4 SINTESI DELLE CRITICITA E INDIVIDUAZIONE DEGLI INTERVENTI 46

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2 2 INDICE 1 PREMESSA 3 2 IL BACINO DEL TORRENTE VERSA 5 3 CARATTERIZZAZIONE GEOMETRICA GEOMORFOLOGICA ED IDRAULICA DEL RETICOLO IDROGRAFICO E DELLE AREE SOGGETTE AD ALLAGAMENTO CARATTERIZZAZIONE GEOMETRICA CARATTERIZZAZIONE GEOMORFOLOGICA CARATTERIZZAZIONE IDROLOGICA Caratterizzazione del bacino idrografico Pluviografia Definizione del modello utilizzato per la trasformazione afflussi-deflussi Perdite idrologiche L idrogramma di piena CARATTERIZZAZIONE IDRAULICA Schematizzazione geometrica del torrente Versa Simulazione idraulica dello stato di fatto Condizioni al contorno Strutture Idrauliche Simulazione idraulica dello stato di progetto Individuazione delle aree esondabili Valutazione dell erosione potenziale dei versanti 38 4 SINTESI DELLE CRITICITA E INDIVIDUAZIONE DEGLI INTERVENTI PONTE DI GOLFERENZO - MONTE DI VIGALONE (SEZ. 25); Criticità Interventi previsti Valutazione sommaria dei costi di intervento MONTE DI VIGALONE (SEZ. 25) - PONTE DELLA FERROVIA ALESSANDRIA-PIACENZA IN STRADELLA (SEZ. 9); Criticità Interventi previsti Valutazione sommaria dei costi di intervento PONTE DELLA FERROVIA ALESSANDRIA-PIACENZA IN STRADELLA (SEZ. 9) - CONFLUENZA IN PO PRESSO PORTALBERA (SEZ. 1) Sintesi delle criticità e delle esigenze di intervento Interventi principali Valutazione sommaria dei costi di intervento SOMMARIO DEGLI INTERVENTI CRITERI PER LA DEFINIZIONE DEL GRADO DI PRIORITA ADEGUAMENTO DEI PONTI NON VERIFICATI 59 5 AGGIORNAMENTO DELL ATTUALE ANDAMENTO DEL TORRENTE VERSA RISPETTO ALLE CARTOGRAFIE CATASTALI 61

3 3 1 PREMESSA Il Comune di Canneto Pavese, che rappresenta i comuni che sono inseriti nell accordo di programma tra la Regione Lombardia e i comuni riverisca da Golferenzo fino a Portalbera, ha dato l incarico al raggruppamento temporaneo di professionisti tra l ing. Giuseppe Barbero e la società EBNER s.r.l. nella persona dell ing. Roberto Montagna, di predisporre uno studio idrologeologico ed idraulico. Lo studio è stato predisposto e sviluppato in conformità a quanto richiesto dal bando e, in particolare, riguarda: 1. lo studio delle caratteristiche idrauliche del Torrente Versa nel tratto di interesse, con riferimento ai suoi affluenti principali e agli scarichi di drenaggio urbano individuando le criticità idrauliche, quali le possibili zone di esondazione ed erosione; 2. l aggiornamento delle criticità idrauliche che si sono verificate lungo il Versa sulla base degli eventi recenti, completando ed aggiornando la situazione idraulica ed idrologica del bacino del Torrente versa eseguita dall Autorità di Bacino del Fiume Po; 3. la definizione delle priorità degli interventi di sistemazione e manutenzione dell alveo e della difesa spondale; 4. la definizione di dettaglio, sia sotto l aspetto tecnico che economico, degli interventi sopracitati. 5. infine, definire l attuale andamento del torrente Versa rispetto alle cartografie catastali, con particolare attenzione all individuazione delle aree demaniali e al loro stato di occupazione. La relazione è strutturata secondo l elenco delle attività riportato sopra e analizza nel dettaglio la metodologia e i risultati ottenuti dalle elaborazioni. Le elaborazioni, per alcuni aspetti, sono state sviluppate in ragione di alcune semplificazioni dovute, anche alla tempistica non sufficiente per poter eseguire simulazioni e calcoli di maggiore dettaglio. Elenco degli studi consultati Per l analisi sono stati consultati, oltre alla monografia dell AdBPo, diversi studi di settore per i piani regolatori e/o piani di governo del territorio dei comuni di Portalbera, Stradella, Canneto Pavese, Montù Beccaria, Montescano, Golferenzo. Gli elaborati che illustrano lo studio, oltre alla relazione sono: Elaborato B - Bacino Idrografico del Torrente Versa Elaborato C Andamento dell alveo del Torrente Versa (confronto tra aereofotogrammerico e CTR) Elaborato D Aree allagate da monografia AdBPo Elaborato E - Analisi stato di fatto

4 4 Elaborato F Aree allagate stato di fatto Elaborato G Interventi proposti Elaborato H Aree allagate - situazione di progetto Elaborato I Andamento dell alveo del Torrente Versa ( confronto tra rilievo aereofotogrammetrico e catastale). Il tratto oggetto dello studio tra il ponte in comune di Golferenzo e il limite sud dell argine di rigurgito a Portalbera, anche se lo studio idraulico considera anche il tratto arginato. Di conseguenza gli interventi di sistemazione del torrente sono stati individuati all interno del tratto definito. Un ultimo aspetto che si ritiene necessario sottolineare è il seguente: da sopralluoghi effettuati nel corso dello svolgimento dell incarico sono emersi ed evidenziati numerosi dissesti di versanti che incidono sulla dinamica del dissesto torrentizio e viceversa le fondazioni di sponda incidono nella dinamica dei dissesti franosi. Gli interventi previsti dallo studio sono finalizzati alla risoluzione dei dissesti propri del corso d acqua e non alla risoluzione dei processi franosi in atto per la quale occorre prevedere la realizzazione di opere sia al contorno, sia direttamente nel corpo frana. Si precisa, cioè, che gli interventi di difesa idraulica in corrispondenza di movimenti franosi non hanno la finalità di sistemazione del versante.

