logo SBA

ETD

Digital archive of theses discussed at the University of Pisa

 

Thesis etd-05312023-103916


Thesis type
Tesi di laurea magistrale LM5
Author
GAZZARRINI, LEONARDO
URN
etd-05312023-103916
Thesis title
Verso una città più resiliente: il quartiere Hafen city di Amburgo ed esempi di miglioramenti di pianificazione urbana.
Department
INGEGNERIA DELL'ENERGIA, DEI SISTEMI, DEL TERRITORIO E DELLE COSTRUZIONI
Course of study
INGEGNERIA EDILE-ARCHITETTURA
Supervisors
relatore Prof. Palermo, Michele
relatore Prof. Cutini, Valerio
relatore Prof. Oertel, Mario
controrelatore Prof.ssa Santini, Luisa
Keywords
  • Resilienza alle alluvioni
Graduation session start date
15/06/2023
Availability
Withheld
Release date
15/06/2026
Summary
“Verso una città più resiliente: il quartiere Hafen city di Amburgo ed esempi di miglioramenti di pianificazione urbana.”



Le alluvioni rappresentano uno dei disastri naturali più frequenti e dannosi, causando il maggior numero di vittime e perdite economiche, ed esponendo, pertanto, le comunità a gravi conseguenze. I dati storici a livello mondiale relativi agli anni 1991 - 2020 mostrano che il 37,69% degli 11.314 eventi di disastro naturale è legato alle alluvioni, interessando circa 3,07 miliardi di persone. Il numero di eventi alluvionali (che hanno causato danni) è aumentato nel corso dell'ultimo secolo. Inoltre, le conseguenze del cambiamento climatico (quali l'innalzamento del livello del mare, i periodi prolungati di precipitazioni nonché l’incremento di intensità delle medesime) probabilmente determineranno un ulteriore aggravio del rischio idraulico in futuro. Nella fattispecie, la continua crescita urbana e la mancanza di una pianificazione consapevole si risolvono spesso in una accresciuta suscettibilità urbana alle inondazioni. Tuttavia, esiste un consenso alquanto generalizzato sul fatto che l'impiego delle mere contromisure “tradizionali” di controllo delle inondazioni rappresenti una risposta non più sufficiente ad affrontare i rischi crescenti. Pertanto, una strategia più lungimirante non può che coniugare la riduzione della probabilità di accadimento di una esondazione all’incremento della resilienza del costruito. Ne consegue che la pianificazione urbanistica del territorio debba essere (ri)pensata al fine di ridurre al minimo i potenziali danni in caso di eventi avversi, adattando l’ambiente urbano alla possibilità di poter essere interessato da un’esondazione. Ovvero, al miglioramento delle caratteristiche di resistenza (passiva) è necessario affiancare un sistema di azioni mirate a mitigare il rischio idraulico, nell’ottica di “adattamento” del tessuto urbano ad eventi sempre più estremi.

La resilienza del costruito diviene pertanto una conditio sine qua non per affrontare l'imprevedibilità dei cambiamenti climatici e il futuro rischio di alluvioni in ambito urbano. L'obiettivo centrale del presente lavoro è quello di tradurre il concetto di resilienza in un quadro operativo che possa essere di ausilio ai pianificatori per progettare futuri cluster di edifici.

A tal fine, innanzitutto sono state individuate e discusse le principali implicazioni di un approccio alla resilienza nel contesto delle città e delle alluvioni. Ovvero, è stato preso in considerazione il quartiere di nuova costruzione Hafen city, ad Amburgo in Germania. Tale quartiere rappresenta un esempio di città resiliente alle alluvioni. Nella fattispecie, l’area di Hafen city è situata sulle sponde del fiume Elba ed è caratterizzata da un elevato rischio idraulico, trovandosi al di fuori del sistema di dighe che protegge la città di Amburgo. Nella progettazione di tale area è stata esclusa la costruzione di nuove dighe a protezione del sistema urbano, dal momento che esso avrebbe dovuto circondare l'intera area del nuovo quartiere, rallentandone lo sviluppo. Pertanto, i progettisti hanno ritenuto di dover realizzare nuove costruzioni con un approccio più flessibile e consono all’adattamento alle alluvioni. Più specificamente, in questo lavoro di tesi, è stato valutato attentamente il distretto di Am Sandtorkai/Dalmannkai, dal momento che la sua realizzazione è stata conclusa. Di tale area sono state analizzate/i:

le connessioni fra il quartiere e l’ambiente esterno. Ovvero, sono state individuate tutte le misure di progettazione che riguardano i collegamenti di trasporto;

le misure di progettazione urbana all'interno del quartiere;

i singoli edifici.

Tali parametri sono stati valutati in base alla loro capacità di resistenza, di assorbimento e di recupero in caso di eventi esondativi. È stato così possibile comprendere le soluzioni urbanistiche e progettuali, necessarie per pianificare un quartiere resiliente capace di convivere con il rischio di esondazioni.

