T4: TRAFORO AUTOSTRADALE DEL FREJUS

Transcript

1

2 SITAF S.p.A. SOCIETA ITALIANA TRAFORO AUTOSTRADALE DEL FREJUS T4: TRAFORO AUTOSTRADALE DEL FREJUS ***** INTERVENTI DI RIMODELLAMENTO MORFOLOGICO E MESSA IN SICUREZZA DEL VERSANTE IN COMUNE DI BARDONECCHIA SITO MELEZET ***** PROGETTO DEFINITIVO ***** RELAZIONE DI COMPATIBILITA IDRAULICA Relazione di compatibilità idraulica pag. 1 di 4

3 INDICE 1 PREMESSA STUDIO IDRAULICO Determinazione delle caratteristiche idrologiche dei valori di portata di progetto VERIFICHE IDRAULICHE CALCOLO DEI PROFILI IDRAULICI ANALISI DEI RISULTATI... 8 ALLEGATO 1: PLANIMETRIA DI INDIVIDUAZIONE DEI BACINI IMBRIFERI E SEZIONI DI CHIUSURA... 9 ALLEGATO : MODELLO HEC RAS INTERVENTO TRATTI 1 E Relazione di compatibilità idraulica pag. di 4

4 1 PREMESSA 1.1 STUDIO IDRAULICO Determinazione delle caratteristiche idrologiche dei valori di portata di progetto Per quanto riguarda l analisi idrologica del reticolo idrografico del Comune di Bardonecchia si fa riferimento allo Studio idraulico finalizzato all'individuazione delle aree esondabili nel territorio comunale a supporto degli elaborati di PRGC redatto dallo studio Polithema il cui ultimo aggiornamento risale al 008. Si rimanda dunque alle premesse e alle analisi idrauliche dello studio di cui sopra e si adottano, per quanto riguarda il presente progetto, le seguenti portate di massima piena, indicate in accodo con lo studio di PRGC la cui planimetria di individuazione dei bacini idrografici e delle sezioni di chiusura adottate è riportata in allegato alla presente relazione: Sigla di riferimento della sezione di chiusura nei tabulati del metodo razionale e nel modello afflussi/deflussi C4 C5 C6 C9 Contributo dei sottobacini inclusi nel bacino sotteso dalla sezione di chiusura B1, B, B3, B4, B5, B6, B8. C4 + b6 C5+ b7 C6+b9+b10 C10 C9 +b1 C13 C14 B13+b14+b15+b16 C13+c10 Posizione geografica e tratto di validità dei valori di portata calcolati Dora di Melezet a monte confluenza rio Fosse Dora di Melezet a monte confluenza rio Sagne Dora di Melezet a monte confluenza torrente Rho Dora di Melezet a monte confluenza torrente Frejus Dora di Melezet a monte confluenza torrente Rochemolles Torrente di Rochemolles a confluenza in Dora Dora di Bardonecchia chiusura dell intero bacino Portate per TR=00 anni Portate per TR=500 anni Metodo di calcolo 110 m 3 /s 140 m 3 /s Aff. Defl. 110 m 3 /s 14 m 3 /s Aff. Defl. 111 m 3 /s 143 m 3 /s Aff. Defl. 169 m 3 /s 14 m 3 /s Aff. Defl. 7 m 3 /s 85 m 3 /s Aff. Defl. 175 m 3 /s 18 m 3 /s Aff. Defl. 40 m 3 /s 503 m 3 /s Aff. Defl. Relazione di compatibilità idraulica pag. 3 di 4