5 5 2 IL BACINO DEL TORRENTE VERSA Il torrente Versa è uno dei più noti corsi d acqua della zona collinare dell Oltrepo Pavese ed è affluente di destra del Fiume Po. Si origina poco ad Est di Pometo (PV) e confluisce nel Po all altezza di Portalbera. Il corso d acqua è lungo 24 km circa e scorre per i primi 20 km circa nel solco vallivo collinare e per i restanti 4 nel settore pianeggiante dell Oltrepo Pavese. L affluente principale è il torrente Versiggia, di sinistra in prossimità di Begoglio 1 km a valle dell abitato di Santa Maria della Versa. Il bacino idrografico del torrente Versa è delimitato ad Ovest dal bacino del torrente Scuropasso, a Sud e Est dal bacino del torrente Tidone e dai bacini di alcuni affluenti minori del Po, tra cui il torrente Bardonezza. Il torrente Versa sbocca in pianura all altezza dell abitato di Stradella (PV). Il bacino si sviluppa quasi interamente in ambiente collinare, a quote variabili tra i 578 m s.l.m. di Moncasacco, sullo spartiacque con il bacino del Tidone ed i 60 m s.l.m. del punto di confluenza nel Po. L andamento planimetrico del corso d acqua è circa da Sud a Nord nel tratto vallivo, fino a Stradella. Dopo lo sbocco in pianura, il corso d acqua devia verso Nord Nord-Est e si dirige verso Portalbera e alla confluenza in Po.

6 6 3 CARATTERIZZAZIONE GEOMETRICA GEOMORFOLOGICA ED IDRAULICA DEL RETICOLO IDROGRAFICO E DELLE AREE SOGGETTE AD ALLAGAMENTO 3.1 CARATTERIZZAZIONE GEOMETRICA L attività svolta ha avuto come finalità l aggiornamento della caratterizzazione geometrica del corso d acqua avendo come punto di partenza il rilievo topografico a terra eseguito nell ambito dello studio dell AdBPo. I rilievi topografici integrativi e di aggiornamento sono stati eseguiti in tratti specifici, individuati sulla base di sopralluoghi lungo il corso d acqua e sono stati ritenuti significativi laddove si sono riscontrate modifiche sostanziali rispetto a ciò che era stato individuato nello studio dell AdBPo del Tutte le informazioni rilevate dai sopralluoghi e quelli ricavate dalle analisi delle cartografie e dei rilievi fotografici sono riportati negli elaborati seguenti. 3.2 CARATTERIZZAZIONE GEOMORFOLOGICA La caratterizzazione geomorfologia è stata effettuata come aggiornamento di quella già presente nella Monografia dell AdBPo. L attività è consistita nell analisi e nel confronto tra la Cartografia Tecnica Regionale scala 1: (Volo 1994) e i Rilievi Aereofotogrammetrici dei comuni interessati aggiornati fino al La sovrapposizione delle due carte ha permesso di confrontare l andamento del torrente Versa ed i relativi cambiamenti lungo tutto il tratto nel corso degli anni. Nell Elaborato C è visibile la sovrapposizione delle due carte prima descritta: Come integrazione sono stati utilizzati tutti gli elementi, quali riprese fotografiche e misure dirette, raccolti nel corso dei diversi sopralluoghi avvenuti nel mese di marzo Dall analisi degli elementi raccolti si evince che l alveo è in sostanziale equilibrio e non sono state riscontrate tendenze evidenti all erosione e/o al deposito. Si è proceduto, quindi, all aggiornamento di parte delle schede di caratterizzazione dei tratti fluviali eseguite dall AdBPo del 2001, e in particolare la parte di caratterizzazione morfometrica. Viste le difficoltà per determinare la larghezza dell alveo con precisione, in alcuni tratti,.oltre alle semplici misure eseguite sulle carte e sulle misure delle sezioni trasversali, si è proceduto nel seguente modo: attraverso la simulazione con il codice di calcolo HEC-RAS 4.1. si è imposta una portata con tempo di ritorno T=5 anni ed una T=2 anni in modo tale da ricavare l alveo inciso. I tratti presi in considerazione per l aggiornamento sono gli stessi dello studio monografico dell AdBPo. Di seguito si riportano i valori ottenuti confrontandolo con gli ultimi disponibili riferiti all anno 1995.

