Il 2 e 3 ottobre 2020 la tempesta mediterranea denominata Alex, formatasi nell’Oceano Atlantico settentrionale ha poi toccato l’Europa centrale, colpendo severamente le valli dei fiumi Vésubie, Roya e Tinée, causando devastanti inondazioni e danni significativi nel sud-est della Francia e nel nord-ovest dell’Italia. Nel corso dell’evento la pioggia ha raggiunto i 450-500 mm e le conseguenze delle piene sono state disastrose per la popolazione e i luoghi: tra queste, si è verificata la completa distruzione della stazione idrometrica del piccolo comune italiano di Airole, in provincia di Imperia e al confine francese, situata sul fiume Roya.

Qui il sensore di pressione è stato danneggiato e la teleferica utilizzata per le misure di portata è stata spazzata via dalla piena. Per avere un’idea della gravità dell’evento, basti pensare che un rilievo topografico eseguito il 7 ottobre 2020 ha stimato l’altezza massima della piena a poco più di 11 metri sopra lo zero idrometrico: un dato eccezionale se si considera che i livelli più alti registrati prima del 2020 erano stati 7,02 metri nel 2014 e 6,90 metri nel 1970.

Questa catastrofe ha confermato ancora una volta l’importanza del lavoro di ARPAL riguardo alle tematiche di monitoraggio in tempo reale dei corsi d’acqua sia per scopi di protezione civile, sia al fine di pubblicare dati precisi che consentano di fare un bilancio idrologico dettagliato della regione Liguria. A questo si aggiunge poi la necessità di avere strumenti, oggi non ancora disponibili, in grado di misurare la portata di un corso d’acqua in modo affidabile e di verificare le variazioni della geometria della sezione del fiume, che sono quasi sempre sostanziali in caso di eventi alluvionali e che causano frequenti cambiamenti nella scala di deflusso.
Per rispondere a queste esigenze, ARPAL ha avviato un progetto di ripristino complessivo del sito di monitoraggio di Airole in collaborazione con alcuni partner come Axis Communications e TENEVIA, azienda che fornisce soluzioni e servizi di misurazione, monitoraggio e previsione per l’informazione ambientale.

Avere la stima della portata in tempo reale ha un valore aggiunto importante, anche se ha sempre rappresentato una sfida.
La misura diventa più impegnativa, sia in termini logistici che di costi, quando la corrente è troppo veloce e profonda e il fiume non è praticabile a guado.
Di fatto non esistono strumenti che misurano direttamente la portata, che è una grandezza che viene calcolata attraverso una elaborazione; vi sono infatti strumenti che consentono di misurare l’altezza idrometrica, e strumenti che consentono di misurare la velocità della corrente, ed è poi l’elaborazione di queste due grandezze che consente il calcolo della portata. “Con l’introduzione di una telecamera “intelligente”, dotata cioè di un software dedicato, è però possibile indagare tutta la superficie dell’acqua e stimare in maniera affidabile l’andamento della velocità superficiale, avendo un quadro completo delle condizioni del deflusso”, commenta Andrea Cavallo di ARPAL Liguria, l’Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente Ligure. “Poi a quel punto facendo delle calibrazioni e delle misure di validazione si riesce a capire il legame che c’è tra la velocità superficiale, che è quella che misura il software, e la velocità media della corrente che viene utilizzata per il calcolo della portata, ottenendo così una stima più fisica rispetto alla mera trasposizione del livello in portata”.

