Comune di Piombino. Relazione. Il tecnico incaricato: Data: Versione: Ing. Stefano Pagliara

Transcript

1

2 Comue di Piombio Calcolo delle esodazioi per Tr00 e 30 ai del F.Coria ell ipotesi di demolizioe del P. di Ferro e di risagomatura e protezioe delle argiature come da progetto prelimiare del Cosorzio Alta Maremma: " Lavori di mautezioe straordiaria alle argiature del Fiume Coria - II e III categoria idraulica " Relazioe Il tecico icaricato: Data: Versioe: Ig. Stefao Pagliara settembre Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

3 RELAZIONE: Calcolo delle esodazioi per Tr00 e 30 ai del F.Coria ell ipotesi di demolizioe del P. di Ferro e di risagomatura e protezioe delle argiature come da progetto prelimiare del Cosorzio Alta Maremma: " Lavori di mautezioe straordiaria alle argiature del Fiume Coria - II e III categoria idraulica " PREMESSA Il presete studio e stato commissioato dal comue di Piombio co lo scopo di valutare gli effetti sia della demolizioe di Pote di Ferro che della risagomatura e protezioe delle argiature come da progetto del Cosorzio di Boifica Alta Maremma. Il lavoro ha come riferimeto lo studio codotto dallo scrivete per coto del Cosorzio di Boifica dell Alta maremma Studio idrologico-idraulico fializzato alla sistemazioe del F.Coria del dicembre 004 e successive itegrazioi. PROGETTAZIONE Le preseti simulazioi cosiderao quato presete el Progetto prelimiare " Lavori di mautezioe straordiaria alle argiature del del settembre 007 redatto dal Cosorzio di Boifica Alta Maremma, il quale prede i cosiderazioe il rafforzameto delle argiature i Dx e Sx idraulica el tratto che va da mote del pote di Ferro a valle di Cafaggio. Nella Figura seguete e riportato uo stralcio della Tav. del suddetto progetto co i vri iterveti previsti per le argiature. Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

4 Fig. Iterveti previsti sulle argiature (stralcio Tav. del progetto prelimiare del Cosorzio) Co tale progetto viee limitata la possibilita di rottura argiale per tracimazioe; risulta quidi giustificato effettuare il calcolo delle esodazioi prevededo solo la tracimazioe argiale per gli argii risagomati e rafforzati. CALCOLO IDRAULICO IN ALVEO Il calcolo idraulico i alveo si basa sul lavoro sopra citato (Ig. S.Pagliara Studio idrologicoidraulico fializzato alla sistemazioe del F.Coria del dicembre 004)ed utilizza lo stesso modello. La modellazioe e stata realizzata mediate il software Mike. Nel presete studio e stato ioltre tarato, basadosi sul modello di M, u semplice modello i Hec-Ras al fie di meglio visualizzare le risultaze del calcolo stesso. Per Tr 30 ai o si hao esodazioi elle codizioi cosiderate (asseza di pote di Ferro e argiature risagomate e protette) se o el tratto subito a mote della foce. 3 Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

5 Co-sept07a Pla: Pla 9/8/007 5:06:57 PM Geom: Co_att_oPF_argii_sett07 Flow: Portata Tr30 0 Coria Coria_ Leged WS Tr30 Groud Left Levee Right Levee 5 0 Elevatio (m) Mai Chael Distace (m) Profilo per Tr 30 ai ella situazioe co pote di Ferro demolito (Qmax 890 mc/s a mote, decresce fio a 850 mc/s a valleper la lamiazioe i alveo) Per Tr00 ai ivece le esodazioi persistoo, seppur i maiera molto meo grave rispetto allo stato attuale. 4 Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

6 protezioe delle argiature come da progetto prelimiare del Cosorzio Alta Maremma: " Lavori di mautezioe straordiaria alle argiature del Co-sept07a Pla: Co-att-PF-pc 9/9/007 9:08:0 AM Geom: Co_att_pf-sez03-pc Flow: Co_att_PF-sez03 35 Coria Coria_ Coria Coria_ Leged WS Tr00-pc Groud Left Levee 30 Right Levee 5 0 Elevatio (m) Mai Chael Distace (m) Profilo per Tr00 co demolizioe P.Ferro e rafforzameto argii(tr00-pc; portate da 350 a mote a 00mc/s a valle ) Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

