BETA Studio s.r.l. La gestione del Piano di Laminazione Preventivo della diga di Ravedis mediante il Sistema di previsione delle piene in tempo reale

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1 La gestione del Piano di Laminazione Preventivo della diga di Ravedis mediante il Sistema di previsione delle piene in tempo reale Palmanova, 14 aprile 2015 Ing. Alberto Boccato BETA Studio s.r.l. via Guido Rossa 29/A Ponte San Nicolò (Padova) Tel Fax

2 Premessa L implementazione del sistema di previsione è avvenuta al termine di una serie studi specialistici finalizzati alla redazione di documenti di gestione previsti dalla normativa in materia di grandi dighe (Dam Break, Piano di gestione ambientale, ecc.). che BETA Studio ha svolto per il Consorzio di Bonifica Cellina Meduna, costruttore e attuale gestore dello sbarramento. Si tratta di un sistema di previsione delle piene in tempo reale ed è quindi uno strumento di Supporto alle Decisioni (DSS) per chi è preposto a gestire gli scarichi della diga di Ravedis durante il passaggio delle piene. E un sistema implementato per essere utilizzato direttamente dal Gestore dalla diga.

3 Premessa In questa presentazione saranno interessati i seguenti punti: Il Territorio e le particolarità morfologiche della rete idrografica La Diga di Ravedis: caratteristiche dimensionali Il Piano di laminazione: problemi di gestione in tempo reale Il Sistema di previsione: principi di funzionamento I Modelli di previsione meteorologica: tipologia e obiettivi

4 La diga e il territorio > Criticità idrauliche Il territorio LOCALIZZAZIONE RAVEDIS

5 Piano di laminazione preventivo La diga di Ravedis Lo sbarramento è stato realizzato per uso plurimo: irriguo, idroelettrico, laminazione delle piene. Obiettivo ottimizzare la gestione dell invaso allo scopo di minimizzare le perdite di risorsa idrica preservando la funzione di difesa idraulica.

6 Piano di laminazione preventivo La diga di Ravedis ORGANI DI SCARICO La diga è dotata di: n.2 gallerie di scarico, diametro di 8.00 m, presidiate da n.2 paratoie 4.50x6.00 m n.1 sfioratore di superficie centrale, lunghezza m, a quota m s.m.m. n.2 sfioratori di superficie laterali a becco d anatra, lunghezza utile m, stessa quota Portata complessiva scaricata 1400 m³/s Portata complessiva sfiorata 1950 m³/s

7 Piano di laminazione preventivo La diga di Ravedis VOLUMI La diga è dotata di: Quota di max invaso m s.m.m Mm³ Quota di max regolazione m s.m.m Mm³ Quota di min. regolazione m s.m.m. 3.1 Mm³ 26.0x10 6 m³ 23.2x10 6 m³

8 Schematizzazione del bacino>modello idrologico Il territorio MORFOLOGIA All uscita dal bacino montano, il torrente Cellina attraversa un ampia conoide di deiezione che svolge un ruolo importante nell equilibrio idrologico del bacino. Non è possibile studiare la propagazione delle piene nell ipotesi di conservazione del volume di piena. Diga di Ravedis Conoide di deiezione

9 Piano di laminazione preventivo Il territorio MORFOLOGIA Fiume Meduna, bassa pendenza, andamento a meandri con ampie aree golenali; Da Prata di Pordenone, sensibile rigurgito da parte del fiume Livenza in località Tremeacque. Pordenone F. Meduna

10 Il Piano di Laminazione > Piano statico e dinamico Piano di Laminazione preventivo PIANO STATICO E DINAMICO Le manovre vengono stabilite sulla base di un insieme di regole stabilite a priori e contenute nel Piano di Laminazione Preventivo (DGR n.514 del ). Il concetto di Piano di Laminazione Preventivo dei serbatoi artificiali è stato introdotto dalla Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri del 27 febbraio 2004 (Gestione organizzativa e funzionale del sistema di allertamento nazionale e regionale per il rischio idrogeologico ed idraulico ai fini di protezione civile) e modificata con la D.P.C.M. del 25 febbraio Piano Statico. Stabilire un livello idrometrico nel serbatoio da mantenere costante per un periodo prefissato dell anno, senza eseguire alcuna operazione durante la fase di piena. Piano dinamico. Stabilire la regola in base alla previsione dell idrogramma di piena (sistema di previsione delle piene).

