA-ALVEO
NOME MODELLO o ACRONIMO:
PRECIPITAZIONE
NEVE
INVASI
EVAPORAZIONE
TRASPIRAZIONE
INTERCETTAZIONE
INFILTRAZIONE
DEFLUSSO DI BASE
FORMAZIONE DEI
DEFLUSSI SUP.
Dati da pluviometri
Dati da radar
Dati da modelli
meteo
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
Breve descrizione
BACINI DI APPLICAZIONE:
e. Numero bacini di
applicazione:…………………………………………………………………………
…………………..
f. Estensione minima e massima dei
bacini:………………………………………………………………………………
g. Complessità idrologiche/idrauliche dei bacini:
………………………………………………………………………
RAPPRESENTAZIONE DEI PROCESSI IN ALVEO
INFORMAZIONI GENERALI
31
h. Indicare nome e nel caso acronimo del modello utilizzato e se si tratta di
modello di tipo free/open source oppure commerciale:
N
NOME MODELLO
ACRONIM
O
1
FREE/OPEN
SOURCE
COMMERCIAL
2
i. Indicare se l’operatività del modello è affidata a personale tecnico interno
o ad altri soggetti esterni alla struttura
in modo gratuito
o non .
j. Indicare se per l’operatività del modello si usufruisce del supporto o della
consulenza da soggetti esterni
e se ciò avviene in modo occasionale
sistematico
in modo gratuito
o non .
o
CARATTERISTICHE DEI MODELLI:
NOME MODELLO o
ACRONIMO
MODELLO DI TIPO
IDRAULICO
MOD. MONODIMENSIONALE
1
MOD. BIDIMENSIONALE
MOD. MOTO STAZIONARIO
MOD. MOTO UNIFORME
MOD. QUASI
BIDIMENSIONALE
ALTRO…………………………
…………..
ALTRO…………………………
…………..
MOD. MOTO VARIO
MOD. MOTO NON
UNIFORME
NOME:
MODELLO DI TIPO
IDROLOGICO AD ESSO
EVENTUALMENTE
ACCOPPIATO
ASTE FLUVIALI DI APPLICAZIONE:
k. Numero aste di
applicazione:…………………………………………………………………………
……………………..
l. Estensione minima e massima delle aste oggetto di
modellazione:………….……………………………
m. Complessità idrauliche delle aste:
…………………………………………………………………………………………
A. DATI DI INPUT
Dati meteo
DATI PUNTUALI
DATI GRID
pioggia
neve
temperatur
a
altro
PASSO
TEMPORALE
VALIDAZIONE
Dati idro
Livelli idrometrici
Portate
Scale di deflusso
Aggiornate al ANNO:______
Altri dati
DEM
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
32
SEZIONI
D’ALVEO
RILIEVO TOPOGRAFICO
del:__________(anno)
Densità
media delle
sezioni:
___/km
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
ALTRI
GRID
USO
SUOLO
PEDOLOG
IA
ALTRE
MAPPE
origine mappa:
_______________
__
origine mappa:
_______________
__
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
__
Formato:
____________
__
Formato:
____________
__
scala
mappa:
1:_______
scala
mappa:
1:_______
scala
mappa:
1:_______
ALTRE info:
ALTRE info:
ALTRE info:
ALTRE info:
B. DATI DI OUTPUT
a. Descrivere brevemente le grandezze di output e il formato dei layout:
C. CRITICITÀ
a. Del/i modello/i: per ciascun modello utilizzato (tipo: idrologico / idraulico;
modello: nome)
TIPO MODELLO:
MODELLO:
Complessità nell’uso modello
Bassa
Tempi computazionali del modello
Ridotti
Attendibilità del modello
Bassa
Media
Alta
Medi
Lunghi
Media
Alta
NOTE:
NOTE:
NOTE:
ALTRO
NOTE:
b. Dei dati: per ciascun tipo di dati (meteo, idro, altro)
TIPO DI DATI:
DATI di:
Difficoltà di reperimento
FONTE:
Bassa
Media
Alta
Medio
Alto
NOTE:
Livello di qualità/attendibilità
Basso
NOTE:
ALTRO
NOTE:
c. Altre criticità:
4. MODELLISTICA ACQUE MARINO-COSTIERE E LAGUNARI
INFORMAZIONI GENERALI
33
a. Indicare nome e nel caso acronimo del modello utilizzato e se si tratta di
modello di tipo free/open source oppure commerciale:
N
NOME MODELLO
ACRONIMO
1
FREE/OPEN
SOURCE
COMMERCIAL
2
b. Indicare se l’operatività del modello è affidata a personale tecnico interno
o ad altri soggetti esterni alla struttura
in modo gratuito
o non .
