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Alberto Montanari

Professore ordinario

Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali

Settore scientifico disciplinare: ICAR/02 COSTRUZIONI IDRAULICHE E MARITTIME E IDROLOGIA

Direttore Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali

Temi di ricerca

Parole chiave: Portate fluviali di piena Inondazioni Incertezza Idrologia Climate change Simulazione idrologica

L'attività di ricerca svolta da Alberto Montanari è stata inizialmente indirizzata inizialmente all'analisi e alla modellazione con tecniche statistiche delle sollecitazioni meteoriche. In tale ambito, sono state innanzitutto verificate le possibilità applicative di metodi statistici per la previsione a breve termine delle altezze di precipitazione futura, ai fini del miglioramento delle prestazioni dei modelli idrologici per la previsione in tempo reale delle portate di piena. Inoltre, sono state condotte analisi indirizzate all'individuazione di fenomeni di non-stazionarietà nelle osservazioni di precipitazione al suolo e alla valutazione delle incertezze che tali non-stazionarietà possono indurre nella determinazione della pioggia critica di progetto, in riferimento ad alcune lunghe serie di precipitazione osservate in Italia.

In secondo luogo, l'attività di ricerca è stata dedicata all'analisi di tecniche innovative per la simulazione delle variabili idrologiche aggregate a scala temporale ridotta, in riferimento anche al caso di osservazioni non-stazionarie e non gaussiane. Tale attività è stata parzialmente sviluppata mediante due soggiorni di studio presso la Boston University (USA), per un durata totale di 5 mesi, ed ha consentito di proporre soluzioni avanzate per la simulazione di serie temporali idrologiche sia intermittenti sia continue, che possono essere utilizzate per generare osservazioni caratterizzate dalle proprietà statistiche dedotte dall'informazione storica disponibile.

Sono state inoltre condotte ricerche finalizzate all'applicazione di modelli di qualità fluviale basati sull'integrazione delle relative equazioni di bilancio di massa, per l'analisi dell'andamento delle concentrazioni di sostanza organica e ossigeno disciolto nei corpi idrici a regime prevalentemente torrentizio.

Nel recente passato sono state condotte ricerche finalizzate al miglioramento con tecniche statistiche delle previsioni di piena ottenute mediante modelli idrologici concettuali e alla rappresentazione in forma distribuita della trasformazione afflussi-deflussi.

L'attuale attività scientifica è articolata nei seguenti argomenti principali:

  1. Modellistica distribuita della trasformazione afflussi-deflussi.

  2. Studio degli effetti idrologici di cambiamenti di uso del suolo.

  3. Analisi dell'incertezza presente in simulazioni e previsioni prodotte da modelli idrologici.

  4. Problemi connessi alla gestione delle risorse idriche in occasione di fenomeni di siccità.

  5. Analisi della distribuzione spaziale dei fenomeni di dissesto idrogeologico a scala di bacino e modellistica dei fenomeni di erosione e trasporto solido in corsi d'acqua.

Nell'ambito del punto 1 è stato messo a punto un codice di calcolo per la modellistica in forma distribuita della trasformazione afflussi-deflussi, caratterizzato da un elevato grado di concettualizzazione. Il modello è dettagliatamente descritto in un articolo pubblicato su una rivista scientifica internazionale ed è stato reso disponibile sulla rete internet. Attualmente il modello è in uso presso diversi gruppi di ricerca internazionali.

Il modello è stato applicato, nell'ambito delle attività di cui al punto 2, per studiare gli effetti idrologici dei cambiamenti di uso del suolo avvenuti nel recente passato, con particolare riferimento al contesto della Provincia di Bologna. I risultati ottenuti consentono di trarre indicazioni circa l'effetto che l'antropizzazione può aver esercitato sui processi di formazione delle portate di piena, in riferimento ad un contesto geografico caratterizzato dallo sviluppo di importanti tessuti urbani nel periodo preso in considerazione.

Il punto 3 costituisce un settore di ricerca nel quale si stanno concentrando gli sforzi di ricercatori del settore accreditati a livello internazionale. Gli studi intrapresi da Alberto Montanari si sono concretizzati nella messa a punto di un approccio di tipo statistico per la stima della distribuzione di probabilità dell'errore di simulazione e previsione, condizionata ad assegnate variabili esplicative. La tecnica proposta, che si basa sull'applicazione di un modello di tipo meta-Gaussiano, consente di derivare le fasce di confidenza, per assegnato livello di significatività, delle variabili simulate, sotto ipotesi che non sono particolarmente restrittive in ambito applicativo. La metodologia proposta, che ha già ricevuto citazioni sulla letteratura internazionale, è stata successivamente confrontata con altre tecniche sviluppate di recente.

Il punto 4 riguarda un ambito di ricerca di recente preso in considerazione, a fronte dell'esigenza palesata a livello istituzionale di disporre di tecniche avanzate per la gestione delle risorse idriche durante periodi di scarsità. Le analisi svolte hanno preso in considerazione metodologie di simulazione idrologica per la modellazione e la stima delle condizioni di siccità, nonché metodologie di gestione delle risorse idriche nell'ottica di raggiungere il livello ottimale di sviluppo sostenibile.

In merito al punto 5, è stata condotta una ricerca indirizzata a indagare, mediante esperimenti su modello fisico, alcuni dei legami che possono sussistere fra movimenti di frana sui versanti e processi di evoluzione morfologica della rete fluviale. Inoltre si sono condotti studi finalizzati alla messa a punto di un modello distribuito di stima dei fenomeni di perdita di suolo dai versanti, nonché del trasporto solido in sospensione in corsi d'acqua.