di Fabio CASTELLI1, Chiara ARRIGHI1, Marcello BRUGIONI2, Serena FRANCESCHINI2, Bernardo MAZZANTI2
(1) Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università degli Studi di Firenze
(2) Autorità di Bacino del Fiume Arno
RIASSUNTO
La stima quantitativa del rischio idraulico, non limitata alla sola pericolosità, è un passo cruciale per una coerente strategia di gestione e mitigazione. Si propone qui una nuova metodologia, applicata al caso di Firenze, per la stima del rischio da alluvione al dettaglio della scala censuaria. Tale scala è un ottimo compromesso fra dettaglio spaziale e disponibilità di dati geografici e socio-economici di tipo ‘open’. Per i danni esprimibili in termini monetari, si sono considerate le seguenti macro-categorie: danni agli edifici e alle strutture, ai contenuti residenziali, alle attività economiche tipiche del centro. In più, data la rilevanza mondiale di Firenze come città d’arte, è stata effettuata una prima analisi del rischio per il patrimonio culturale, a livello dei singoli edifici storico-artistici e del loro contenuto in opere d’arte. Utilizzando studi specialistici post-evento del ’66 e recenti censimenti sul numero e posizione delle opere d’arte, è stato possibile arrivare ad una stima specifica della distribuzione in città della percentuale di opere a rischio di perdita in caso di alluvione, in assenza di specifiche misure di messa in sicurezza. Dall’altro lato, le stime sui danni economici rafforzano la percezione di un rapporto costi/ benefici sicuramente e ampiamente a favore dell’esistente piano di riduzione del rischio da alluvione per Firenze.
ABSTRACT
Quantitative flood risk assessment, not limited to hazard evaluation only, is a crucial step for flood risk management and mitigation purposes. In this work, a census data scale, which has been considered as a good compromise between spatial resolution and availability of open socio-economic data, is adopted for flood risk analysis in the city of Florence. The damage categories included are structures, household contents and the most representative economic activities in downtown Florence. Moreover, given the paramount importance of Florence as a world cultural heritage, a preliminary evaluation of risk to cultural buildings and art works is carried out. Data from hydraulic simulations, historical reports of the devastating 1966 flood and the cultural heritage recognition sheets allow estimating and mapping the annual expected number of works of art lost in the absence of risk mitigation strategies. Results on the economic losses further reinforces the evaluation of a surely favorable cost/benefits ratio of structural risk mitigation plans.
INTRODUZIONE
Le statistiche mondiali mostrano come le alluvioni siano fra le catastrofi più costose in termini economici (Munich, 2014a), con tendenze in crescita per il continuo inurbamento delle piane alluvionali (Elmer et al., 2012) e delle variazioni climatiche (Lung et al., 2013). Secondo il Ministero dell’Ambiente, al 2000 circa il 45% dei Comuni italiani era stimato essere ad elevato rischio idrogeologico. La direttiva Europea 60/2007/EC sancisce il principio già largamente riconosciuto che la stima quantitativa dei danni potenziali da alluvione sia un passo fondamentale per una corretta allocazione di risorse per la gestione del rischio idraulico, laddove questa entra in competizione, come sempre accade, con altre esigenze economiche (Messner et al., 2006).
I diversi metodi proposti per la stima quantitativa del rischio possono essere accumunati da una suddivisione in quattro passi fondamentali: 1) la valutazione idrologico-idraulica della pericolosità; 2) la stima di quantità e valore degli esposti; 3) la valutazione della loro vulnerabilità; 4) la stima del rischio quale combinazione (moltiplicazione) dei tre precedenti fattori. Questo consente di arrivare ad una stima del rischio esprimibile in perdite attese nell’unità di tempo (e.g. Expected Annual Damage, EAD), avendo espresso la pericolosità in termini di frequenza (inverso della ‘rarità’) e la vulnerabilità come semplice percentuale dell’esposto.
Da tale impostazione risulta evidente l’importanza di una corretta stima della vulnerabilità, che sarà tanto più accurata quanto dettagliati sono gli scenari di pericolosità idraulica (estesi, ad esempio, a valutazioni di velocità e persistenza degli allagamenti e non solo della loro estensione e altezza) e quanto tali scenari siano confrontabili con eventi già accaduti per i quali siano disponibili valutazioni ex-post del danno (Apel et al., 2004, De Moel and Aerts, 2011). Risulta in ogni caso fondamentale l’utilizzo di strumenti avanzati di gestione dei dati territoriali, con capacità di integrare in maniera geograficamente corretta stime e informazioni di origine ed accuratezza estremamente eterogenee (Arrighi et al., 2013). Negli ultimi anni sta crescendo l’attenzione dei più alti organismi internazionali, primo fra tutti l’UNESCO, sul rischio per il patrimonio culturale. Patrimonio inteso nella sua accezione inclusiva di luoghi e paesaggi, la cui protezione dalle catastrofi è riconosciuta essere elemento allo stesso tempo unificante e caratterizzante le identità dei popoli (UNISDR, 2013). La valutazione del valore del patrimonio culturale è però un compito molto complesso, dovendosi estendere oltre la sola valenza economica, sia diretta che indiretta. Comunque, anche la semplice ‘conta’ di luoghi ed opere a rischio trova immediata utilità nella messa in campo di strategie e mezzi di difesa che devono necessariamente essere specifici per tale tipo di esposti.