c. Indicare se per l’operatività del modello si usufruisce del supporto o della
consulenza da soggetti esterni
e se ciò avviene in modo occasionale
sistematico
in modo gratuito
o non .
o
d. Il modello dal punto di vista della rappresentazione dei processi fisici e della
descrizione spaziale e temporale dei fenomeni simulati può essere così
caratterizzato:
NOME MODELLO o
ACRONIMO
MODELLO DI TIPO
IDRODINAMICO
MOD. BIDIMENSIONALE
1
MOD. RANS
MOD. LES
MOD. TRIDIMENSIONALE
MOD. SHALLOW WATER
MOD. DIFFERENZE FINITE
MOD. ELEMENT FINITI
MOD. VOLUMI FINITI
MOD. BAROTROPICO
MOD. BAROCLINO
ALTRI MODULI/MODELLI AD
ESSO EVENTUALMENTE
ACCOPPIATI
NOME:
ALTRO…………………………
…………..
NOME:
NOME:
NOME:
BACINI COSTIERI DI APPLICAZIONE:
e. Numero bacini di
applicazione:…………………………………………………………………………
…………………..
f. Estensione minima e massima dei
bacini:………………………………………………………………………………
g. Complessità idrologiche/idrauliche dei bacini:
………………………………………………………………………
A. DATI DI INPUT
Dati meteo
DATI PUNTUALI
DATI GRID
PASSO
TEMPORALE
VALIDAZIONE
pioggia
neve
temperatur
a
vento
34
Pressione
atm.
Marea
Radiazione
solare
altro
Dati idro
Livelli idrometrici
Portate
Scale di deflusso
Aggiornate al ANNO:______
Altri dati
DEM
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
RILIEVO TOPOGRAFICO
del:__________(anno)
Densità
media delle
sezioni:
___/km
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
BATIMETR
IA
SEZIONI
D’ALVEO
ALTRI
GRID
ALTRE info:
USO
SUOLO
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
__
scala
mappa:
1:_______
ALTRE info:
PEDOLOG
IA
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
__
scala
mappa:
1:_______
ALTRE info:
ALTRE
MAPPE
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
__
scala
mappa:
1:_______
ALTRE info:
B. DATI DI OUTPUT
a. Descrivere brevemente le grandezze di output e il formato dei layout:
C. CRITICITÀ
a. Del/i modello/i: per ciascun modello utilizzato (tipo: idrologico / idraulico;
modello: nome)
TIPO MODELLO:
MODELLO:
Complessità nell’uso modello
Bassa
Tempi computazionali del modello
Ridotti
Attendibilità del modello
Bassa
Media
Alta
Medi
Lunghi
Media
Alta
NOTE:
NOTE:
NOTE:
ALTRO
NOTE:
35
b. Dei dati: per ciascun tipo di dati (meteo, idro, altro)
TIPO DI DATI:
DATI di:
FONTE:
Difficoltà di reperimento
Bassa
Media
Alta
Medio
Alto
NOTE:
Livello di qualità/attendibilità
Basso
NOTE:
ALTRO
NOTE:
c. Altre criticità:
5. MODELLISTICA ACQUE SOTTERRANEE
INFORMAZIONI GENERALI
d. Indicare nome e nel caso acronimo del codice/modello utilizzato e se si tratta
di modello di tipo free/open source oppure commerciale:
N
NOME MODELLO
ACRONIM
O
1
NOME
INTERFAC
CIA
GRAFICA
FREE/OPEN
SOURCE
COMMERCIAL
2
e. Indicare se l’operatività del modello è affidata a personale tecnico interno
o ad altri soggetti esterni alla struttura
in modo gratuito
o non .
