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Sistemi di monitoraggio meteorologico per l'analisi del campo di precipitazione in aree urbane finalizzati al preannuncio precoce di dissesti idrogeologici
Full text linkLo sviluppo dei sistemi informativi territoriali, insieme con quello di avanzate tecniche di monitoraggio ambientale, potrebbe risultare molto utile nell'ambito del preavviso e/o della mitigazione del rischio idrogeologico. Questo lavoro presenta un sistema integrato per il preannuncio del rischio idrogeologico il cui punto di forza risiede in un sistema di monitoraggio climatico e idrologico/geotecnico costituito da diversi sensori wireless che registrano una serie di informazioni relative a grandezze di tipo meteorologico, idrologico e geotecnico. I dati registrati e inviati ad una piattaforma web sono utilizzati per alimentare una rete neurale artificiale,
opportunamente creata e addestrata, che esegue il controllo in tempo reale della stabilità di una data area di studio. I risultati restituiti dalla rete neurale artificiale permettono di prevedere se e quando una frana si potrebbe attivare a seguito di precipitazioni intense e di lanciare automaticamente un messaggio di potenziale pericolo. Il sistema è organizzato secondo tre livelli che interagiscono tra di loro e, in particolare: un primo livello costituito dall'acquisizione dei dati dai sensori, un secondo livello di processamento dei dati e, infine, un livello di lancio del warning. Il sistema sviluppato è stato testato in un sito pilota nei pressi dell’area urbana di
Palermo. I primi risultati ottenuti hanno permesso di verificare il perfetto funzionamento del sistema nelle sue singole componenti ma anche nel suo insieme
Water and Energy Saving in Urban Water Systems: The ALADIN Project
Full text linkAbstractThe ALADIN project was aimed at contributing to environmental and energy sustainability of the urban water system by means of a decision support tool able to allow an evaluation of the energy impact related to each different macro-sectors of urban water cycle highlighting the main energy flows and to assess the system energy balance and identify the possible energy-efficient solutions. Moreover the tool suggests the most efficient actions in reducing water losses. In the present paper the main features of the developed tool are presented
Multicriteria performance analysis of an integrated urban wastewater system for energy management
Full text linkThe optimization and management of an integrated urban wastewater system is a complex problem involving many processes and variables. The possible control options are defined by several management strategies that may differently impact the economic, operational or environmental performance of the system. The present paper aims to contribute to the environmental and energy sustainability of urban wastewater systems by means of a multicriteria performance analysis. The paper begins with a complete analysis of the system performance in several fields of interest (energy, environment, quality of service, operation, economy and financial resources), and it highlights the management strengths and weaknesses in each subsystem. The analysis was carried out by means of a prototype, developed during the ALADIN project, which enables understanding the system, planning effective improvement actions and assessing their possible effects in each part of the urban water cycle. To demonstrate the potential of such an approach, it was tested on an actual integrated urban wastewater system in Sicily
Pumps as turbines (PATs) in water distribution networks affected by intermittent service
Full text linkA hydraulic model was developed in order to evaluate the potential energy recovery from the use of centrifugal pumps as turbines (PATs) in a water distribution network characterized by the presence of private tanks. The model integrates the Global Gradient Algorithm (GGA), with a pressure-driven model that permits a more realistic representation of the influence on the network behaviour of the private tanks filling and emptying. The model was applied to a real case study: a District Metered Area in Palermo (Italy). Three different scenarios were analysed and compared with a baseline scenario (Scenario 0 - no PAT installed) to identify the system configuration with added PATs that permits the maximal energy recovery without penalizing the hydraulic network performance. In scenarios involving PAT on service connections, the specification of PAT operational parameters was also evaluated by means of Monte Carlo Analysis. The centralized solution with a PAT installed downstream of the inlet node of the analysed district, combined with local PATs on the larger service connections, proves to be the most energy-efficient scenario
Strategies investigation in using artificial neural network for landslide susceptibility mapping: application to a Sicilian catchment
No full textSusceptibility assessment of areas prone to landsliding remains one of the most useful approaches in landslide hazard analysis. The key point of such analysis is the correlation between the physical phenomenon and its triggering factors based on past observations. Many methods have been developed in the scientific literature to capture and model this correlation, usually within a geographic information system (GIS) framework. Among these, the use of neural networks, in particular the multi-layer perceptron (MLP) networks, has provided successful results. A successful application of the MLP method to a basin area requires the definition of different model strategies, such as the sample selection for the training phase or the design of the network structure. The present study investigates the effects of these strategies on the development of landslide susceptibility maps by applying different model configurations to a small basin located in northeastern Sicily (Italy), where a number of historical slope failure events have been documented over the years. Model performances and their comparison are evaluated using specific metrics
Utilizzo di modelli lineari generalizzati nella derivazione di mappe di suscettibilità per il rischio idrogeologico
No full textL’analisi statistica basata sulla correlazione tra cause e occorrenze, costituisce uno degli approcci più utilizzati in letteratura scientifica per la valutazione delle aree propense a produrre dissesti idrogeologici. Tra questi, il dissesto da frana rappresenta uno tra i più pericolosi e dannosi eventi naturali che negli ultimi anni hanno particolarmente colpito tutto il territorio nazionale.
