Roberto De Donato, Loredana Antronico, Francesco Aristodemo, Elenio Avolio, Claudia R. Calidonna, Roberto Coscarelli, Rocco Dominici, Roberto Gaudio, Francesco Perri, Luca Petraglia, Fabio Scarciglia,
Gaetano Scarnati, 2019, Un sistema integrato multicomponente per il monitoraggio smart di bacini ad elevato Rischio Idrogeologico_ il progetto SMoRI,
Congresso Nazionale della Federazione italiana delle Associazioni Scientifiche per le Informazioni Territoriali e Ambientali (ASITA 2019), Trieste, 12-14/11/2019,
Abstract
Il progetto SMoRI (Smart Monitoring per il controllo di bacini ad elevato Rischio
Idrogeologico), cofinanziato nell'ambito ...
Il progetto SMoRI (Smart Monitoring per il controllo di bacini ad elevato Rischio
Idrogeologico), cofinanziato nell'ambito del POR CALABRIA FESR-FSE 2014-
2020, si prefigge di realizzare un sistema integrato di monitoraggio dei diversi
fenomeni che possono determinare il rischio idrogeologico, attraverso un
approccio multidisciplinare, coniugando know-how specialistico e le nuove
tecnologie inerenti il Cloud Computing e l'IoT (Internet of Things). Al fine di
realizzare un sistema prototipale integrato di monitoraggio del rischio
idrogeologico, il progetto ha previsto lo sviluppo di una metodologia
multicomponente innovativa di monitoraggio ambientale, applicabile su scala di
bacino idrografico e nel relativo tratto costiero alimentato. SMoRI integra,
infatti, i dati provenienti da "sensori a terra" con gli output di modelli
previsionali atmosferici (Modulo Meteo), di modelli idrologici (Modulo Idraulica
fluviale e costiera) e di analisi geologiche e morfologiche (Modulo Suolo), in
modo da riprodurre scenari storici di franosità dei versanti, fenomeni di tipo
idraulico, con conseguenti esondazioni dei corsi d'acqua ed elevata
produzione/trasporto di materiale solido, fenomeni di tipo marittimo. I Moduli
Meteo e Suolo si basano sull'utilizzo di centraline meteorologiche di superficie e
sulla ricostruzione microclimatica, mediante modellistica atmosferica riferita a
periodi passati, ed effettuano una analisi comparata fra caratteristiche
pluviometriche e microclimatiche e i quantitativi mobilizzati in passato sui
versanti, in occasione di eventi pluviometrici particolarmente intensi e/o
prolungati, visualizzando scenari storici di franosità dei versanti e effettuando
stime delle quantità di sedimenti prodotti, sia per processi erosivi sia per
instabilità superficiali. Il Modulo Suolo, inoltre, permette di calcolare
produzione/trasporto di sedimento a scala di bacino (celle 250m x 250m),
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mediante l'utilizzo del plug-in YES. YES utilizza dati vettorializzati
meteoclimatici, resistenza geolitologica, di uso del suolo e dei processi
geomorfologici, acquisiti sul terreno ed in laboratorio e tarati attraverso misure
di ridistribuzione del suolo (erosione/accumulo), lungo i versanti, mediante
isotopi da fall-out e calcoli idraulici. Il Modulo Suolo consente così di definire
indici di produzione di sedimenti, in relazione a parametri meteoclimatici,
litologici, d'uso del suolo, di pendenza dei versanti, ecc.
Il Modulo di Idraulica fluviale e costiera si basa sull'applicazione di procedure
automatizzate di trasformazione afflussi-deflussi (HEC-HMS), e di formule
empiriche per il trasporto solido, opportunamente tarate in laboratorio, anche
per il tramite di un sistema embedded costituito da una piccola rete di sensori
idrofonici. Il modulo permette la stima delle portate, liquida e solida, dei corsi
d'acqua, con particolare attenzione a quelle sezioni più vicine ad aree
antropizzate. L'utilizzo di traccianti artificiali e naturali può consentire anche la
ricostruzione dei percorsi di trasporto del materiale solido. Inoltre, partendo
dalla ricostruzione del clima meteomarino estremo al largo e sottocosta, legato
a eventi di mareggiata, marea e pressione atmosferica sul mare, e dalla
propagazione del moto ondoso tramite il modello spettrale SWAN, il Modulo
permette la stima dell'evoluzione a breve termine del profilo di spiaggia attiva,
attraverso il modello idromorfodinamico XBeach, e la stima del trasporto solido
costiero a livello trasversale. La variazione della linea di riva, a lungo termine,
viene stimata attraverso il modello ad una linea GENCADE. Il sistema SMORI
permette anche di implementare moduli per il monitoraggio dei movimenti di
versante (tempi, profondità, velocità), in stretta correlazione con le piogge
registrate, e tramite sensori di tipo geotecnico, collegati al Cloud in real time.
La metodologia multicomponente è stata quindi implementata all'interno di un
sistema software complesso multisensore IoT con metodologia OMT.
L'infrastruttura tecnologica prevede_ protocolli di comunicazione e di sicurezza
per reti di sensori ambientali e geo-idrologici; modellazione delle componenti
software di un sistema complesso multi sensore IoT; sistemi Cloud in modalità
Smart Objects; protocollo di fruizione di un sistema di stazioni IoT
multicomponenti da Cloud in modalità multicanale; protocollo di comunicazione
tra Cloud Multi-Federato e Smart Objects; protocollo di sicurezza e affidabilità
per lo storage su Cloud "Multi-Federato" per lo scenario di riferimento. E' stato
anche realizzato un GIS in grado sia di gestire la diversità di informazioni
presenti (geometriche, topologiche, informative), sia di implementare
funzionalità di analisi spaziale e basi di dati. Un sistema di business
intelligence, inoltre, implementa i moduli di analisi dei dati raccolti. Per tarare,
calibrare e validare l'intero sistema, è stato selezionato, sulla base delle
caratteristiche geomorfologiche, idrologiche, idrauliche, e delle implicazioni
sulle dinamiche costiere, il bacino del Fiume Aron, ubicato nel territorio di
Cetraro (CS). Si tratta di un'area rappresentativa dell'intero settore nordoccidentale
della Calabria, dove la presenza di numerosi insediamenti antropici
e di infrastrutture, può determinare, in caso di eventi pluviometrici intensi e/o
prolungati, scenari complessi di rischio (rischio frana, esondazione, costiero).
SMoRI, nato da una efficace sinergia fra mondo aziendale e comunità
scientifica, potrà essere applicato, con una adeguata taratura, su altri bacini ed
essere di grande utilità nella prevenzione e previsione del rischio idrogeologico.