Infrastrutture per la riduzione del rischio alluvionale: funzioni parametriche di costo per le opere di mitigazione, e correlazione tra la mappatura del rischio e l'allocazione dei fondi. Il caso italiano.

Floods cause disastrous events worldwide, to communities, infrastructure, and the environment, leading to loss of life and substantial economic damage. Italy is no exception. One fundamental, although often debated, strategy for flood risk reduction is the construction of hydraulic defence infrastructure. In this perspective, this work addresses two main topics: the identification of a cost-function directly dependant from the geometric design parameters which provides a measure of the investments needed to reduce the flood risk in a particular territorial situation, and the actual risk reduction resulting from the implementation of the designed defence intervention, as measured through the analysis of consecutive editions of risk maps. Regarding the first topic, traditional approaches to hydraulic design often rely on deterministic methods, historical data, and predefined design rules. However, these approaches may fall short in addressing the evolving nature of risks, especially in the context of climate change and population growth. In Italy, the current legislation requires that the design and verification of hydraulic infrastructure should be carried out for events characterized by intensities associated with a fixed return period of 200 years. The need for a change in this design approach is recognized and prescribed at European level through the 2007/60 European Flood Directive. According to it, a methodology primarily based on cost-benefit analysis (CBA) should be employed within the context of hydraulic risk to evaluate the mitigation measures to be included in Flood Risk Management Plans (PGRA). In this context, in the perspective of adopting a new approach for the design phase based on the identification of the best combination between cost for implementation and reduced risk, a cost model is proposed based on project data, wherein efforts are made to restrict the number of independent variables to a maximum of two. This aims to ascertain whether the fluctuation in the cost of a work (comprising three distinct types) can be effectively encapsulated by just two variables. Consequently, the cost function is conceptualized as a bidimensional function, illustrating the dependency of the work's cost on these two parameters. Following the design and implementation of mitigation measures, this work analyses the correlation between defence infrastructure implementation and flood risk mapping and reduction, using two critical data sources: the first is an open-access database called ReNDiS, in which, since 1999, the Italian Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) has catalogued these defence measures, documenting their location, characteristics, and costs. The EU Flood Directive (EU_FD, 2007), mandates Members States to update and map flood hazard and risk every six years. The second are the flood risk maps published by few Basin District Authorities in Italy. Hence, the study develops a multi-layered mapping tool that integrates existing hydraulic defences with flood risk maps of two successive cycles of reporting of the EU_FD. Two indicators are introduced to quantify and verify the expected risk reduction: the Risk Score and the Risk Score Variation. These are compared with the projects’ associated cost. A modest correlation is identified, between mapped risk class and infrastructure's location, and also between risk reduction benefits and project costs, with a minority of cases showing effectiveness and efficiency. The study is constrained currently by the quality of risk representation in official flood risk maps and the completeness of the ReNDiS database, but it proves the relevance of the methodology, able to determine risk reduction in subsequent cycles of flood risk management, and the corresponding allocation of resources.

Le alluvioni sono responsabili di eventi disastrosi in tutto il mondo, coinvolgendo comunità, infrastrutture e ambiente, portando alla perdita di vite umane e danni economici considerevoli. L'Italia non è un'eccezione. Una strategia fondamentale, sebbene spesso dibattuta, per la riduzione del rischio di inondazione è la costruzione di infrastrutture di difesa idraulica. In questo contesto, il presente lavoro di ricerca affronta due temi principali: l'identificazione di una funzione di costo direttamente dipendente da parametri geometrici di progettazione che fornisce una misura degli investimenti necessari per ridurre il rischio di inondazione in una determinata situazione territoriale, e la effettiva riduzione del rischio derivante dall'attuazione dell'intervento di difesa progettato, misurata attraverso l'analisi di mappe del rischio pubblicate a conclusione del primo e del secondo ciclo di PGRA. Riguardo il primo tema, gli approcci tradizionali alla progettazione idraulica spesso si basano su metodi deterministici, dati storici e regole di progettazione predefinite. Tuttavia, questi approcci potrebbero non essere sufficienti per affrontare l’evoluzione degli eventi naturali, specialmente nel contesto dei cambiamenti climatici e della crescita demografica. In Italia, la legislazione attuale richiede che la progettazione e la verifica delle infrastrutture idrauliche siano effettuate per eventi caratterizzati da intensità associate a un periodo di ritorno fisso di 200 anni. La necessità di un cambiamento in questo approccio progettuale è riconosciuta e prescritta anche a livello europeo attraverso la Direttiva Europea sulle Alluvioni del 2007/60. La direttiva in questione, prescrive che debba essere impiegata una metodologia principalmente basata sull'analisi costi-benefici (CBA) all'interno del contesto del rischio idraulico per valutare le misure di mitigazione da includere nei PGRA. In questo contesto, nella prospettiva di adottare un nuovo approccio per la fase di progettazione basato sull'identificazione della migliore combinazione tra costo di implementazione dell’opera e riduzione del rischio, viene proposto un modello di costo basato sui dati di progetto, in cui limita il numero di variabili indipendenti a un massimo di due. Questo mira a verificare se l'oscillazione del costo di un'opera (per tre tipologie distinte di opere) possa essere efficacemente rappresentata da sole due variabili. La funzione di costo è quindi concepita come una funzione bidimensionale, che mostra la dipendenza del costo dell'opera dai due parametri considerati. A seguito della progettazione e della messa in opera delle misure di mitigazione, questo lavoro analizza la correlazione tra l'implementazione delle infrastrutture di difesa e la mappatura e la riduzione del rischio di inondazione, utilizzando due fonti di dati: la prima è un database in libero accesso chiamato ReNDiS, nel quale, dal 1999, l’ISPRA ha catalogato queste misure di difesa, documentandone la posizione, le caratteristiche e i costi. La Direttiva Alluvioni Europea (EU_FD, 2007) impone agli Stati membri di aggiornare e mappare il pericolo e il rischio di inondazione ogni sei anni. La seconda fonte sono le mappe del rischio di inondazione pubblicate da alcune Autorità di Distretto Idrografico in Italia. Pertanto, lo studio sviluppa uno strumento di mappatura multi-livello che integra le difese idrauliche esistenti con le mappe del rischio di inondazione di due cicli successivi di PGRA. Vengono introdotti due indicatori per quantificare e verificare la riduzione del rischio atteso: il Risk Score e il Risk Score Variation. Tali parametri sono stati poi confrontati con il costo associato ai progetti, dal cui confronto emerge una modesta correlazione tra la classe di rischio mappata e la posizione dell'infrastruttura, e anche tra i benefici della riduzione del rischio e i costi del progetto, con una minoranza di casi che mostrano efficacia ed efficienza.