Il presente lavoro si pone come obiettivo quello di valutare l’efficienza di un modello statistico multivariato per la determinazione di mappe di suscettibilità al rischio idrogeologico, basandosi sulla correlazione tra fattori innescanti e occorrenze. Tra i modelli statistici presenti in letteratura sono stati scelti i modelli lineari generalizzati e in particolare la regressione logistica, idonea per l’elaborazione di una variabile dipendente di tipo dicotomico, quale è l’occorrenza di un dissesto.
Il metodo della regressione logistica è un approccio di tipo multivariato che permette di correlare l’occorrenza o non-occorrenza di un evento con variabili che possono essere continue, quali distanza dal reticolo idrografico, piogge intense, precipitazione media annua, pendenza, curvatura, esposizione, indice topografico, distanza dalle faglie e distanza dalla rete viaria, o di tipo categoriale, come la geologia, l’uso del suolo e la pedologia.
L’area presa in esame è il bacino del Timeto, localizzato nella parte nord-orientale della Sicilia, di cui si dispone di un dettagliato dataset di frane censite. I fattori individuati dal modello statistico come i più correlati all’innesco delle frane sono pedologia, litologia, uso del suolo, distanza dal reticolo idrografico, curvatura, pendenza, esposizione, distanza dalle faglie, distanza dalle strade e precipitazione. Sulla base di questi fattori più correlati è stata creata la mappa di suscettibilità ricorrendo alle classiche funzioni di map-algebra
Analisi di storm tracking nell’area urbana di Palermo attraverso dati di pioggia ad alta risoluzione
No full textLa conoscenza della distribuzione spaziale e temporale delle piogge di breve durata,
nonché la loro cinematica, sono alcuni tra i fattori più importanti che stanno alla
base dell’approssimazione dei modelli di trasformazione afflussi-deflussi nei bacini
urbani. L'incertezza dovuta alla variabilità spaziale della pioggia può influenzare,
ad esempio, le performance dei modelli di drenaggio urbano.
Un'adeguata conoscenza della variabilità spaziale e temporale delle precipitazioni
può essere considerata un passo fondamentale per un'esatta interpretazione dei
processi idrologici di base che avvengono nei sistemi di drenaggio urbano durante
gli eventi di pioggia intensi.
L'analisi di tali informazioni può essere condotta disponendo di una rete di
pluviografi ad alta risoluzione distribuiti all'interno ed intorno l'area di studio con
la quale osservare la dinamica degli eventi di pioggia.
I metodi tipici con cui si effettua l'analisi di storm tracking, consistono
nell'identificazione, per ogni strumento, di alcuni elementi significativi all'interno
dello ietogramma come l'istante iniziale dell’evento meteorico o l'istante di picco e
in analisi di cross-correlazione tra i dati dei diversi strumenti sulla base della loro
distribuzione nello spazio.
Nel presente studio viene descritta l'analisi condotta sulla base dei dati di
precipitazione ad alta risoluzione raccolti nell'area urbana di Palermo da una rete
di monitoraggio, costituita da 10 pluviografi posta in opera nel gennaio del 2006 e
tuttora in funzione. L’analisi di storm tracking viene effettuata con il metodo della
correlazione per una serie di eventi significativi, approfondendo al contempo
l’analisi dell’influenza del passo temporale di aggregazione dei dati di pioggia e del
numero di strumenti disponibil
Elaborazione di una mappa di suscettibilità delle aree in frana a scala di bacino
No full textLe frane costituiscono uno tra i più pericolosi e dannosi eventi naturali. Negli ultimi decenni si sono succeduti numerosi eventi catastrofici che hanno provocato, oltre a danni ingenti, anche numerosi morti e dispersi. Per questo motivo cresce sempre di più l’esigenza di fornire ai
pianificatori e gestori del territorio strumenti di supporto per la valutazione del pericolo da frana.
In questo contesto, negli ultimi anni sono stati sviluppati nuovi approcci per la valutazione della propensione di un’area a produrre scivolamenti, basandosi sulla correlazione tra i fattori innescanti e le occorrenze di scivolamenti.
