L'attività di ricerca scientifica svolta dallo scrivente con
continuità dal 1998 ad oggi si articola su diverse linee che
abbracciano numerose tematiche dell'Idrologia e delle Costruzioni
Idrauliche, tra cui: l'analisi di frequenza degli estremi
idrologici; la ricostruzione del regime dei deflussi idrici in
bacini non strumentati; la regionalizzazione dell'informazione
idrologica; la gestione ottimale e sostenibile delle risorse
idriche superficiali; le applicazioni idrologiche in ambiente GIS
(Geographical Information System); la valutazione degli effetti
antropici sui processi idrologici; la modellistica
numerico-idraulica di tipo mono- e bi-dimensionale; la valutazione
e la mappatura e del rischio idraulico da inondazione; la
protezione idraulica del territorio.
Le principali linee di ricerca possono essere raggruppate in tre
grandi ambiti:
a) messa a punto e sperimentazione di tecniche per l'analisi dei
processi idrologici dominanti nella formazione dei deflussi
fluviali finalizzate alla classificazione dei bacini
idrografici;
b) sviluppo e verifica di tecniche innovative a base statistica
per la stima delle grandezze idrologiche di progetto (c.d. valori
di portata al colmo di piena, indici di deflusso di magra, altezze
di pioggia di durata assegnata associati ad una prefissata
frequenza probabile -tempo di ritorno-);
c) analisi numerico-sperimentali finalizzate ad affrontare
problematiche ricorrenti della modellistica idraulica
monodimensionale (1D), quasi-bidimensionale (quasi-2D) e
bidimensionale (2D) di moto vario, con particolare riferimento alle
applicazioni finalizzate alla stima della pericolosità e del
rischio idraulico associati a fenomeni di inondazioni fluviali.
Linea a):
Le attività di ricerca in corso sono finalizzate alla messa a punto
ed alla sperimentazione di tecniche per l'analisi dei processi
idrologici dominanti nella formazione dei deflussi fluviali.
L'obiettivo centrale è quello di porre le basi per sviluppare
metodologie innovative per la classificazione dei bacini
idrografici, soprattutto in relazione ai bacini non strumentati,
con l'obiettivo pratico di supportare l'analisi regionale delle
caratteristiche di frequenza dei deflussi fluviali. Tale attività
prevede l'analisi degli effetti indotti dalle caratteristiche
climatiche e geomorfologiche del bacino contribuente sul regime
fluviale e viene condotta mediante l'impiego di consolidate
tecniche di analisi regressiva multivariata. La ricerca si
concentra sull'individuazione di indici parametrici di controllo
(ad es. percentuale di superficie impermeabile del bacino, pendenza
media dell'area contribuente, tipo di copertura vegetale, piovosità
media annuale, etc.) che possano utilmente sintetizzare la
dipendenza del regime di frequenza probabile delle piene e delle
magre dal clima e dalle caratteristiche macroscopiche del bacino
imbrifero. Le tematiche descritte sono l'oggetto di un progetto
PRIN dedicato, in cui lo scrivente ricopre il ruolo di responsabile
locale e rappresentano problematiche attuali, largamente dibattute
dalla comunità scientifica internazionale, come testimoniato dai
numerosi contributi scientifici inviati a due sessioni
sull'argomento tenutesi durante le edizioni del 2006 e del 2007
dell'assemblea generale della EGU (European Geosciences Union) e
coordinate dallo scrivente.
Linea b):
Una parte centrale delle attività di ricerca in questo ambito è
orientata alla stima del regime di frequenza dei deflussi dei corsi
d'acqua naturali in assenza di osservazioni idrometriche (v.
ad es. gruppo di ricerca internazionale PUB, Prediction in Ungauged
Basins, della IAHS, International Association of Hydrological
Sciences). Allo scopo, sono in corso indagini finalizzate all'esame
dell'applicabilità al contesto nazionale di tecniche innovative di
regionalizzazione dell'informazione idrometrica basate
sull'utilizzo di procedure geostatistiche. Esse permettono di
stimare il regime di frequenza dei deflussi di magra in bacini non
strumentati interpolando la grandezza di interesse (portata media
annuale, deflusso di magra con assegnata frequenza probabile, ecc.)
nello spazio bidimensionale dei descrittori geomorfologici e
climatici. In tale spazio, le coordinate x e y, rappresentative del
generico bacino, sono derivate da un opportuno set di indici
geomorfoclimatici mediante l'applicazione dell'analisi della
correlazione canonica.
Inoltre, con riferimento alle stima delle portate di piena
per bacini non strumentati, procede la sperimentazione in diversi
contesti geografici delle curve inviluppo (CI) probabilistiche
delle portate al colmo di piena, che sintetizzano graficamente il
regime degli estremi idrometrici osservati in una data regione.
Sfruttando tali curve, recentemente proposte da un gruppo di
ricerca internazionale che comprende lo scrivente, è possibile
stimare graficamente la portata di progetto (c.d., portata al colmo
di piena associata ad un dato livello di rischio) in sezioni
fluviali prive di osservazioni con un'attendibilità confrontabile
con quella delle tradizionali tecniche regionali di analisi di
frequenza delle piene.
Infine, con riferimento alla stima della precipitazione di
progetto, le attività di ricerca in corso si concentrano
sull'analisi di frequenza dei massimi annuali di precipitazione con
durata compresa tra 15 minuti ed un giorno osservati all'interno di
un'estesa area dell'Italia centro-settentrionale. Per esse si sta
sviluppando uno stimatore regionale dell'evento meteorico di
progetto che supera un limite caratteristico delle tecniche di
regionalizzazione comunemente utilizzate, in quanto prescinde dalla
zonizzazione dell'area in esame in regioni omogenee.
Linea c):
La linea di ricerca comprende una serie di attività relative alla
modellizzazione numerica del comportamento idraulico di corsi
d'acqua naturali e dei fenomeni di allagamento. Le simulazioni
numeriche adottano schematizzazioni monodiemnsionali (1D), quasi
bidimensionali (quasi-2D) e bidimensionali (2D). Gli obiettivi
principali delle ricerche si collocano nel contesto della
protezione idraulica del territorio e della difesa dal rischio
alluvionale e sono rivolti sia al miglioramento delle prestazioni
degli schemi numerico-idraulici di impiego ricorrente, sia alla
messa a punto di tecniche innovative per la quantificazione del
rischio alluvionale nelle aree di pianura. In particolare, sono
attualmente in corso attività di ricerca finalizzate alla: (a)
definizione del numero minino di sezioni trasversali da impiegare
per la descrizione della geometria di un tratto di corso d'acqua
per modelli 1D e quasi-2D; (b) alla simulazione del comportamento
idraulico del complesso sistema fluviogolenale del corso
medio-inferiore del Fiume Po diretta all'identificazione delle
criticità presenti lungo le arginature maestre; (c) alla
costruzione di mappe di rischio alluvionale attraverso
l'accoppiamento di modelli 1D e 2D. Tutte le attività menzionate
impiegano descrizioni topografiche delle aree di indagine ad alta
risoluzione, ottenute con moderne tecniche di rilievo (ad es.
laser-scanning).
