Dal consumo di suolo alla valutazione del rischio idraulico

In contesti a urbanizzazione diffusa la pianificazione incrementale ha disegnato ‘topologie’ di aggregazione e frame infrastrutturali che hanno esasperato il consumo di suolo, con perdite di funzionalità degli elementi territoriali che dovrebbero garantire servizi ecosistemici di produzione, approvvigionamento e regolazione¹. 

In molti territori italiani, ma in particolare nella Regione Veneto, la perdita di suolo è in parte ascrivibile alla correlazione che intercorre fra ciclo edilizio e politiche infrastrutturali, dove la dimensione finanziaria risulta più competitiva rispetto al passato². Non solo: in Veneto le dinamiche di impermeabilizzazione del suolo si manifestano per particolari destinazioni d’uso, in particolare per gli usi più influenti sulla base economica locale, sia per la componente organizzativa (amministrativa, distributiva, produttiva) sia per quella abitativa, rappresentando elementi capaci di influenzare in maniera rilevante il cambiamento climatico e i relativi impatti.

Generalmente il consumo di suolo interagisce con la dimensione climatica, alimentando effetti morfo-tipologici sinergici e decisamente conflittuali. Questi ultimi, combinandosi con altri fattori di natura economica e demografica (cicli e bilanci), tendono a dare origine a fragilità e vulnerabilità territoriali tra loro differenti per intensità, dimensione territoriale, composizione morfologica e insediativa³. Va inoltre rilevato che, nonostante le ‘recenti’ misure di programmazione e controllo⁴, il consumo di suolo rimane a tutt’oggi ancorato alla dispersione insediativa e alle caratteristiche dell’ambiente geografico (montagna, collina, pianura o litorali)⁵.

In un tale scenario, la variabilità climatica rappresenta un vero e proprio elemento di crisi per il funzionamento dei modelli urbani e territoriali, ponendo grandi sfide alla società e ai dispositivi di gestione e regolazione del territorio. Lo stato delle conoscenze sugli effetti del cambiamento climatico⁶ impone ai governi locali di garantire e sostenere una revisione costante delle politiche di mitigazione e adattamento. I modelli insediativi sono chiamati ad aggiornare la loro capacità di resilienza e rigenerazione confrontandosi con condizioni spaziali diversamente vulnerabili ed esposte. I domini della vulnerabilità, complessi, mutevoli e molto spesso imprevedibili, richiedono nuove tecnologie di calcolo e una chiara definizione della ‘conoscenza spaziale’. La loro considerazione diventa uno strumento quanto mai necessario per lo sviluppo di linee guida, buone pratiche e criteri di valutazione di sostenibilità e di impatto nella pianificazione urbanistica e territoriale.

La ricerca (o stima) della vulnerabilità, e delle interrelazioni territoriali e ambientali che la compongono, dimostra come lo studio della forma urbana sia un argomento fondamentale nell’ambito del contrasto al cambiamento climatico. Forme di uso e consumo territoriale spesso alimentano fenomeni antropici, climatici e biofisici che a diversa scala possono incidere negativamente sulla qualità e sui modelli di vita degli ambienti insediativi.

In contesti strutturali e infrastrutturali come il Veneto, le forme di urbanizzazione e di consumo del suolo tendono a incidere particolarmente sulla tenuta geomorfologica di suoli, altimetrie e deflussi, alterando le condizioni di rischio locale. È altresì alterata la strettissima interconnessione tra i temi da una parte della tutela delle risorse idriche e dall’altra della pianificazione per la difesa del suolo. È facilmente comprensibile intuire, ma soprattutto dimostrare, come l’aggravarsi di eventi meteorici di particolari intensità e persistenza, unita ad ambienti ecologicamente e morfologicamente fragili, possa compromettere le prestazioni idrauliche dei suoli favorendo, allo stesso tempo, eventi di allegamento statistico e/o dinamico. 