7 7 Tab Caratteristiche Morfometriche (La=larghezza dell alveo, Luv= lunghezza dell asse della valle, Lut= lunghezza della linea di thalweg) VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 20 / 2.46 (1995) 25 / 2.45 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 20 / 1.25 (1995) 25 / 1.25 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 25 / 1.32 (1995) 33 / VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 22 / 1.48 (1995) 25 / 1.48 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 24 / 2.53 (1995) 37 / 2.53 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 22 / 1.84 (1995) 34 / 1.84 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 28 / 1.32 (1995) 17 / VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 26 / 1.24 (1995) 21 / VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 30 / 2.41 (1995) 24 / 2.41 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 22 / 1.10 (1995) 22 / 1.09 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 27 / 1.5 (1995) 19 / 1.5 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 24 / 1.2 (1995) 14 / 1.19 VE La (m) Luv (km) Lut (km) Rilievo pregresso 27 / 1.49 (1995) 17 / 1.49 Le definizioni delle grandezze riportate nella tabella sono: Larghezza dell'alveo (La, m) La larghezza dell alveo rappresenta la distanza media tra le due sponde, in riferimento al limite dell'alveo inciso o alveo di piena ("bankfull").

8 8 Lunghezza dell asse della valle (Luv, Km) Per asse della valle" si intende la direzione nella quale il fiume è costretto a muoversi a causa di condizioni esterne, o comunque la direzione attorno alla quale si è mosso per un lungo periodo. Tale definizione, nel caso di valli montane incise, non pone particolari problemi di identificazione. Nel caso in esame, per i tratti di pianura dove i corsi d acqua hanno divagato all interno di fasce molto estese, la definizione non è stata altrettanto immediata. Infatti tale direzione non tiene conto delle variazioni di percorso del fiume dovute alla dinamica dei suoi meandri o comunque alla mobilità del suo alveo, ma solo della direzione di quella fascia entro la quale questi movimenti possono avvenire o sono avvenuti. L asse della valle è dunque definito come la direzione media dell'inviluppo delle forme fluviali che sottolineano il campo di divagazione del corso d acqua. Lunghezza della "linea di thalweg" (Lut, Km) Rappresenta la distanza da inizio a fine del tratto omogeneo considerato; per poter essere definita, necessita di alcune precisazioni relative al suo percorso. 3.3 CARATTERIZZAZIONE IDROLOGICA L attività svolta ha avuto come finalità l aggiornamento delle portate di piena calcolate nello studio dell AdBPo con l integrazione dei dati dei recenti eventi alluvionali registrati nell area di studio. La prima parte dell attività è consistita nell individuazione del bacino idrografico del Torrente Versa e nella suddivisione di tale bacino in 5 bacini definiti dalle sezioni di chiusura indicate con i numeri da 1 a 5 come nell Elaborato B. Per ogni bacino si sono individuati i bacini dei principali affluenti del Versa: Bacino del Rividizzolo Bacino del Vegombrera Bacino del Rile Bacino del Rugolato Bacino del Versiggia Bacino del Prà del Gatto Bacino del Goretta Bacino del Pasqua

9 9 Si è quindi proceduto all aggiornamento delle curva di possibilità pluviometriche individuate nello studio dell AdBPo con i dati degli eventi piovosi fino al Le stazioni pluviometriche sono le stesse utilizzate dall AdBPo e precisamente Varzi, Voghera, Sarmato. In base all aggiornamento delle curve di possibilità pluviometrica sono stati ridefiniti gli ietogrammi di progetto per diversi tempi di ritorno (T=20 anni; T=100 anni; T=200 anni; T=500 anni), gli stessi della monografia dellìadbpo. Il calcolo degli idrogrammi di piene di progetto nelle sezioni di interesse è stato implementato, secondo il metodo della trasformazione degli afflussi in deflussi, attraverso l utilizzo del codice di calcolo HEC-HMS del US ARMY CORPS OF ENGINEERS. I risultati della modellizzazione idrologica sono stati successivamente utilizzati per il calcolo idraulico lungo il torrente Versa Caratterizzazione del bacino idrografico Per la modellizzazione idrologica con il codice di calcolo HEC-HMS il bacino del torrente Versa è stato suddiviso in diversi sottobacini, come descritto all inizio del paragrafo; quindi sono state individuati 11 nodi in cui confluiscono i relativi sottobacini e 10 tratti del torrente Versa ad essi correlati. Fig Rappresentazione del Bacino del Torrente Versa

10 10 Di seguito si riportano le caratteristiche geometriche dei sottobacini presi in esame. Tab Caratteristiche geometriche dei sottobacini del torrente Versa (A=area, L=lunghezza, H m = altezza media del bacino, H 0 =altezza alla sezione di chiusura) Bacino A L H m H 0 (km 2 ) (km) (m.s.l.m.) (m.s.l.m.) Bacino Rividizzolo Bacino Vengombera Bacino Rile Bacino Versiggia Bacino Rugolato Bacino Prà del Gatto Bacino Goretta Bacino Pasqua Bacino A Bacino B Bacino C Bacino D Bacino E Bacino F Bacino G Bacino H Bacino I Bacino L Bacino M I bacini identificati con le lettere da A a M tengono conto delle parti di bacino del torrente Versa non rientranti nei bacini degli affluenti Pluviografia L intensità di pioggia i è ricavata dalla curva di possibilità climatica che rappresenta il legame tra l altezza di precipitazione h [mm] e la durata t [h] della precipitazione stessa dato un certo tempo di ritorno T [anni]. e n h = a t ( ) ( 1 n ) i = a t ( )