5 Per quanto riguarda gli interventi in progetto si utilizzano dunque i seguenti valori di portata: Tratti di intervento Sezione di chiusura di riferimento Portate per TR=00 anni Portate per TR=500 anni TRATTO 1 C4 110 m 3 /s 140 m 3 /s TRATTO C4 110 m 3 /s 140 m 3 /s TRATTO 3 C5 110 m 3 /s 14 m 3 /s TRATTO 4 C6 111 m 3 /s 143 m 3 /s 1. VERIFICHE IDRAULICHE Lo scopo del presente paragrafo è di effettuare i dimensionamenti e le verifiche di carattere idraulico relativamente alle opere oggetto di intervento. Dal punto di vista idraulico le opere proposta non ne modificano la geometria e la capacità di deflusso, ma si rendono necessarie al fine di verificare i livelli idrometrici dello studio di PRGC a fronte di un rilievo topografico puntuale di maggior dettaglio. E stata dunque eseguita, relativamente ad ogni sistemazione in progetto, una verifica dei tiranti idrometrici tramite uno schema di calcolo di moto permanente: In questo modo è stato possibile costruire un profilo idraulico che tenga conto della variazione graduale delle sezioni d'alveo e la presenza di manufatti, restringimenti e rapide variazioni di sezione. 1.3 CALCOLO DEI PROFILI IDRAULICI La determinazione del profilo di moto permanente è realizzata utilizzando il codice HECRAS "River Analysis System" Versione 4.0 (U.S. Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center). Il calcolo del profilo idraulico della corrente avviene in condizioni di moto unidimensionale gradualmente vario a portata costante, mediante la risoluzione delle equazioni di bilancio energetico; il codice applicato consente anche di calcolare rapide variazioni di profilo (dovute alla presenza d ostacoli al deflusso, restringimenti di sezione, passaggio di stato di una corrente). Si riportano brevemente le assunzioni teoriche che cui fa capo la modellazione effettuata: Com'è noto, indicando con s l'ascissa curvilinea lungo l asse del fiume, l'equazione del moto permanente unidimensionale delle correnti a pelo libero gradualmente variate, assume la forma: Relazione di compatibilità idraulica pag. 4 di 4

6 d ds p αv + = J g γ Tale equazione è sostanzialmente equivalente ad un principio di conservazione dell energia con la differenza che, per definizione, per un dato canale che abbia Q=cost come in questo caso, si definisce carico specifico H la grandezza p αv γ + g riferita al fondo del canale e non ad una quota di riferimento assoluta. In forma discretizzata, per il generico tratto di lunghezza L compreso tra la sezione e la sezione 1 più a valle, si può scrivere: p α V p α1v1 ( ) + = ( ) ΔE. γ g γ g La perdita di carico ΔE è espressa dalla relazione empirica: α V V ΔE = LJ + m α1 1 g g dove LJ rappresenta una approssimazione delle perdite per l attrito tra fondo e liquido distribuite lungo il tratto L; il secondo addendo rappresenta le eventuali perdite per espansione o contrazione dei filetti fluidi nel tratto compreso tra le due sezioni dovendo tenere in conto l attrito interno al fluido; m è un coefficiente adimensionale che assume valori tabulati, in genere compreso tra 0.1 e 0.3 per sezioni regolari; arriva fino a 0.8 ed oltre per sezioni nelle quali siano localizzate ostruzioni tali da generare perdite localizzate di notevole entità; nel caso in esame è stato assunto pari a Il modello HEC-RAS suddivide il generico tronco in tre zone (golenale di sinistra, alveo di magra, golenale di destra), ciascuna delle quali può avere diversa lunghezza, scabrezza e cadente. Indicando con gli indici S, C e D rispettivamente le grandezze relative alla zona di sinistra, a quella di centro ed a quella di destra, la lunghezza L del tronco viene espressa dalla media pesata: essendo, ovviamente: L Qs + LcQc L = Q s + L Q D Q = Qs + Qc + QD D Relazione di compatibilità idraulica pag. 5 di 4

7 La cadente della generica sezione è data dall'espressione: Q J = ( ) K dove K è una grandezza chiamata conveyance definita dalla formula di Manning dove: n A r = è la scabrezza del Manning, = è la superficie bagnata, =il raggio idraulico K = Ar n Definendo c=1.486/n e sostituendo si ha, per una generica sezione: J = e dalla media, per il generico tronco: Q / ( Acr ) ( ) ( ) ) ( ) / / / / + Acr c + Acr D ΣA c r J = ( Q + Q ) ( ΣA c r ) ( ) ) / + ΣA c r / k k k 1 k k k = Q k k k Il profilo di corrente è calcolato procedendo nel seguente modo, nell'ipotesi di corrente lenta: a) nota l'altezza idrica di valle (p/γ)1 = z1 e la portata Q1, si calcolano V-1 e J1; b) nota la portata a monte Q si fissa un valore di tentativo per l'altezza idrica z (per esempio z = z1); c) si calcolano V e J; d) si calcola la perdita ΔE; e) dall'equazione del moto, si determina un nuovo valore dell'altezza idrica a monte z: z α1v 1 = z1 + g αv g + ΔE se lo scarto fra i due successivi valori di z risulta maggiore di un prefissato valore opportunamente piccolo, il calcolo riprende dal punto c) con l'ultimo valore di z; f) determinato così z, si verifica che tale valore risulti superiore a quello dell'altezza critica zc nella sezione. Relazione di compatibilità idraulica pag. 6 di 4

