NOVEL APPROACHES FOR FLOOD RISK ASSESSMENT USING EXPOSURE-VULNERABILITY MATRICES

The classical approach to flood defence, aimed at reducing the probability of flooding through hard defences, has been substituted by flood risk management approach which accepts the idea of coping with floods and aims at reducing not only the probability of flooding, but also the consequences. In this view, the concept of vulnerability becomes central, such as the (non-structural) measures for its increment: even if it is believed their effectiveness, methods for its evaluation are rare, such as data on their effects. On 22 November 2011, an exceptional rainstorm hit the Longano catchment (located in Northeast part of Sicily, Italy) producing local heavy rainfall and flash flooding. The flash flood involved property, buildings, roads and more than 100 commercial estates have suffered severe damages. Some days after the event, the municipality provided people forms to describe the damages that occurred on their properties. Unfortunately, the lack of common guidelines in compiling them, their coarseness and the impossibility to have monetary information on them (such us damage data from previous events), did not allow the implementation of a detailed damage analysis. What has been developed in this work is a method for a qualitative evaluation of the consequences of floods, based on a crisscross analysis of vulnerability curves and classes of exposure for assets at risk. Vulnerability curves, derived through a synthetic approach, are defined for different building typologies, as function of the water depth, while the classes of the variable Exposure are defined in function of both their asset value and their importance for society. A GIS-based tool (using hazard information obtained from hydraulic modelling, building parcels, vulnerability curves and exposure classes) is used to collocate each element at risk inside an Exposure-Vulnerability matrix. The construction of a E-V matrix allow both to understand the actual situation of a catchment (and the possible consequences of a flood event) and to study the effectiveness of non-structural measures for a site, just studying how their implementation modifies the distribution of elements at risk inside it. Referring directly to vulnerability (and considering its classes instead of single values) allows to estimate the possible consequences of an event even in those catchment where the lack of damage data does not allow the construction of empirical depth damage curves. The instrument proposed can be useful for authorities responsible for development and periodical review of adaptive flood risk management plans.

L’approccio “classico” di difesa dall’inondazione, basato sulla costruzione di opere strutturali in grado di contenere piene di tempo di ritorno sempre maggiore, è stato sostituito da un approccio gestionale del rischio da inondazione, nel quale prende piede sempre più il concetto di “convivere” con la piena accettando un certo livello di inondazione. In quest’ottica, la vulnerabilità diventa la variabile chiave nell’equazione del rischio e gli interventi non strutturali lo strumento principale per mitigarlo: nonostante si creda nella loro efficacia, i metodi per stimarla sono pochi, così come scarsi sono i dati sui loro effetti. Il 22 Novembre 20112, un evento meteorico eccezionale ha colpito il torrente Longano (situato in Sicilia nord-orientale) causando localmente piogge intense e fenomeni di flash flood. Queste ultime hanno coinvolto terreni, edifici, strade e causato danni a più di 100 immobili commerciali. Qualche giorno dopo l’evento, il Comune ha distribuito alla popolazione delle schede di rilevamento danni per raccogliere i dati relativi ai danni subiti da ciascuno. Sfortunatamente, la mancanza di indicazioni utili alla compilazione e la grossolanità delle informazioni richieste, insieme alla mancanza di dati monetari (anche raccolti a seguito di eventi precedenti), non consente l’implementazione di un’analisi di danno dettagliata. In questo lavoro di tesi è stata proprio sviluppata una procedura per la stima qualitativa dei danni da inondazione, basata sull’utilizzo incrociato di curve di vulnerabilità e classi di esposizione associata agli elementi a rischio. Le curve di vulnerabilità sono state derivate per via sintetica, in funzione delle sole altezze di allagamento, per diverse tipologie di edificio, mentre le classi di esposizione sono state definite in funzione sia del valore di ciascun elemento, che della sua importanza funzionale e strategica nella società. Tramite un tool sviluppato in ambiente GIS (che integra le informazioni di pericolosità e vulnerabilità) è stata calcolata la classe di vulnerabilità di ciascun elemento, collocandolo poi all’interno di una matrice Esposizione-Vulnerabilità. L’utilizzo di una matrice Esposizione-Vulnerabilità permette non solo di fotografare l’attuale situazione di un bacino (e le possibili conseguenze di un’inondazione), ma anche di valutare l’efficacia di misure non strutturali studiando come la loro implementazione modifichi la distribuzione degli elementi al suo interno. Riferirsi direttamente alla vulnerabilità (considerandone classi di valori piuttosto che singoli valori) permette di stimare le possibili conseguenze di eventi calamitosi anche in bacini in cui la mancanza di dati di danno impedisce le derivazione per via empirica di curve di danno. Lo strumento proposto può essere utile nella redazione e nei periodici aggiornamenti di piani di gestione del rischio da inondazione.