11 11 I parametri a ed n sono stati calcolati come media aritmetica dei coefficienti calcolati per le curve di possibilità pluviometriche delle stazioni di Voghera, Varzi e Sarmato per i tempi di ritorno presi in considerazione (20, 100, 200 e 500 anni). Tab Parametri pluviometrici caratteristici delle stazioni considerate STAZIONE T= 20 anni T= 100 anni T= 200 anni T= 500 anni a n a n a n a n Voghera Varzi Sarmato Media Di seguito si riportano i valori che erano stati ottenuti nella Monografia dall AdBPo Tab Parametri pluviometrici caratteristici delle stazioni considerate nella Monografia dell AdBPo STAZIONE T= 20 anni T= 100 anni T= 200 anni T= 500 anni a n a n a n a n Voghera Varzi Sarmato Media L estensione del bacino del Versa è tale da non trascurare la riduzione della precipitazione sull area, per tale motivo si è proceduto al ragguaglio attraverso l utilizzo delle formule proposte da Marchetti (1964): e 0.4 A = a a' ( ) 0.6 A = n n' ( )

12 12 dove l area A è in ettari. Le piogge sono state ragguagliate tenendo conto delle aree dei bacini 1, 2 e 5. Tab Parametri delle curve di possibilità pluviometrica ragguagliate BACINO Area (ha) T= 20 anni T= 100 anni T= 200 anni T= 500 anni a n a n a n a n Bacino Bacino Bacino Bacino Bacino Definizione del modello utilizzato per la trasformazione afflussideflussi Il modello utilizzato per la trasformazione afflussi-deflussi è il modello di Clark, presente come modello di stima in HEC-HMS. A scelta del modello stata fatta dal momento che il modello di Clark è in grado di rappresentare il fenomeno della laminazione e della traslazione dell onda. Il modello si ottiene schematizzando il bacino come composto di due elementi in serie: un modello cinematico, il cui idrogramma unitario istantaneo è la curva di ( τ ) concentrazione del bacino normalizzata a A b un serbatoio lineare, il cui idrogramma unitario istantaneo è un esponenziale decrescente 1 t / k e k L idrogramma unitario istantaneo h(t) dell insieme dei due elementi si ottiene come convoluzione degli idrogrammi unitari istantanei dei due elementi posti in serie: h( t) 1 e k a( τ ) dτ A t ( t τ ) / k = ( ) 0 b

13 13 Essendo l idrogramma unitario istantaneo di Clark dato dalla convoluzione della curva di concentrazione normalizzata con un esponenziale decrescente, il parametro tempo di corrivazione t c viene ad essere uno dei due parametri del modello, mentre l altro è la costante di tempo k. Si sono determinati i parametri del modello di Clark t c e k in modo tale che sia il momento del primo ordine che quello del secondo ordine dell idrogramma unitario istantaneo di Clark siano uguali a quelli di un modello di Nash noto. Per fare ciò si è posto : n numero di serbatoi del modello di Nash, calcolato dalla formula di McSparran n=4.1t p /k 1, dove t p e k 1 sono calcolati con : t p =5.52 A S ( ) k 1 =3.34 A S ( ) dove: A = area del bacino in miglia quadrate S = pendenza media dell asta principale moltiplicata per 1000 kn costante di tempo del modello di Nash, dove k=t p /(n-1) * t c tempo di corrivazione di primo tentativo (determinata attraverso la formula di Giandotti: t c * 4 0,8 A 0,5 + 1,5 L = [h], dove A area del bacino (km 2 ); L lunghezza ( H H ) 0, 5 m 0 dell asta principale (Km); H m altitudine media del bacino (m s.l.m.) 1 ; H o altitudine della sezione di chiusura del bacino (m s.l.m.); H * 1 momento di primo ordine della curva di concentrazione normalizzata, calcolato * rispetto all asse delle ordinate, assegnando al tempo di corrivazione il valore t c * H 2 momento di secondo ordine, sempre rispetto all asse delle ordinate, assegnando al * tempo di corrivazione il valore t c T ad rapporto tra il tempo di corrivazione t c del modello di Clark e quello di primo * tentativo t c Si sono risolte le seguente equazioni: * 2 * ad = ad 1. H T 2( n 1) kn H T + ( n 3n + 1)( kn ) 0 ( ) * = ( ) 2. k ( n 1) kn H1 Tad 3. t c = Tad tc ( ) 1 H m è stato calcolato come media tra l altezza massima e l altezza alla sezione di chiusura del bacino e non, come più correttamente, costruendo la curva ipsografica del bacino.

14 14 Tab Valori dei parametri Bacino * t c * * n kn H 1 H 2 T ad (h) (h) Bacino Rividizzolo Bacino Vengombera Bacino Rile Bacino Versiggia Bacino Rugolato Bacino Prà del Gatto Bacino Goretta Bacino Pasqua Bacino A Bacino B Bacino C Bacino D Bacino E Bacino F Bacino G Bacino H Bacino I Bacino L Bacino M da cui si ricavano i valori del tempo di corrivazione t c e della costante di tempo k. Tab Valori dei parametri del modello di Clark Bacino t c (h) k (h) Bacino Rividizzolo Bacino Vengombera Bacino Rile Bacino Versiggia Bacino Rugolato Bacino Prà del Gatto Bacino Goretta Bacino Pasqua Bacino A Bacino B Bacino C Bacino D Bacino E Bacino F Bacino G Bacino H Bacino I Bacino L Bacino M