“Nel nostro centro funzionale di ARPAL partiamo innanzitutto da un’attività di previsione: nei giorni antecedenti all’evento, a seconda dello scenario meteorologico che ci si aspetta, noi idrologi ci occupiamo dei modelli afflussi/deflussi che trasformano la pioggia prevista in portata prevista e delineiamo lo scenario previsto che poi si declina in un determinato tipo di allerta, che può andare dalla gialla alla rossa”, continua Cavallo. “Quando l’evento si manifesta si passa, invece, a una vera e propria fase di monitoraggio e il nostro compito è quello di fornire costanti aggiornamenti, proprio grazie agli strumenti della rete osservativa disseminati sul territorio ligure. Abbiamo oltre 200 stazioni che misurano i principali parametri idro-meteorologici e trasmettono i dati in tempo reale”, conclude Cavallo, “Ad ogni sensore sono associate soglie al cui superamento corrisponde una telefonata automatica sul numero dei tecnici reperibili, ed in caso di malfunzionamenti dei sensori – o anche di evento non previsto – si procede con i controlli e le verifiche della veridicità degli allarmi e l’invio di comunicazioni alla protezione civile”.

Pertanto, data la capacità delle tecniche di Image Velocimetry di fornire stime della velocità superficiale del flusso e della portata defluente, ARPAL ha deciso di affiancare all’idrometro tradizionale una telecamera intelligente e di installare TENEVIA CamFlow su questo sito per la misura, in tempo reale e off-line, della portata fluviale, in collaborazione con MTX, leader nel settore della meteorologia, che già cura per ARPAL l’installazione e la manutenzione delle reti per il monitoraggio ambientale.

“Abbiamo scelto di affidarci ad Axis per la qualità delle immagini fornite dai dispositivi in ambienti esterni”, dichiara William Castaings, Chief Technical Officer di TENEVIA. “Nel sito di Airole abbiamo installato una telecamera AXIS Communications P1378-LE, dotata di un’eccellente risoluzione in 4K e in grado di catturare immagini dettagliate di oggetti e persone in rapido movimento, sia di giorno che di notte, perfetta per le nostre esigenze, costruendo un sistema le cui caratteristiche chiave sono la scalabilità e la possibilità di integrare altri dispositivi nel tempo”. 

“Grazie alla tecnologia Axis Zipstream, inoltre, questo dispositivo offre eccezionali risparmi in termini di larghezza di banda e requisiti di archiviazione senza compromettere la qualità delle riprese. Questo tipo di telecamera è poi dotata di uno stabilizzatore elettronico dell’immagine, utile in situazioni in cui la telecamera è soggetta a vibrazioni, ed è stata progettata per resistere a temperature estreme comprese tra -40°C e 60°C”, commenta Pierangelo Bertino, Key Account Manager Italy di Axis Communications.

I dati topografici e batimetrici per la calibrazione del sistema sono stati raccolti da TENEVIA all’atto dell’installazione e ora il sistema è pienamente operativo. Il software TENEVIA CamFlow-Edge è in esecuzione on board e utilizza le risorse di calcolo della telecamera, che richiede poi al data-logger MTX MeteoDAS il livello idrometrico misurato dal piezometro installato in loco. CamFlow-Edge fornisce anche una seconda misurazione del livello dell’acqua basata sull’analisi delle immagini (ridondanza metrologica). Entrambe le misurazioni del livello dell’acqua sono sovrapposte alle immagini aumentate progettate per facilitare il processo decisionale e la convalida remota delle misurazioni.

I dati vengono successivamente integrati nel database idrometeorologico di ARPAL e resi disponibili nel portale di monitoraggio online dell’OMIRL, l’Osservatorio Meteo Idrologico della Regione Liguria.
I valori di portata calcolati verranno utilizzati, in combinazione con le misure tradizionali, per aggiornare la scala di deflusso del sito e per tenere monitorata la sezione del fiume Roya, mentre il MTX continuerà a effettuare le operazioni di manutenzione della stazione di Airole, così come del resto della rete osservativa ligure.

Infine, da un punto di vista della safety degli operatori, “avere delle immagini in tempo reale che ci permettono di avere una stima della portata, ci consente di ridurre i sopralluoghi e le visite al sito e di limitarle a un’attività di verifica ed, eventualmente, di ricalibrazione del software”, aggiunge Cavallo, “e poi considerata la distanza da Genova ad Airole, per noi è fondamentale poter contare su questo strumento, dotato di un software per la stima della portata, per avere sempre la situazione sotto controllo”.

Soluzioni Axis per le infrastrutture critiche