11 Il Piano di Laminazione > Piano statico e dinamico Piano di Laminazione preventivo PIANO DINAMICO La diga di Ravedis è stata appositamente dimensionata per poter effettuare manovre di laminazione, grazie al sovradimensionamento degli scarichi. in previsione della piena svasare rapidamente il serbatoio durante la piena preservare il volume fino al colmo della piena Queste scelte progettuali impongono il ricorso ad un Piano di laminazione DINAMICO.

12 Il Piano di Laminazione > Laminazione in tempo reale Piano di Laminazione preventivo DGR n.514 del Art. 1 (Limitazioni stagionali del livello di invaso) Vedi Tabella A. Art. 2 (Programmi di laminazione statico e dinamico) Il presente Piano ha carattere di Programma Statico dal 16 settembre al 15 aprile.

13 Il Piano di Laminazione > Laminazione in tempo reale Piano di Laminazione preventivo DGR n.514 del Art. 5 (Svaso preventivo in fase di attenzione) Il Gestore, attua le manovre sugli scarichi di fondo della diga per il raggiungimento, entro le 24 ore dal ricevimento dell avviso di Attenzione meteo di cui all art.4, di un livello inferiore o uguale a 328,00 m s.l.m. Dette manovre devono comportare il rilascio di una portata non superiore a 250 m³/s. NOTE Non viene specificato l anticipo con cui dev essere segnalato lo stato di attenzione. Maggiore è l anticipo minore è l attendibilità della previsione e maggiore è la probabilità di «falso allarme» La simulazione dei possibili scenari di piena (scenari sintetici, scenari statistici, scenari storici) dimostrano che sono sufficienti 48 ore di anticipo rispetto all inizio dell evento meteorologico per realizzare tutte le manovre necessarie per garantire la laminazione. Da qui la scelta di un modello di previsione a medio termine (3 giorni)

14 Il Piano di Laminazione > Laminazione in tempo reale Piano di Laminazione preventivo DELLA PIENA DEL 1965 Q OUT = 517 < Q IN =1090

15 Il Piano di Laminazione > Laminazione in tempo reale Piano di Laminazione preventivo DGR n.514 del Art. 12 (Sistema di previsione delle piene e aggiornamenti del Piano) Il Gestore è tenuto ad utilizzare il Sistema di previsione in tempo reale delle piene, per elaborare i dati provenienti dalla rete di monitoraggio idro-meteorologico della PC, quelli provenienti dalla rete radar-meteorologica nonché di quelli provenienti dalle modellazioni meteorologiche. Per un periodo della durata massima di tre anni dalla data di approvazione del Piano, le informazioni fornite dal Sistema di previsione sono comunicate alla PC anche ai fini di valutare eventuali proposte di modifica del Piano,

16 Il Sistema di previsione > Piano statico e dinamico Sistema di previsione ARCHITETTURA DEL SISTEMA

17 Il Sistema di previsione > Gestione dei dati Sistema di previsione PIATTAFORMA DATI FONTE DEL DATO sensori puntuali, radar, modelli meteo DATA STORAGE server accessibile 24/24H DOWNLOAD procedure informatiche specifiche ELABORAZIONE decodifica, validazione interpolazione, export ICM Live (TSDB) import file *.csv piattaforma mod.

18 Il Sistema di previsione > Gestione dei dati Sistema di previsione SCHEMA GENERALE DELLA GESTIONE DEI DATI Rete meteorologica Immagini radar COSMO LAMI Monitoraggio locale

19 Il Sistema di previsione > Piano statico e dinamico Sistema di previsione Il consente: ICM Live + InfoWorks (Integrated Catchment Modeling) Importazione e gestione dei dati di input (ICM Live) Modello di simulazione dei processi idrologici (ICM Live) Modello di simulazione della propagazione dei deflussi lungo il reticolo idrografico (ICM InfoWORKS)