15 Perdite idrologiche Il coefficiente d afflusso C permette di tenere conto delle perdite idrologiche. La sua determinazione è però molto delicata, in quanto il coefficiente C dipende dalle caratteristiche del terreno di infiltrabilità, percolazione, ritenzione e variano anche in funzione dell intensità di pioggia e della sua durata. Un metodo per stimare il coefficiente C è mediante il numero di curva del Soil Conservation Service degli Stati Uniti (SCS). In tal caso: H n C = ( ) H Si definisce, mediante apposite tabelle dell USSCS il numero di curva CN, in funzione dell uso del suolo, del tipo di drenaggio, delle condizioni idrologiche e del tipo di terreno. Si ricava quindi la capacità di ricarica del terreno F s, che rappresenta l altezza di pioggia immagazzinabile nel terreno: Fs = 254 [ mm] ( ) CN Il metodo del numero di curva ipotizza che il deflusso diretto abbia inizio solo dopo che si è verificata una perdita iniziale: Ia = 0,2 F s [ mm] ( ) H n 2 H F s = [ mm] ( ) H + 0,8 F s Ricavata l altezza di pioggia netta, la si divide per quella totale e si ottiene il valore del coefficiente d afflusso C. Il Soil Conservation Service degli Stati Uniti (SCS) ha caratterizzato la permeabilità dei terreni con un numero, Runoff Curve Number, compreso tra 0 e 100 ed ha indicato come questo vada variando, per un assegnato grado di umidità del terreno, in funzione del tipo di suolo, di uso del suolo, delle pratiche agricole ivi adottate e delle condizioni di drenaggio. Esso decresce all aumentare del permeabilità del suolo, con valore 100, per un suolo completamente impermeabile, e con valore 0, per un suolo totalmente permeabile. Recentemente si è effettuato uno studio che ha permesso di riferire i valori di CN a colture più tipicamente italiane. La determinazione del valore di CN si effettua per mezzo di due tabelle diverse, una per aree agricole e boschive (SCS, 1985) ed una per aree urbane e assimilabili (SCS, 1975), dalle quali si ricava il valore di CN che corrisponde alle caratteristiche del suolo e all insieme delle sue condizioni, nell ipotesi di un contenuto medio di umidità. Di seguito si riportano le tabelle sopra descritte.

16 16 Tab Valori del parametro CN per diverse combinazioni di suolo e di copertura vegetale (SCS, 1985) Uso del suolo Trattamento o pratica Condizione idrologica Classe del suolo A B C D Maggesi A solchi diritti colture a solchi Grani piccoli Legumi seminati folti o prati in rotazione Pascoli A solchi diritti A solchi diritti A reggipoggio A regipoggio A re. E terrazze A re. E terrazze A solchi diritti A solchi diritti A reggipoggio A regipoggio A re. E terrazze A re. E terrazze A solchi diritti A solchi diritti A reggipoggio A regipoggio A re. E terrazze A re. E terrazze A reggipoggio A reggipoggio A reggipoggio cattiva buona cattiva buona cattiva buona cattiva buona cattiva buona cattiva buona cattiva buona cattiva buona cattiva buona cattiva discreta buona cattiva discreta buona Prati buona Boschi Aziende agricole cattiva discreta buona Strade sterrate Strade pavimentate

17 17 Tab Valori del parametro CN per diverse combinazioni di suolo e di copertura vegetale (SCS, 1975) Aree residenziali (1) Aree media dei lotti 1/8 acro o meno 1/4 acro 1/3 acro 1/2 acro 1 acro Tipi di coperture Area impermeabile (%) Classe del suolo A B C D Parcheggi pavimentati, tetti, viali d accesso (2) Strade urbane ed extraurbane Pavimentate, a dorso di mulo e con fognatura (3) In ghiaia sterrate Aree commerciali e professionali (impermeabili per l 85%) Ditretti industriali (impermeabili per il 75%) Spazi aperti, prati, parchi, campi da golf, cimiteri, etc. In buone condizioni:copertura erbosa sul 75% o più In discrete condizioni_ copertura erbosa sul 50-75% % (1) si assume che il deflussoche il deflusso dalla casa a dal viale di accesso sia diretto verso la strada, con una minima quantità di acqua del tetto diretta al prato, dove potrebbe aver luogo un infiltrazione addizionale (2) si assume che le rimanenti aree permeabili (prato) si trovino nelle condizioni di un buon pascolo (3) in alcuni climi particolarmente caldi degli Stati Uniti CN si assume pari a In base alle tabelle e i suoli vengono classificati dal punto di vista della possibilità di infiltrazione in quattro gruppi: A: suoli con elevato tasso d infiltrazione B: suoli con un moderato tasso d infiltrazione C: suoli con un basso tasso d infiltrazione D: suoli con un bassissimo tasso d infiltrazione Dall osservazione delle caratteristiche podologiche e del suolo si può desumere che il bacino del torrente Versa ricada nelle categorie B e D, in particolare la parte del bacino Versa a valle della sezione I appartiene alla categoria B, mentre quella a monte appartiene alla categoria D. Di seguito si riportano i valori di CN scelti per i due bacini considerati. Tab Valori di CN per il bacino a valle della sezione I Descrizione Descrizione per CN Classe CN Area (m 2 ) Altre legnose agrarie boschi-discreta B Aree degradate non utilizzate e spazi aperti in discrete non vegetate condizioni B Aree verdi incolte prati B Boschi di latifoglie a densità media e alta boschi-discreta B Cantieri spazi aperti in buone condizioni B Cascine aziende agricole B Cespuglieti con presenza significativa di specie arbustive alte ed arboree colture a solchi, a solchi diritti, buona B