Al momento, la letteratura scientifica non fornisce metodologie di stima del danno da alluvione per estensioni e concentrazioni di bei culturali così elevate come nel caso di Firenze. Si trovano al più impostazioni teoriche ed applicazioni a singoli complessi monumentali (e.g. Mazzanti, 2003, Lanza, 2003). Quello descritto qui può quindi essere considerato il primo tentativo di stima complessiva dei danni potenziali da alluvione – esclusi quelli diretti alle persone – in una città d’arte di rilevanza mondiale. Seguendo la metodologia proposta in Arrighi et al. (2013, 2016), i danni agli edifici e alle attività economiche vengono stimate al dettaglio della scala censuaria, mentre il rischio al patrimonio culturale viene stimato a livello di edifici storici e delle opere d’arte in essi contenute.
METODOLOGIA
Il modello utilizzato per la ricostruzione degli scenari idraulici di riferimento è un raffinamento, basato sulla disponibilità di un nuovo modello digitale della superficie (DSM) del territorio a scala metrica, di quello già utilizzato per la valutazione del ischio idraulico (PAI) sull’intero bacino dell’Arno da parte dell’Autorità di Bacino. Come descritto in dettaglio in Arrighi et al. (2013), il modello accoppia una rappresentazione 1D della propagazione dell’onda di piena in alveo con un modello quasi-2D dell’allagamento in area urbana. L’utilizzo del nuovo DSM ha consentito, rispetto alla mappatura presente sul PAI, una rappresentazione molto più dettagliata dell’interazione fra la propagazione dell’allagamento nei diversi scenari di esondazione considerati ed il complesso e fitto tessuto urbano. Simulando in tale modo diversi scenari di allagamento per prefissati tempi di ritorno TR (e.g. TR = 50, 10, 200 anni) è stato possibile ricostruire la mappa dettagliata a scala metrica di ‘funzioni di pericolosità’ h(TR), essendo h il battente idraulico. Il successivo passo chiave è lo sviluppo di un sistema GIS per la georeferenziazione dei poligoni rappresentativi delle entità a rischio e del relativo danno atteso per i suddetti scenari di allagamento. Una valutazione assolutamente esaustiva di tutte le possibili tipologie di elementi a rischio risulterebbe praticamente impossibile. Si preferisce quindi indentificare, tramite una indagine preliminare basata su studi di settore, le principali categorie di esposti in termine di valore economico all’interno dell’area a rischio e procedere alla valutazione analitica dei danni potenziali solo per queste. Il danno potenziale complessivo, che risulterà quindi stimato in difetto, potrà essere corretto tramite fattori correttivi tipicamente poco superiori all’unità. Nel presente studio, le macro-categorie considerate per la stima di danni esprimibili in termini monetari sono riassunti in tabella 1. A questi si aggiungono poi i danni al patrimonio culturale, considerato non solo una categoria a parte ma anche da stimare con una metrica sostanzialmente di tipo diverso, non monetaria. Nella tabella sono indicate quindi anche le unità di misura qui adottate per la valutazione del rischio.
Per i danni monetizzabili, la loro stima passa per una valutazione intermedia di percentuale di danneggiamento in funzione del battente idrico, esprimibile come curve battente-danno che devono tenere anche conto della distribuzione verticale del bene esposto. La scelta o costruzione di idonee curve battente-danno è un passo estremamente delicato. Dove, come nel caso di Firenze, non esistono possibilità di calibrazione su eventi alluvionali molto recenti, si preferisce adottare le curve calibrate su realtà socio-economiche ed assetti urbani il più simili possibile. Nel presente studio si sono adattate le curve messe a punto per le città di Palermo (Oliveri e Santoro, 2000) e Praga (Genovese, 2006).