8 Se tale condizione è verificata si passa al calcolo per il tronco immediatamente a monte, tornando al punto a); se invece risulta z < zc, si pone z = zc. Nell'ipotesi di corrente veloce il procedimento va applicato nell'identico modo ma procedendo, ovviamente con i necessari adattamenti, da monte verso valle. Se la corrente risulta ovunque lenta (o veloce) il procedimento si esaurisce; qualora, invece, in qualche sezione risulti un tirante uguale all'altezza critica, il procedimento va ripetuto con l'ipotesi di corrente veloce (o lenta). Dall'analisi dei risultati ottenuti dai calcoli si è, quindi, in grado di ricostruire il profilo di corrente, scegliendo in ogni sezione l'altezza di corrente lenta o veloce. Le elaborazioni relative ai modelli effettuati sono riportate in allegato al termine della relazione. il significato dei dati riportati nelle tabelle risulta il seguente: River Sta = codice della sezione d elaborazione. La numerazione procede in ordine decrescente da monte a valle. La corrispondenza tra la numerazione data dal modello e la numerazione delle sezioni viene riportata nella seguente tabella. Rispetto alle condizioni di rilievo si sono aggiunte alcune sezioni intermedie al solo scopo di modellare compiutamente le condizioni di progetto. Qtotal = portata di calcolo Min Ch El = quota di fondo alveo W.S. Elev. = altezza idrometrica calcolata E.G. Slope = pendenza motrice Vel Chnl = velocità di deflusso Froude # Chl = numero di Froude della corrente Area = sezione interessata dal deflusso Top Width = larghezza pelo libero in sommità Lenght Chnl = distanza tra le sezioni Le ipotesi di calcolo relative alle condizioni al contorno introdotte nel modello di simulazione numerica di moto permanente sono le seguenti: - portate al colmo costanti in tutto il tratto in corrispondenza ai tempi di ritorno indicati. - altezze idrometriche utilizzate come condizioni iniziali nelle sezioni a monte ed a valle calcolate in condizioni di moto uniforme indisturbato. - coefficiente di scabrezza (n di Manning) risulta: costante e cautelativamente posto pari a m-1/3 s pari a 30 m 1/3 s -1 di Manning pari a Corsi d acqua con alveo in ghiaia e movimento di materiali sul fondo. Relazione di compatibilità idraulica pag. 7 di 4

9 1.4 ANALISI DEI RISULTATI Sono stati eseguiti tre modelli di moto permanente relativamente agli interventi 1 e, all intervento 3 e all intervento 4. I modelli sono stati elaborati a partire dalle sezioni idrauliche dedotte dai rilievi topografici di dettaglio utilizzati per la progettazione delle opere. La geometria inserita è quella dello stato in progetto delle proposte progettuale, le quali, non modificando la sezione d alveo, non modificano il processo di deflusso delle portate di massima piena. I modelli eseguiti mostrano, coerentemente agli studi di PRG, tiranti idrometrici relativamente bassi e velocità elevate con profili idraulici prevalentemente di corrente veloce. Tale risultato appare confermato dal analisi del materiale di deposito visibile in alveo. Le opere in progetto sono compatibili con i tiranti idrometrici e con le velocità desunte dal modello. Si rammenta che tali interventi sono a carattere antierosivo e, dal punto di vista del deflusso, hanno un ingerenza minima rispetto allo stato di fatto. Le modellazioni eseguite, i cui tabulati sono riportati in allegato, confermano tale ipotesi. Relazione di compatibilità idraulica pag. 8 di 4