18 18 Descrizione Descrizione per CN Classe CN Area (m 2 ) Cespuglieti in aree di agricole colture a solchi, a solchi abbandonate diritti, buona B Cimiteri spazi aperti in buone condizioni B Colture floro-vivaistiche a pieno colture a solchi, a solchi campo diritti, buona B Colture orticole a pieno campo legumi, a solchi diritti, buona B Formazioni ripariali prati B Frutteti e frutti minori colture a solchi, a solchi diritti, buona B Impianti di servizi pubblici e privati residenziale, 65% B Impianti sportivi spazi aperti in discrete condizioni B Impianti tecnologici aree commerciali B Insediamenti industriali, artigianali, commerciali aree commerciali B Insediamenti produttivi agricoli aziende agricole B Parchi e giardini spazi aperti in discrete condizioni B Pioppeti colture a solchi, a solchi diritti, buona B Prati permanenti con presenza di specie arboree ed arbustive prati B sparse Prati permanenti in assenza di specie arboree ed arbustive prati B Reti ferroviarie e spazi accessori strade urbane in ghiaia B Reti stradali e spazi accessori strade urbane pavimentate B Seminativi semplici grani piccoli, a solchi dritti, buona B Tessuto residenziale continuo mediamente denso aree residenziali, 38% B Tessuto residenziale discontinuo aree residenziali, 30% B Tessuto residenziale rado e nucleiforme aree residenziali, 30% B Tessuto residenziale sparso aree residenziali, 30% B Vigneti colture a solchi, a solchi diritti, buona B Media Area totale (km 2 )

19 19 Tab Valori di CN per il bacino a monte della sezione I Descrizione Descrizione per CN Classe CN Area (m 2 ) Accumuli detritici e affioramenti spazi aperti in discrete litoidi privi di vegetazione condizioni D Altre legnose agrarie boschi-discreta D Aree degradate non utilizzate e spazi aperti in discrete D non vegetate condizioni Aree verdi incolte prati D Bacini idrici artificiali 100 D Boschi conifere a densità media D boschi-discreta e alta Boschi di latifoglie a densità D boschi-cattiva bassa Boschi di latifoglie a densità D boschi-discreta media e alta Cantieri spazi aperti in buone D condizioni Cascine aziende agricole D Cespuglieti con presenza D colture a solchi, a solchi significativa di specie arbustive diritti, buona alte ed arboree Cespuglieti in aree di agricole colture a solchi, a solchi D abbandonate diritti, buona Cimiteri spazi aperti in buone D condizioni Formazioni ripariali prati D Frutteti e frutti minori colture a solchi, a solchi D diritti, buona Impianti di servizi pubblici e D residenziale, 65% privati Impianti sportivi spazi aperti in discrete D condizioni Impianti tecnologici aree commerciali D Insediamenti industriali, D aree commerciali artigianali, commerciali Insediamenti produttivi agricoli aziende agricole D Orti familiari spazi aperti in buone D condizioni Parchi e giardini spazi aperti in discrete D condizioni Pioppeti colture a solchi, a solchi D diritti, buona Prati permanenti con presenza di specie arboree ed arbustive D prati sparse Prati permanenti in assenza di D prati specie arboree ed arbustive Reti stradali e spazi accessori strade urbane D pavimentate Seminativi semplici grani piccoli, a solchi D dritti, buona Tessuto residenziale continuo D aree residenziali, 38% mediamente denso Tessuto residenziale discontinuo aree residenziali, 30% D Tessuto residenziale rado e aree residenziali, 30% D

20 20 Descrizione Descrizione per CN Classe CN Area (m 2 ) nucleiforme Tessuto residenziale sparso aree residenziali, 30% D Vegetazione rada prati D Vigneti colture a solchi, a solchi D diritti, buona Media Area totale (km 2 ) Il valore di CN medio sull intero bacino del Versa, ottenuto come media pesata dei CN dei bacini a monte e a valle della sezione I risulta essere pari a circa 86. Di conseguenza il valore del coefficiente d afflusso C medio sull intero bacino del Versa risulta il seguente: Tab Valori del coefficiente di afflusso C C bacino a valle della C bacino a valle della C medio bacino torrente Versa sezione I sezione I Dal confronto con le assunzioni fatte nella Monografia del Torrente Versa dell AdBPo si riscontra come il valore di 0.53 non si discosti molto dal valore riscontrato dall AdBPo pari a L idrogramma di piena L idrogramma di piena è stato ottenuto utilizzando il modello proposto dal codice di calcolo HEC-HMS del US ARMY CORPS OF ENGINEERS, che è in grado di simulare il processo di trasformazione afflussideflussi. L esecuzione della simulazione idrologica richiede la specificazione di tre insiemi di dati: 1. Basin Model: rappresentazione fisica delle caratteristiche del bacino idrografico 2. Meteorologic Model: dati meteorologici relativi alle precipitazioni e all evotraspirazione 3. Control Specifications: informazioni temporali necessarie per la simulazione La componente del Basin Model permette di specificare : elementi idrologici metodi di calcolo delle perdite di bacino metodo di calcolo della trasformazione afflussi-deflussi metodo di calcolo del deflusso a pelo libero nei corsi d acqua 2 Dalla monografia del torrente versa redatto dall AdBPo non si comprende se tale vaore sia comprensivo o meno di ragguaglio all area