Dopo aver definito le curve battente-danno, le percentuali di danneggiamento vengono trasformate in danni attesi moltiplicando i valori di percentuale di danneggiamento per il valore monetario, predisposto in termini di mappe con valori di €/m2, delle diverse classi di bene esposto. I valori dei beni esposti sono però difficilmente disponibili a livello di micro-scala, ad esempio al dettaglio del singolo edificio. Possono venire in aiuto i valori per variabili ‘proxi’ comunque di carattere economico, che consentono di effettuare una ‘disaggregazione spaziale’ di stime monetarie dirette sulle categorie di interesse ma disponibili, da studi di settore, a scale solo nazionali, regionali, comunali. La scala della sezione censuaria, che ha il pregio di infittirsi proprio nelle zone più densamente abitate, è la scala qui utilizzata come riferimento per la ampia disponibilità di diverse variabili ‘proxi’, quali ad esempio il numero di unità immobiliari, il numero di addetti per diverse tipologie commerciali, etc.
Sommando tutte le tipologie di danno ed incrociando con le mappe di battente h(TR), si ottengono quindi, ancora in forma spazialmente distribuita alla scala censuaria, le curve dei danni totali attesi in funzione dei tempi di ritorno. Infine, integrando nel dominio delle frequenze (inverso del tempo di ritorno) si ottengono le mappe del danno atteso nell’unità di spazio e di tempo (EAD = Expected Annual Damage).
Per quanto riguarda invece i danni al patrimonio culturale, è necessario partire dalla considerazione che la valorizzazione in termini monetari di gran parte di esso è molto difficile se non addirittura impossibile. Sebbene siano disponibili, anche per i beni non commerciabili, alcune stime di costo di restauro e/o di assicurazione, tale stime non tengono conto di impatti ‘intangibili’ in caso di perdita, quali ad esempio legati alla tradizione storica o al simbolismo religioso, ed estesi ben al di fuori dell’economia locale. Quest’ultima considerazione è particolarmente importante per la città di Firenze i cui beni artistici, al pari di altri siti UNESCO, sono considerati un patrimonio dell’intera umanità.
In tale contesto la quantificazione del rischio in termine di valore monetario dell’Expected Annual Damage deve essere sostanzialmente modifica-
to per la parte relativa al patrimonio culturale. Per procedere alla definizione di una diversa misura del rischio, è opportuno pima distinguere fra beni culturali ‘mobili’ e ‘immobili’. Cioè, in una prima approssimazione comunque ben rappresentativa della stragrande maggioranza del patrimonio culturale fiorentino a rischio, distinguere fra opere d’arte ed edifici di valore storico e artistico. Prima di tutto perché, anche nel caso frequente di opere d’arte contenute in edifici storici, la proporzione fra ‘estensione’ degli edifici e numero e qualità delle opere contenute è estremamente variabile. In secondo luogo, perché molto diverse sono le strategie di salvaguardia e mitigazione del rischio. Ad esempio, per le sole opere d’arte è immaginabile un sistema di salvaguardia d’emergenza tramite spostamento a quote di sicurezza in caso di allarme.
In ambedue i casi, comunque, l’unità spaziale di riferimento non è più metrica e uniforme sul territorio (superficie unitaria) ma viene ad essere naturalmente, almeno per il caso di Firenze, il singolo edificio storico/artistico. Altra peculiarità è il maggior livello di ‘unicità’ degli edifici storicoartistici rispetto a quelli a mera destinazione abitativa e commerciale, per cui non si ritiene opportuno definire ed utilizzare curve di riferimento battente-danno. Si ritiene invece più opportuno ritornare ad un approccio classificatorio in cui, con valutazioni dirette o indirette, ciascun edificio storico-artistico viene ‘posizionato’ in una fra diverse classi di pericolosità (ad esempio, in funzione del tempo di ritorno minimo per cui l’allagamento raggiunge l’edificio) e danno atteso in caso di alluvione (tipologie murarie, presenza o meno di affreschi o altri rivestimenti di pregio non spostabili). Il rischio per ciascun edificio di tale tipo viene quindi alla fine ad ottenersi come semplice prodotto di ‘scale Lickert’ rappresentative delle classi di pericolosità e danno, quindi infine riconducibile ad una complessiva classificazione di rischio basato su due soli fattori.
Tornando invece ai contenuti di tali edifici, ovvero alle opere d’arte, si può ipotizzare che esista un conteggio del numero di opere, suddivise per principali categorie, all’interno di ciascun edificio, includendo il conteggio relativo di quelle poste a quote allagabili e della loro ‘spostabilità’ a quota di sicurezza in tempi compatibili con procedure di allertamento. Senza quindi voler entrare nel merito del livello di danneggiamento e recuperabilità di un’opera raggiunta dall’alluvione, il rischio può essere adesso stimato in termini di percentuale di opere, per ciascun edificio, a rischio di perdita per ciascun battente. Integrando in frequenza come per i danni monetizzabili, si arriva quindi a una diversa misura dell’ Expected Annual Damage, cioè la percentuale equivalente di patrimonio perso ‘in opere d’arte’ all’anno per ciascun edificio contenitore