20 Il Sistema di previsione > Schematizzazione del bacino Sistema di previsione MODELLO IDROLOGICO 1 1) Bacino del Torrente Cellina chiuso a Barcis 2) Interbacino dei Torrenti Molassa e Alba 3) Bacino del Torrente Meduna chiuso a P. Racli 4) Interbacino Torrente Muiè e territorio tra P. Racli e Colle 5) Bacino del Torrente Colvera 6) Bacino del Noncello-Sentirone 3 Bacino sotteso dal torrente Meduna Bacino sotteso dal torrente Cellina (diga di Ravedis)

21 Il Sistema di previsione > Modello idrologico Sistema di previsione MODELLO IDROLOGICO Il modello probabilistico distribuito PDM (Probability Distributed Model) è un modello di trasformazione afflussi-deflussi nel quale le condizioni di saturazione del suolo vengono valutate secondo un approccio probabilistico e i deflussi superficiali e profondi vengono propagati verso la sezione di chiusura mediante funzioni di trasferimento. I principi teorici del modello base sono dovuti a Moore (1985, 1999).

22 Il Sistema di previsione > Modello idraulico Sistema di previsione MODELLO IDRAULICO Modello 2D + G.W. Infiltration Modello matematico per la simulazione di fenomeni di propagazione nel campo di moto 2D, con discretizzazione a elementi finiti del terreno e con modulo accoppiato per simulare l infiltrazione del sottosuolo.

23 Il Sistema di previsione > Modello idraulico Sistema di previsione MODELLO IDRAULICO Calcolo di A Modello InfoWORKS 2D Informazione plano-altimetrica da LiDAR Mesh a elementi finiti (FEM) Aree di espansione: m² Alveo principale: m²

24 Il Sistema di previsione > Modello idraulico Sistema di previsione MODELLO DI PROPAGAZIONE accoppiato al MODELLO IDROGEOLOGICO (dispersione in falda) Modello InfoWork 2D con simulazione della dispersione in falda

25 Il Sistema di previsione > Modello idraulico Sistema di previsione TARATURA DEL MODULO DI DISPERSIONE Portate scaricate dalla diga e transitate a Ponte Meduna Il 15 maggio del 2013 è stato eseguito uno svaso preventivo del serbatoio per motivi precauzionali. Prodotta piena artificiale di caratteristiche note: - inizio svaso ore 19:00 - portata rilasciata = 245 m³/s - durata 11.6 ore - volume d acqua = 10.2 Mm³. Confronto livelli SIMULATI e OSSERVATI a Ponte Meduna Livello massimo m s.m.m. Portata 140 m³/s Coefficiente di permeabilità ottenuto per taratura K = 1.15 x 10-5 m/s

26 Il Sistema di previsione > Modello idraulico Sistema di previsione TARATURA DEL MODULO DI DISPERSIONE La falda freatica non influisce sul processo d infiltrazione Il meccanismo è quello del fronte di saturazione (Green e Ampt, 1911)

27 Il Sistema di previsione > Gestione dei dati Sistema di previsione GESTIONE DELLA PIATTAFORMA MODELLISTICA Struttura dei dati dati idrometeorologici in telemetria (piogge, temperature, livelli, neve,..) registrati dalle stazioni di misura della rete della Protezione Civile del FVG; dati forniti da sensori radar-meteo (in forma di mappa); dati di previsione meteo (Nowcasting, LAMI); altri dati (per es. organi mobili, opere di controllo delle dighe).

28 Il Sistema di previsione > Gestione dei dati Sistema di previsione GESTIONE DELLA PIATTAFORMA MODELLISTICA Interfaccia grafica