Nella seconda parte della tesi, invece, ci si è posto l’obiettivo di studiare come una diversa distribuzione degli edifici possa ridurre i danni causati da un evento alluvionale. A tal fine, sono state effettuate simulazioni numeriche attraverso il software Flow 3D Hydro. Nella fattispecie, sono stati considerati due distinti patch urbanistici, composti da villette unifamiliari e case in linea. Tali patch sono basati sulle tipologie edilizie più frequenti, ricavate dal catasto della Regione Toscana.

Sono stati simulati 64 scenari relativi a diversi valori di portata (Qi ), di distanza tra i vari edifici (λ) e della diversa disposizione degli edifici stessi(α). Tale studio ha permesso di valutare quale siano le possibili disposizioni di edifici (tra quelle analizzate) più adatte a ridurre l’impatto di una esondazione nelle condizioni idrauliche simulate, fornendo altresì elementi utili per identificare le aeree più adatte per il posizionamento dei SUDS (Sustainable drainage systems, ovvero soluzioni progettuali di accumulo di acqua per un determinato periodo di tempo).

In conclusione, il presente studio vuole rappresentare un contributo alla definizione di un approccio metodologico più consapevole, mirato a rendere il tessuto urbano più resiliente ed adatto a convivere con eventi idraulici avversi.



English translation:

"Towards a more resilient city: the Hafen city district of Hamburg and examples of urban planning improvements."



Floods represent one of the most frequent and damaging natural disasters, causing the greatest number of fatalities and economic losses, and thus exposing communities to severe consequences. Worldwide historical data for the years 1991 - 2020 show that 37.69 % of the 11,314 natural disaster events are related to floods, affecting about 3.07 billion people. The number of flood events (causing damage) has increased over the past century. In addition, the consequences of climate change (such as rising sea levels, prolonged periods of rainfall as well as increased intensity of rainfall) are likely to further exacerbate hydraulic risk in the future. In the present case, continued urban growth and lack of conscious planning often result in increased urban susceptibility to flooding. However, there is a fairly widespread consensus that the use of mere “traditional" flood control countermeasures is no longer a sufficient response to deal with increasing risks. Therefore, a more forward-looking strategy can only help to reduce the probability of flood occurrence with increasing the resilience of the built environment. It follows that land-use planning must be (re)thought out in order to minimize potential damage in the event of adverse events by adapting the urban environment to the possibility that it could be affected by an overflow. That is, the improvement of (passive) resilience characteristics must be accompanied by a system of actions aimed at mitigating hydraulic risk, with a view to "adapting" the urban fabric to increasingly extreme events.

Building resilience therefore becomes a condition sine qua non for dealing with the unpredictability of climate change and future flood risk in urban areas. The central objective of this paper is to translate the concept of resilience into an operational framework that can assist planners in designing future building clusters.

To this end, first, the main implications of a resilience approach in the context of cities and floods were identified and discussed. The newly built Hafen city neighborhood in Hamburg, Germany, rapresent the perfect example of a flood resilient city. In the present case, the Hafen city area is located on the banks of the Elbe River and is characterized by a high hydraulic risk, being outside the dam system that protects the city of Hamburg. When designing this area, the construction of new dikes to protect the urban system was ruled out, since it would have to surround the entire area of the new district, slowing down its development. Therefore, the planners felt that new buildings should be constructed with a more flexible approach consonant with flood adaptation. More specifically, in this thesis work, the Am Sandtorkai/Dalmannkai district was carefully evaluated since its construction was completed. Of that area, the following were analyzed: The connections between the district and the external environment. That is, all design measures involving transportation connections were identified; the urban design measures within the neighborhood; individual buildings.

These parameters were evaluated according to their resilience, absorption and recovery capacity in case of flooding events. It was thus possible to understand the urban planning and design solutions, which are necessary to plan a resilient neighborhood capable of living with the risk of flooding.

In the second part of the thesis, however, we set out to study how a different distribution of buildings can reduce the damage caused by a flood event. To this end, numerical simulations were carried out using Flow 3D Hydro software. In this case, two distinct urban patches were considered, consisting of single-family cottages and row houses. These patches are based on the most frequent building types obtained from the cadastre of the Tuscany Region.

Sixty-four scenarios were simulated relating to different values of flow rate (Qi ), distance between buildings (λ) and the different layout of the buildings themselves(α). This study made it possible to assess which are the possible arrangements of buildings (among those analyzed) most suitable to reduce the impact of an overflow under the simulated hydraulic conditions, also providing useful elements to identify the most suitable areas for the placement of SUDS (Sustainable drainage systems, i.e., design solutions of water storage for a given period of time).

In conclusion, this study is intended to be a contribution to the definition of a more informed methodological approach aimed at making the urban fabric more resilient and suitable for living with adverse hydraulic events.




File