Da diversi anni nel Veneto le conseguenze del cambiamento climatico e il loro intreccio con le caratteristiche morfo-tipologiche del territorio contribuiscono a generare violenti ed estesi allagamenti, le cui conseguenze sono spesso aggravate dalle inefficienze idrauliche dei sistemi di drenaggio⁷, oltre che dai continui processi di compattazione e impermeabilizzazione dei suoli. Si riconosce come la riduzione delle superfici permeabili, ma soprattutto la loro variazione non adeguatamente pianificata, concorra ad alterare drasticamente la naturale compensazione idraulica per filtrazione. Quest’ultimo processo può essere monitorato attraverso una rappresentazione integrata dei variegati rapporti idraulico-morfologici, rappresentabili per mezzo di appositi modelli di simulazione delle pendenze e di campionamento dei suoli. Si tratta di analisi statistico-spaziali che consentono di testare algoritmi logici per la modellizzazione dei deflussi superficiali (urban flooding), sulla base di una stima parametrica delle funzioni di direzione e accumulo delle acque.

È per questo motivo che molti studi scientifici insistono da anni sull’importanza di conoscere già in fase di pianificazione i possibili scenari di rischio⁸, orientando il percorso di analisi spaziale verso la direttrice della prevenzione e dell’adattamento⁹. Da molto tempo il ruolo della conoscenza spaziale anticipa il planning, alimentando costantemente nuove e aggiornate forme di modellazione e valutazione utili alla scelta delle priorità intervento e alla selezione delle decisioni operative¹⁰. 

A tale scopo, il presente lavoro illustra in modo sintetico i risultati di un recente approccio teorico-sperimentale per la stima e la mappatura del runoff superficiale.

Tema e fonti

Nelle configurazioni territoriali particolarmente esposte ai rischi del cambiamento climatico, il consumo di suolo tende a ridurre i livelli di resilienza dell’ambiente urbano causando pesanti alterazioni nelle funzioni ecologiche dei servizi ecosistemici di scala locale. La perdita di qualità ecosistemica ha effetti su diverse dinamiche territoriali, tra cui sulla naturale capacità di un territorio di affrontare gli impatti climatici e di mitigare gli effetti negativi delle loro azioni (vulnerabilità e rischio). 

Come ampiamente dimostrato nel campo del planning¹¹, le caratteristiche del suolo incidono in modo decisivo sul rapporto ‘città-clima’, con importanti ricadute sugli aspetti idrografici, idrici e idraulici del territorio. Le variazioni climatiche hanno un forte impatto sulla qualità delle acque, ma soprattutto sullo smaltimento dei deflussi meteorici. Quest’ultimi giocano un ruolo fondamentale nell’alterazione spaziale dei processi idraulico-quantitativi, confermando l’esistenza di aree a diversa criticità idraulica (vulnerabilità).

Pur combinandosi con altre dinamiche di natura climatica e territoriale, il consumo di suolo tende a ridurre sensibilmente la superficie necessaria alla naturale infiltrazione delle acque meteoriche, limitando l’efficacia dei processi di ricarica delle falde idriche e aumentando il rischio di allagamento. I valori di assorbimento dipendono dalle caratteristiche dei suoli, mentre le variazioni dei volumi di superficie dal coefficiente di deflusso (ϕ). Il valore di ϕ definisce, per una data superficie, il rapporto tra i quantitativi di pioggia che defluiscono verso valle e i volumi caduti al suolo in uno specifico intervallo di tempo. Esso può essere monitorato attraverso l’uso di appositi modelli di trasformazione degli afflussi in deflussi, restituendo diverse soglie di criticità idraulica.

Spunti per una geografica delle criticità idrauliche maturano da evidenze empiriche legate all’elaborazione di un ‘Atlante delle Superfici’ pluri-temporale del territorio veneto (2000, 2010 e 2020).

Il campionamento delle superfici (usi e coperture) beneficia di tre immagini satellitari di fonte Landsat 8¹², opportunamente processate attraverso l’uso di un algoritmo di classificazione semi-automatica della firma spettrale. Con i tre rilevamenti si cattura l’intero periodo oggetto di esame, contribuendo alla definizione di due letture territoriali: la prima orientata al riconoscimento di una convergenza spaziale tra possibilità (runoff) ed evento (flooding); la seconda focalizzata sullo studio del rapporto conflittuale tra stressor e progettualità locale (in termini di mitigazione e adattamento).

La risposta idraulica viene stimata tramite la modellazione del Curve Number (CN)¹³, ossia grazie l’uso di un modello statistico che consente di confrontare le variazioni delle classi di copertura del suolo e del coefficiente di assorbimento al 2000, 2010 e 2020 (Figura 1). Il modello idraulico utilizza cinque specifiche fonti: caratteristiche dei suoli; pendenze (Dtm); usi e coperture (Atlante delle superfici), permeabilità (CN); reticolo idrografico¹⁴. La combinazione di questi fattori influenza l’andamento naturale delle acque di dilavamento superficiale, creando aree di accumulo e dispersione dell’acqua calibrabili a scala di bacino. Gli scenari e le mappature diventano così funzionali nella valutazione del danno potenziale al fenomeno alluvionale, oltre che nella lettura della vulnerabilità territoriale a varie scale.