21 21 La componente Metereologic Model contiene l insieme di informazioni richieste per la definizione di precipitazioni storiche o ipotetiche, che devono essere usate con un modello di bacino (Basin Model). Gli ietogrammi che è possibile utilizzare in HEC-HMS sono i seguenti: Ietogrammi specificati dall utente Ietogramma Chicago Standard Project Storm del Corpo degli Ingegneri USA Ciascun ietogramma, eventualmente pesato, può essere associato a ciascun sottobacino. La componente Control Specifications comprende i dati di inizio e fine di una simulazione idrologica, e l intervallo temporale da utilizzare nei calcoli. Fig Rappresentazione del Bacino del Torrente Versa Ogni sottobacino è stato caratterizzato dai parametri necessari alla modellizzazione, in particolare sono state definite le caratteristiche geometriche come l area A, è stato scelto come metodo di stima delle perdite il metodo del numero di curva CN, in funzione del coefficiente di afflusso C; è stato scelto l Idrogramma Unitario di Clark per il calcolo della trasformazione; infine si è scelto come metodo di calcolo del deflusso il metodo del Ritardo. La simulazione è stata effettuata per diversi tempi di ritorno: T=20 anni, T=100 anni, T=200 anni e T=500 anni. Di seguito si riportano gli idrogrammi di piena per i diversi tempi di ritorno considerati nello studio.

22 22 Fig Idrogramma Bacino 1 per T= 20 anni Fig Idrogramma Bacino 2 per T= 20 anni

23 23 Fig Idrogramma Bacino 2 per T= 20 anni Fig Idrogramma Bacino 1 per T= 100 anni

24 24 Fig Idrogramma Bacino 2 per T= 100 anni Fig Idrogramma Bacino 5 per T= 100 anni

25 25 Fig Idrogramma Bacino 1 per T= 200 anni Fig Idrogramma Bacino 2 per T= 200 anni

26 26 Fig Idrogramma Bacino 5 per T= 200 anni Fig Idrogramma Bacino 1 per T= 500 anni

27 27 Fig Idrogramma Bacino 2 per T= 500 anni Fig Idrogramma Bacino 5 per T= 500 anni

28 CARATTERIZZAZIONE IDRAULICA Le verifiche idrauliche sia in moto stazionario (steady flow) sia in moto non stazionario (unsteady flow) sono state effettuate mediante la modellizzazione con il codice di calcolo HEC-RAS vers del US ARMY CORPS OF ENGINEERS. In seguito all aggiornamento delle caratteristiche geometriche di alcune sezioni è stato predisposta una nuova simulazione idraulica attraverso l uso del codice di calcolo HEC-RAS vers sia per quanto riguarda il moto stazionario (steady flow) sia per il moto non stazionario (unsteady flow). Le simulazioni del profilo di moto permanente sono state eseguite nella condizione attuale, definita dalla geometria e dai parametri idraulici desunti dagli studi e dai sopralluoghi eseguiti, e nella condizione di progetto, nella quale si considera la pulizia dell alveo e delle sponde, compreso il ripristino delle condizioni di deflusso sotto i ponti ottenuto attraverso la rimozione di parte di materiale che occlude parzialmente la luce dei ponti. In termini di modello, l analisi delle condizioni di progetto è rappresentata sostanzialmente da una riduzione del coefficiente di scabrezza Schematizzazione geometrica del torrente Versa Nella verifica idraulica della situazione attuale sono stati utilizzati i dati geometrici relativi alle 50 sezioni trasversali d alveo fornite dall AdBPo e aggiornate sia con i rilevi effettuati durante i sopralluoghi, sia con informazioni topografiche riprese dagli studi consultati. Per la determinazione del coefficiente di Manning è stata utilizzata il metodo di Cowan (1956) che definisce la resistenza al moto in un alveo naturale con la relazione definita appuntodal coefficiente di Manning il cui valore si calcola come: n = (n 0 +n 1 +n 2 +n 3 +n 4 ) m 5 ( ) ove il significato e il campo di variazione dei valori dei singoli termini sono forniti nella tabella che segue. Per ogni sezione è stato quindi individuato il valore del coefficiente di Manning sia per l alveo che per le aree golenali/spondali.

29 29 Tab Tabella per il calcolo del coefficiente di resistenza di tronco coefficiente di Manning: n (s/m1/3) da [Chow V.T., 1959] Di seguito si riportano i valori del coefficiente di Manning ottenuti per le diverse sezioni prese in considerazione, calcolato sia per l alveo che per le sponde:

30 30 Tab Parametri per il calcolo del coefficiente di resistenza di tronco stato di fatto Sezione n 0 n 1 n 2 n 3 n 4 m 5 n alveo n golene/ sponde (s/m 1/3 ) (s/m 1/3 )

