Rischio alluvionale e infrastrutture: una nuova metodologia per leggere il comportamento dei fiumi

La valutazione della pericolosità idraulica è diventata un elemento centrale nelle verifiche di sicurezza dei ponti esistenti, soprattutto alla luce delle Linee Guida nazionali per la gestione del rischio infrastrutturale. In questo scenario, i tradizionali approcci basati su modelli idrologici semplificati stanno lasciando spazio a metodologie capaci di rappresentare in modo più realistico i processi che governano la formazione delle piene. Tra queste si distingue QT-DREAM, un modello distribuito e fisicamente basato sviluppato per operare anche in bacini scarsamente monitorati. Presentata a FABRE 2026 da Federica Mesto del Politecnico di Bari, la metodologia consente di integrare modellazione idrologica e idrodinamica, migliorando l'accuratezza delle valutazioni di rischio e delle analisi a supporto della sicurezza delle infrastrutture.

Dalla piena “di progetto” alla simulazione dei processi reali

La sicurezza dei ponti esistenti passa sempre più attraverso una comprensione approfondita dei fenomeni idrologici e idraulici che interessano i corsi d'acqua. Le Linee Guida emanate in Italia nel 2020 per la classificazione e la gestione del rischio dei ponti hanno introdotto un approccio multilivello che, nelle verifiche più avanzate previste dal Livello 4, richiede analisi idrauliche di dettaglio capaci di descrivere con maggiore realismo il comportamento delle piene.

In questo contesto si inserisce il lavoro presentato da Federica Mesto, dottoranda presso il Politecnico di Bari, durante FABRE 2026. La ricerca propone una metodologia fisicamente basata per la valutazione della pericolosità idraulica che supera alcune delle semplificazioni tipiche degli approcci tradizionali e apre nuove prospettive per la gestione delle infrastrutture in contesti caratterizzati da una limitata disponibilità di dati.

Le verifiche idrauliche richieste dalle normative devono infatti stimare una serie di variabili fondamentali: le portate al colmo, l'estensione delle aree allagabili, le velocità di deflusso e le forze idrodinamiche che possono agire sulle opere. Tradizionalmente queste informazioni derivano da una catena modellistica in cui un ietogramma sintetico alimenta un modello idrologico a parametri concentrati, il cui risultato finale è un idrogramma di piena utilizzato come input per un modello idraulico bidimensionale.

Si tratta di un approccio consolidato, ma che tende inevitabilmente a rappresentare il bacino come un sistema omogeneo, mediando nello spazio caratteristiche che in realtà possono variare sensibilmente da una zona all'altra.

FABRE 2026: ponti, viadotti e gallerie tra manutenzione, norme e rischi climatici
Il terzo Convegno FABRE 2026 ha riunito ricerca, istituzioni e gestori per migliorare metodi e criteri nella gestione di ponti, viadotti e gallerie. Al centro: nuove norme tecniche, valutazione del rischio, monitoraggio e impatti di eventi estremi e dissesto idrogeologico. INGENIO è media partner e il nostro Direttore Andrea Dari ha moderato l'evento.
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L'approccio distribuito: il territorio entra nel modello

La crescente disponibilità di dati territoriali ad alta risoluzione e l'aumento della capacità computazionale consentono oggi di adottare modelli distribuiti, capaci di rappresentare in modo esplicito la variabilità spaziale dei processi idrologici.

Tra questi, il modello DREAM rappresenta un esempio particolarmente significativo. Si tratta di un modello fisicamente basato che suddivide il territorio in una griglia di celle e simula, per ciascuna di esse, l'intero ciclo idrologico: dall'intercettazione della pioggia all'evapotraspirazione, dal deflusso superficiale ai processi subsuperficiali fino alla ricarica della falda.

L'elemento innovativo non risiede soltanto nel maggiore dettaglio spaziale, ma soprattutto nella possibilità di descrivere i meccanismi fisici che governano la trasformazione della precipitazione in deflusso. In questo modo il modello non si limita a restituire un valore finale di portata, ma ricostruisce l'evoluzione del fenomeno attraverso il territorio.

Per funzionare, DREAM utilizza una serie di informazioni territoriali organizzate sotto forma di mappe digitali: modelli del terreno, pendenze, direzioni di deflusso, uso del suolo, profondità dell'apparato radicale, proprietà idrauliche dei terreni e coefficienti di scabrezza. L'integrazione di questi dati consente di rappresentare il comportamento reale del bacino con un livello di dettaglio difficilmente raggiungibile mediante modelli lumped tradizionali.