Nel presente lavoro viene presentata una mappa di suscettibilità creata attraverso un’analisi di tipo statistico basato sulla regressione logistica e sulle fondamentali tecniche di analisi spaziale sviluppate in ambiente GIS. Il metodo della regressione logistica è un approccio di tipo multivariato che permette di correlare l’occorrenza o non-occorrenza di un evento franoso con variabili che possono essere continue, quali la distanza da strade, distanza dal reticolo e pendenza,
o semplici categorie, come la litologia, copertura del suolo o classi delle variabili prima citate.
L’area presa in esame è un bacino localizzato nella parte nord-orientale della Sicilia, di cui si dispone di un dettagliato dataset di frane censite. I fattori individuati dal modello statistico come i più correlati all’innesco delle frane sono la pendenza, l’uso-suolo, la geologia, la pedologia e la precipitazione. Sulla base di questi fattori più correlati è stata creata la mappa di suscettività ricorrendo alle classiche funzione di map-algebra
Basin-scale water resources assessment in a sicilian basin under climate change scenarios using the conceptual model TOPDM
No full textClimate change resulting due to the greenhouse effect is expected to have great implications for hydrological cycle and for existing surface and groundwater resources systems. The effects of climate variability and climate change have to be fully considered in current water management and planning, since water availability, quality and streamflow are very sensitive to changes in temperature and precipitation regimes. International literature proposes several models, attempting to assess accurately the available water resources under stationary and changing climatic conditions at different spatial and temporal scales.
In order to assess the potential impacts of climate change on surface and groundwater resources water availability in a Southern area of Italy, a conceptual hydrologic model, the TOPDM, was applied at daily scale to simulate the hydrological processes in the Belice river basin, located in Sicily. The analysis of the climatic forcing trend provided the parameters needed in order to generate synthetic climate forcing series through the use of stochastic approaches.
The hydrological model has been used to estimate the basin water balance components and the surface and groundwater availability in a no trend scenario, representing the current climate conditions, and in three different groups of scenarios, in which a decrease of precipitation, an increase of temperature, and a combination of these effect were reproduced. The application of TOPDM to the test basins provided some important conclusions about the implications of climate change in the Southern part of Italy. Results show that runoff and evapotranspiration reflect variations in precipitation and in temperature; in particular the negative trend in precipitation determines a decrease in surface and groundwater resources, and this effect is intensified in the scenarios that include a temperature trend as well. Therefore the climate change, occurring as precipitation amount reduction and temperature rise, could exacerbate the water resources stresses in the area of study, in which water scarcity is already an important issue for water resource management
Creazione di un database per l’applicazione di modelli empirici di analisi di dissesto idrogeologico da precipitazione nel territorio Siciliano.
No full textLa previsione di fenomeni di dissesto idrogeologico è uno strumento essenziale di supporto alle decisioni per una corretta pianificazione del territorio. Tra tali fenomeni quelli franosi possono assumere dimensioni particolarmente rilevanti. Il fattore scatenante più ricorrente nella gran parte dei casi di frane documentate e’ costituito dalle precipitazioni. La letteratura scientifica propone diverse metodologie di analisi volte a fornire strumenti di pre-allarme in vista di un evento meteorico critico o di derivazione di mappe tematiche delle aree a maggiore suscettibilità franosa. I modelli empirici per la derivazione di soglie pluviometriche critiche di innesco risultano tra i più utilizzati, identificando il valore minimo o massimo di precipitazione necessaria per innescare il processo franoso ad una fissata durata. La soglia e’ generalmente descritta da una relazione funzionale di potenza sul piano Intensità-Durata della pioggia i cui parametri vengono stimati empiricamente dall'analisi degli eventi meteorici storici che hanno innescato eventi franosi. Per poter condurre una simile analisi è dunque fondamentale la creazione di un opportuno database di eventi storici franosi e dei corrispondenti eventi di pioggia scatenanti.
Il presente studio descrive la creazione di un accurato dataset per il territorio Siciliano a partire da un database di frane storiche e da uno dei dati pluviometrici, che permette di associare ad ogni frana i dati di pioggia che presumibilmente hanno innescato la frana stessa. Il dataset delle frane è stato derivato dall'archivio on line del Sistema Informativo sulle Catastrofi Idrogeologiche (SICI) ideato nell'ambito del progetto AVI (Aree Vulnerabili Italiane). I dati pluviometrici sono stati ricavati dalla rete di monitoraggio della regione Sicilia, gestita dall'Osservatorio delle Acque–Agenzia Regionale per i Rifiuti e le Acque (OA-ARRA). La creazione di un simile dataset richiede un'accurata analisi delle informazioni temporali e spaziali dei due database, non sempre facilmente reperibili
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