31 Simulazione idraulica dello stato di fatto Impostando il codice di calcolo HEC-RAS vers. 4.1 con i dati descritti nei paragrafi precedenti si è proceduto alla simulazione dello stato per il moto stazionario (steady flow). Nell allegato 1 si riportano i risultati dettagliati della simulazione nello stato attuale per i quattro tempi di ritorno Condizioni al contorno La condizione al contorno di valle è stata assunta per tutti i tempi di ritorno pari al livello della piena ri riferimento del Po, analogamente a quanto fatto nello studio monografico dell AdBPo. Per il calcolo delle portate da inserire nel codice di calcolo HEC-RAS, quali condizioni al contorno, si è proceduto nel seguente modo: si sono estrapolate da HEC-HMS le portate al colmo nelle sezione di chiusura dei tre bacini utilizzati per il ragguaglio all area delle altezze di pioggia; quindi, si sono calcolate le portate per unità di lunghezza riferite alle sezioni di chiusura (da 50 a 1) individuate nello studio. Si è proceduto con la somma parziale delle portate per unità di lunghezza in modo tale da individuare le portante entranti nelle singole sezioni necessarie alla simulazione idraulica. Tab Portate utilizzate nella simualazione idraulica T=20 anni T=100 anni T=200 anni T=500 anni SEZIONI q (m 3 /sm) Q (m 3 /s) q (m 3 /sm) Q (m 3 /s) q (m 3 /sm) Q (m 3 /s) q (m 3 /sm) Q (m 3 /s)

32 Strutture Idrauliche Sono stati introdotti nel codice di calcolo HEC-RAS vers. 4.1., oltre alle sezioni d alveo, anche quelle relative ai ponti e alle briglie presenti lungo il tratto del torrente Versa: per la schematizzazione dei ponti sono state individuate le sezioni di monte e di valle del ponte; alcune delle quali sono state ottenute duplicando opportunamente la sezione interessata. Durante i calcoli il programma genera automaticamente due sezioni trasversali addizionali all interno della struttura del ponte, la cui geometria è una combinazione della geometria delle sezioni confinanti di monte e valle e di quella del ponte. La geometria del ponte viene definita mediante l impalcato, le spalle e se presenti le pile. Nella figura si riporta un esempio di sezione con ponte.

33 Fig Esempio di rappresentazione di una sezione con ponte RS=21.25 Upstream (Bridge) Legend Elevation (m) Ground Levee Bank Sta RS=21.25 Downstream (Bridge) Elevation (m) Station (m) Le sezioni interessate dalla presenza di briglie sono invece state rappresentate duplicando la sezione interessata e posizionandola immediatamente a valle con il saltoil cui valore è stato desunto dagli studi dell AdBPo e verificato nel corso dei sopralluoghi. La simulazione delle condizioni idrauliche nel corso d acqua ha avuto come obiettivo anche la valutazione della compatibilità idraulica dei ponti esistenti. Secondo la Direttiva contenente i criteri per la valutazione della compatibilità idraulica delle infrastrutture pubbliche all interno delle fasce A e B il franco minimo tra la quota idrometrica relativa alla piena di progetto e la quota di intradosso del ponte deve essere non inferiore a 0,5 volte l altezza cinetica della corrente e comunque non inferiore a 1 metro nel caso di ponti rettilinei; il franco deve essere assicurato per almeno 2/3 della luce quando l intradosso non sia rettilineo. Nel caso in esame la piena di riferimento è quella caratterizzata dal tempo di ritorno T=100 anni, ai sensi della Direttiva contenente i criteri per la valutazione della compatibilità idraulica delle infrastrutture pubbliche all interno delle fasce A e B.

34 34 Tab Ubicazione dei ponti analizzati nella verifica idraulica Sezione Ponte 7.25 ponte autostrada A ponte ferrovia TO-PC ponte ex SS 10- Stradella ponte viale f.lli Cervi - Stradella ponte località Beria ponte strada Montescano-Montù ponte in località Molinazzo ponte in località Loglio Ponte dismesso strada per Donelasco Ponte nuovo strada per Donelasco quarto ponte in S.M. della Versa terzo ponte in S.M. della Versa secondo ponte in S.M. della Versa Primo ponte S. M. della Versa Di seguito si riportano i risultati delle verifiche di compatibiltà idraulica per i ponti oggetto di studio per le portate di piena per il tempo di ritorno T=100 anni. Tab Risultati della verifica di compatibilità idraulica dei ponti nella situazione attuale Sezione Altezza d acqua Altezza intradosso Franco (m) Note (m) (m) Verificato Non rettilineo / Non verificato Non verificato Non verificato In pressione Non rettilineo / Verificato Sormontato In pressione In pressione Verificato In pressione Non rettilineo / Non verificato Non verificato Verificato

35 35 Si può notare come quasi tutti i ponti e gli attraversamenti presenti nel tratto di torrente Versa preso in considerazione non sono verificati dal punto di vista idraulico Simulazione idraulica dello stato di progetto In funzione dei risultati della fase di analisi, sono stati individuati alcuni interventi atti a limitare gli effetti dovuti alle esondazioni del torrente Versa. Nel modello di calcolo gli effetti di questi interventi sono stati introdotti mediante la modifica del coefficiente di Manning dovuti alla pulizia e alla rimozione di materiale presente in alveo a alla risagomatura della geometria delle sezioni critiche, soprattutto le sezioni dei ponti che si presentano con luci parzialmente ostruite. Le condizioni al contorno e le portate di calcolo sono le medesime della simulazione della situazione attuale. Nell allegato 2 si riportano nel dettaglio i risultati delle simulazioni nelle condizioni di progetto per i quattro tempi di ritorno considerati. Tab Parametri per il calcolo del coefficiente di resistenza di tronco Stato di progetto n n Sezione n 0 n 1 n 2 n 3 n 4 m 5 alveo golene (s/m 1/3 ) (s/m 1/3 )