QT-DREAM: una risposta ai territori scarsamente monitorati

Uno degli aspetti più interessanti della ricerca riguarda lo sviluppo di QT-DREAM, evoluzione del modello originario concepita per operare nel dominio delle frequenze e quindi particolarmente adatta alle applicazioni ingegneristiche.

Il nuovo strumento nasce per affrontare una criticità molto diffusa nel territorio italiano: la carenza di misure idrometriche e pluviometriche in numerosi bacini. In queste condizioni, la disponibilità di lunghe serie storiche necessarie alle analisi tradizionali è spesso limitata o addirittura assente.

QT-DREAM parte direttamente dalle precipitazioni di progetto associate a differenti tempi di ritorno e produce come risultato sia gli idrogrammi di piena sia mappe tridimensionali di runoff distribuite nello spazio e nel tempo. Questo permette di ottenere una rappresentazione molto più ricca del fenomeno rispetto alla sola stima della portata al colmo.

Un ulteriore elemento di interesse è la possibilità di selezionare il meccanismo prevalente di generazione del deflusso. In bacini caratterizzati da condizioni climatiche aride o semiaride può essere privilegiato il fenomeno dell'infiltration excess, mentre in contesti più umidi risulta più appropriata la modellazione per saturation excess. La scelta del meccanismo dominante consente di adattare il modello alle peculiarità fisiche dei diversi territori, aumentando l'affidabilità delle simulazioni.

Per ridurre ulteriormente la dipendenza da dati locali, la metodologia adotta una calibrazione regionale basata principalmente sulla condizione iniziale di umidità del suolo, parametro che viene omogeneizzato all'interno di aree geomorfologicamente simili.

Dai risultati regionali al caso reale del fiume Esaro

Le applicazioni sviluppate sui bacini di Puglia, Basilicata, Molise e Calabria mostrano una buona coerenza tra le portate simulate dal modello e quelle ottenute mediante modelli probabilistici consolidati, come le distribuzioni teoricamente derivate IF e CIF.

Particolarmente significativa appare la capacità del modello di riprodurre le portate associate a tempi di ritorno differenti, mantenendo una soddisfacente corrispondenza con i riferimenti probabilistici anche in contesti territoriali molto diversi tra loro. Le deviazioni aumentano per gli eventi più estremi, come prevedibile, ma rimangono compatibili con l'incertezza che caratterizza qualsiasi analisi di eventi rari.

L'aspetto probabilmente più innovativo emerge però nell'applicazione al fiume Esaro, dove il modello è stato utilizzato per la ricostruzione di un evento reale attraverso un approccio "runoff on grid". In questo caso le mappe di runoff prodotte dal modello idrologico vengono applicate direttamente all'interno del dominio di calcolo del modello idrodinamico.

Si supera così il tradizionale schema disaccoppiato, nel quale il modello idrologico genera un idrogramma che successivamente alimenta il modello idraulico. L'approccio proposto realizza invece un accoppiamento diretto tra i due sistemi, consentendo di trasferire all'analisi idraulica tutta la ricchezza informativa contenuta nella distribuzione spaziale e temporale del deflusso.

Verso una nuova generazione di valutazioni di rischio

La ricerca presentata a FABRE 2026 evidenzia come la valutazione della pericolosità idraulica stia attraversando una fase di profonda evoluzione. L'obiettivo non è più soltanto stimare una portata di progetto, ma comprendere in modo sempre più realistico il comportamento del bacino e le modalità con cui il territorio contribuisce alla formazione delle piene.

Per il settore delle infrastrutture esistenti, e in particolare per la gestione del patrimonio di ponti e attraversamenti, questa evoluzione rappresenta un'opportunità strategica. L'integrazione tra modellazione distribuita, simulazione fisicamente basata dei processi e accoppiamento idrologico-idraulico consente infatti di ridurre le incertezze, migliorare la caratterizzazione delle azioni idrodinamiche e supportare decisioni più robuste in termini di monitoraggio, manutenzione e adeguamento delle opere.

In uno scenario in cui gli eventi estremi sono sempre più frequenti e il cambiamento climatico impone nuove sfide alla gestione del rischio, strumenti come QT-DREAM mostrano come la ricerca scientifica possa contribuire concretamente a rendere più affidabili e resilienti le valutazioni di sicurezza delle infrastrutture idrauliche e dei ponti esistenti.