29 Il Sistema di previsione > Gestione dei dati Sistema di previsione GESTIONE DELLA PIATTAFORMA MODELLISTICA Gestione delle paratoie con RTC (Real Time Control) Modalità Scarico Sx Scarico Dx Significato MANUALE (Indicazione aperture) ORDINARIA (Mantenimento livello costante) FASE DI ATTENZIONE (Pre-svaso art.5) PRE-ALLERTA e FASE DI (Svaso e apertura fissa, artt. 7 e 10) Da a Non utilizzato (chiusa) Non utilizzato (chiusa) Non utilizzato (chiusa) Valore esatto dell apertura della paratoia destra/sinistra. Controlla la paratoia sinistra in modo da mantenere il livello desiderato nel serbatoio. Segnalazione di Attenzione Meteo, (con livello idrometrico > m s.m.m.) Il livello viene portato a m s.m.m. con portata di scarico non superiore a 250 m³/s (apertura SX = 2.50 m). Segnalazione di Preallerta. Imposta paratoia SX = 2.50 m fino a svaso completo del serbatoio. Poi, posiziona paratoia sul valore di 4.50 m (come da Piano di Laminazione). FASE DI con SFIORO Pt. RACLI (art. 10) 12 Non utilizzato (chiusa) Segnalazione di imminente sfioro di Ponte Racli con Q>200 m³/s. Imposta paratoia SX = 2.50 m fino a quando il livello nel serbatoio non supera i 320 m s.m.m. Oltre tale livello, la paratoia viene aperta a 4.50m (come da Piano di Laminazione). SVASO RAPIDO In caso di necessità, impostare manualmente le aperture delle paratoie.

30 Modelli di previsione meteo > Obiettivi Collegamento ai modelli di previsione meteorologici OBIETTIVI Utilizzo mappe di previsione a brevissimo termine Nowcasting (3 ore) Utilizzo mappe di previsione a breve - medio termine (3 giorni)

31 Modelli di previsione meteo > Radar e Nowcasting Collegamento ai modelli di previsione meteorologici COPERTURA RADAR METEOROLOGICI

32 Modelli di previsione meteo > Radar e Nowcasting Collegamento ai modelli di previsione meteorologici COPERTURA RADAR-METEOR. Immagini radar di Fossalon di Grado: 2 agosto 2014 dalle 18:00 alle 20:30

33 Modelli di previsione meteo > Radar e Nowcasting Collegamento ai modelli di previsione meteorologici NOWCASTING 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 Immagini Nowcasting 2 agosto 2014 dalle 19:00 alle 21:00

34 Modelli di previsione meteo > Radar e Nowcasting Previsione a brevissimo termine NOWCASTING Radar meteo Modello Nowcasting Istante della previsione osservato previsto Estrazione ietogramma locale Previsione idrogramma

35 Modelli di previsione meteo > Limited Area Model Previsione a medio termine (LAM) GLOBAL MODEL e LIMITED AREA MODEL Modelli Globali (es. modello ECMWF, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) Modello ad Area Limitata processo di nesting

36 Modelli di previsione meteo > Limited Area Model Previsione a medio termine (LAMI) IL MODELLO METEOROLOGICO COSMO-LAMI Modello (LAMI) Mappe di pioggia Consorzio internazionale: COnsortium for Small-scale MOdelling Istante della previsione Previsione di precipitazione Estrazione andamento temporale pioggia Previsione della Portata in ingresso al bacino

37 Modelli di previsione meteo > Obiettivi Collegamento ai modelli di previsione meteorologici OBIETTIVI Utilizzo mappe di previsione a brevissimo termine - Nowcasting (3 ore); Utilizzo mappe di previsione a breve e medio termine (3 giorni) 1 Previsione a brevissimo termine (Nowcasting) Consentono di: -anticipare la previsione della portata al colmo -ottimizzare la laminazione delle piene -aumentare la difesa idraulica 2 Previsioni a breve-medio termine Consentono di: -segnalare gli stati di attenzione e di allerta -Svasare il serbatoio in condizioni di sicurezza -ridurre i falsi allarmi

38 Conclusioni Conclusioni I serbatoi artificiali sono una risorsa, non ancora pienamente sfruttata, utile per la difesa idraulica del territorio. Per assolvere a questa funzione sono necessari adeguamenti strutturali e una gestione idraulica efficace. Il sistema di previsione delle piene attualmente operativo presso la diga di Ravedis utilizza le tecnologie più avanzate in materia di monitoraggio e previsione meteorologica e di strumenti di simulazione matematica. Il sistema è attualmente in fase sperimentale con l obbiettivo di raggiungere, entro i prossimi due anni, un soddisfacente livello di affidabilità. I modelli di previsione meteorologici possono migliorare la qualità della previsione, supportare la gestione idraulica dei serbatoi e ottimizzare l uso plurimo della risorsa idrica (svasi preventivi, riduzione falsi allarmi).

39 Grazie Grazie per l attenzione