Geografie della vulnerabilità

L’esperienza qui discussa evidenzia l’efficacia del dato multifonte per una corretta modellazione del rischio idraulico nei processi di consumo di suolo. Alti livelli di consumo sono riconoscibili a partire da tessuti insediativi basati su modelli di forte diffusione, ma anche da morfologie e funzioni incrementali, dense e compatte. Con apposito algoritmo è possibile stimare l’impatto che questi cambiamenti strutturali esercitano sul regime idraulico del territorio, consentendo di mappare il differenziale di rischio in base a certe condizioni di contesto.

I risultati mostrano come i livelli di deflusso (espressi in CN) siano aumentati nel ventennio di riferimento, segnalando un significativo peggioramento della salute idraulica del territorio. La Figura 2 mostra le variazioni nella distribuzione del runoff (sequenza di destra) rispetto ai cambiamenti delle coperture (sequenza di sinistra). Con l’aiuto di un algoritmo per la statistica di ‘vicinato’ (neighborhood statistics) gli impatti vengono standardizzati per tutte e tre le annate. La procedura consente di restituire una cartografia per diverse criticità idrauliche, simulando una zonizzazione che indica, in caso di eventi pluviometrici di una certa intensità, dove e con che grado di pericolosità si potrebbero verificare degli allagamenti urbani.

Questo tipo di restituzione della vulnerabilità orienta le politiche di riqualificazione e sviluppo, consiglia opere di mitigazione e può orientare in modo produttivo procedure perequative e di compensazione. Può, inoltre, trovare operatività anche in un’ottica di cambiamento climatico, aiutando la progettazione dei dispositivi di mitigazione e adattamento.

Conoscenza e adattamento: orizzonti per la pianificazione

La sperimentazione condotta in Veneto consente di lavorare su nuove ‘topologie’ di aggregazione e assetti infrastrutturali su cui si possono innestare diversi capitoli di approfondimento. Ad esempio: regolazione del consumo di suolo e attività di analisi del rapporto coperto-scoperto; valorizzazione del suolo non edificato e riqualificazione dei tessuti urbani¹⁵; strategie di adattamento ai cambiamenti climatici; mitigazione e riduzione delle criticità ambientali.

In particolare, il metodo della stima dei deflussi, di aiuto nell’elaborazione di nuove informazioni spaziali, orienta gli strumenti di panificazione del territorio verso una dilatazione delle tecniche di parametrizzazione della vulnerabilità e di percezione del rischio. Si riconosce l’importanza nel monitoraggio del consumo di suolo per gestire concetti come l’invarianza idraulica, l’aggiornamento della pianificazione di settore a livello locale, ma soprattutto per attivare politiche per l’adattamento e il contenimento della crisi climatica (in termini di qualità ambientale, biodiversità e sostenibilità).

In conclusione, il ruolo del consumo del suolo non sembra marginale nella gestione delle sfide territoriali poste dal clima. A partire dalle sue considerazioni di carattere idraulico spiccano con evidenza tre questioni fondamentali:

• il fenomeno del consumo di suolo si presenta in alcuni contesti come un paradosso, perché alla contrazione socio-economica (ma anche culturale e sistemica) si contrappone la dilatazione/espansione del sistema urbano, il cui processo rende sempre più fragili le connessioni tra gli spazi vuoti della città e il patrimonio ereditato dalla crescita urbana degli ultimi decenni;
• in un contesto influenzato dai cambiamenti climatici, il consumo di suolo si inserisce come un’opportunità di valutazione spaziale, la cui gestione attiva forme riorganizzative degli strumenti pianificatori che ne ordinano, da un punto di vista normativo, la sua trasformazione;
• in ottica urbano-territoriale la gestione del rapporto suolo-acqua e la tutela dei valori ecosistemici dovrebbero dipendere principalmente dal sistema e dalla cultura del diritto urbanistico, dai modelli perequativi e di premialità, oltre che dagli interventi di mitigazione e compensazione ecologica¹⁶.