f. Indicare se per l’operatività del modello si usufruisce del supporto o della
consulenza da soggetti esterni
e se ciò avviene in modo occasionale
sistematico
in modo gratuito
o non .
o
g. Il modello dal punto di vista della rappresentazione dei processi fisici e della
descrizione spaziale e temporale dei fenomeni simulati può essere così
caratterizzato:
NOME MODELLO/CODICE o
ACRONIMO
MOD. ANALITICO
1
MOD. NUMERICO
MOD. A SCATOLA NERA
MOD. MONODIMENSIONALE
MOD. BIDIMENSIONALE
MOD. TRIDIMENSIONALE
MOD. DIFFERENZE FINITE
MOD. ELEMENTI FINITI
MOD. VOLUMI FINITI
MOD. ELEMENTI ANALITICI
MOD. STOCASTICO
MOD. TOMOGRAFICO
MOD. DIRETTO
MOD. INVERSO
GRIGLIA MAGLIE
TRIANGOLARI
ALTRI MODULI/MODELLI AD
GRIGLIA MAGLIE
QUADRATE
NOME:
MOD. SENSIBILITA'
PARAMETRI
GRIGLIA MAGLIE
QUADRANGOLARI
36
ESSO EVENTUALMENTE
ACCOPPIATI
NOME:
NOME:
NOME:
DOMINI IDROGEOLOGICI DI APPLICAZIONE:
h. Numero bacini di
applicazione:…………………………………………………………………………
…………………..
i. Estensione minima e massima dei bacini/corpi
idrici:……………………………………………………………
j. Complessità Idrogeologiche/idrologiche/idrauliche dei bacini/corpi Idrici:
………………………………………………………………………
A. DATI DI INPUT
Dati meteo
DATI PUNTUALI
DATI GRID
PASSO
TEMPORALE
VALIDAZIONE
pioggia
Temperatura
altro
Dati idro
Livelli idrometrici
Portate
Fluviali
Scale di deflusso
Coefficienti di Immagazzinamento
Porosità Efficace/Ritenzione Specifica
Livelli
Piezometrici
Portate
Pozzi
Conducibilità
Idrauliche
Dispersione
Long.
Dispersione
Verticale
Portate
Sorgenti
Evapotraspir
azione
Dispersione
Trasversale
Altro....
Altro....
Altro.....
Altri dati
DEM
BATIMETR
IA
Corpi idrici
superficiali
SEZIONI
D’ALVEO
ALTRI
GRID
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
RILIEVO TOPOGRAFICO
del:__________(anno)
Densità
media delle
sezioni:
___/km
RISOLUZIONE __x__
ALTRE info:
ALTRE info:
USO
SUOLO
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
__
scala
mappa:
1:_______
ALTRE info:
PEDOLOG
IA
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
__
scala
mappa:
1:_______
ALTRE info:
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
_________
CENTRI DI
PERICOLO
37
ALTRE
MAPPE
origine mappa:
_______________
__
Formato:
____________
__
scala
mappa:
1:_______
ALTRE info:
B. DATI DI OUTPUT
a. Descrivere brevemente le grandezze di output e il formato dei layout:
C. CRITICITÀ
a. Del/i modello/i: per ciascun modello utilizzato (tipo: idrologico / idraulico;
modello: nome)
TIPO MODELLO:
MODELLO:
Complessità nell’uso modello
Bassa
Tempi computazionali del modello
Ridotti
Attendibilità del modello
Bassa
Media
Alta
Medi
Lunghi
Media
Alta
NOTE:
NOTE:
NOTE:
ALTRO
NOTE:
b. Dei dati: per ciascun tipo di dati (meteo, idro, altro)
TIPO DI DATI:
Difficoltà di reperimento
DATI di:
FONTE:
Bassa
Media
Alta
Medio
Alto
NOTE:
Livello di qualità/attendibilità
Basso
NOTE:
ALTRO
NOTE:
c. Altre criticità:
38