7 Il profilo logitudiale e calcolato per ua portata di circa 30 mc/s a mote del pote di Cafaggio i cui si hao delle esodazioi; diveta pari al massimo pari a 350 mc/s e a valle dell immissioe del Rio Merdacio. Dal pote della ex SSe trasitao solamete circa 00 mc/s; a valle del pote sulla FF.SS e trasitao solamete 00 metre a valle del P.di Ferro e trasitao 950 mc/s (che divetao 00 mc/s el caso di sua demolizioe). CALCOLO DELLE AREE ALLAGATE Il calcolo idraulico è stato effettuato a moto vario moodimesioale lugo i corsi d acqua ed a moto vario bidimesioale per quato riguarda la propagazioe delle esodazioi. Il calcolo del profilo di rigurgito a moto permaete viee effettuato risolvedo l'equazioe dell'eergia co le perdite di carico distribuite valutate mediate l'equazioe di Maig, soo calcolate ioltre le perdite di carico localizzate dovute a repetii cambiameti di sezioe oché alla preseza di maufatti come poti stramazzi e briglie. Nel calcolo si e teuto coto delle caratteristiche geometriche e topografiche del territorio, oché della preseza di evetuali opere iterfereti i varia misura co il deflusso fluviale (poti, rilevati stradali, traverse, ecc.). I tale fase risulta altresì opportua la ricogizioe dello stato di cosisteza delle opere di difesa dalle iodazioi (quali vasche di assorbimeto e/o di lamiazioe, scolmatori, ecc.). Il calcolo è stato effettuato mediate u modello di simulazioe i moto vario bidimesioale (l uico che permetta, co u ottimo grado di precisioe il calcolo della propagazioe delle acque di esodazioe). I particolare è stato usato il modello FIMD (Pagliara ). Il modello matematico usato simula Il flusso bidimesioale a superficie libera mediate il sistema alle derivate parziali, iperbolico, o lieare, delle equazioi complete di De Sait Veat. Le equazioi di cotiuita e del moto elle due direzioi possoo essere scritte, 6 Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

8 h M N () t x y M t ( um ) ( vm ) gh H x y x ρ τ x 0 () N t ( un ) ( vn ) gh H x y y ρ τ y 0 (3) co: ρg u u + v τ x / 3 (4) h τ y ρg v u + v / 3 (5) h i cui g è l accelerazioe di gravita, x ed y soo le coordiate spaziali, t il tempo, h l altezza d acqua, u e v le compoeti della velocita elle due direzioi, M u h flusso ella direzioe x; N v h flusso della correte ella direzioe y, H e la quota della superficie libera, il coefficiete di scabrezza di Maig, ρ la desita dell acqua metre τ x e τ y soo gli sforzi tageziali al fodo, rispettivamete elle direzioi x ed y. Il metodo usato per la formulazioe umerica delle equazioi ()-(3) e quello origiariamete proposto da Iwasa (Iwasa et al., 980) e usa uo schema alle differeze fiite di tipo esplicito. L equazioe di cotiuita viee scritta ella forma seguete: 3 i+ /, j+ / /, /, /, / h hi + j+ Mi+ j+ Mi j+ + + t x (6) N i+ /, j+ Ni+ /, j y 0, i vari termii ella eq. soo cosi esprimibili: a) M t M i, j+ / Mi, j+ / t (7) 7 Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

9 b) ( um ) x (8) x h i+ /, j+ / x h Mi i /, j+ / +, j+ / + Mi, j+ / M i, j+ / + Mi, j+ / c) ( vm) ( Mi, j+ / + Mi, j+ 3/ )( Ni + /, j+ + Ni /, j+ ) y y hi /, j+ / + hi + /, j+ / + hi /, j+ 3/ + hi /, j+ 3/ ( Mi, j+ / + Mi, j / )( N i+ /, j + Ni /, j ) y h h h h i /, j / + i+ /, j / + i+ /, j+ / + i /, j+ / (9) d) gh H x hi g + /, j+ / + hi /, j+ / (0) H i+ /, j+ / Hi /, j+ / x e) g ( ρ τ i j ui j ui j + v x h + h / ( ) ( ) i j ) / 3 ( i+ /, j+ / i /, j+ / ), + /, + /, + /, + / ( ) () i termii della equazioe (3) possoo essere cosi scritti: a') N t N i+ /, j Ni+ /, j t () b') ( un ) ( Mi+, j+ / + Mi+, j / )( Ni+ /, j + Ni+ 3/, j ) x x h + h + h + h i+ /, j+ / i+ /, j / i+ 3/, j / i+ 3/, j+ / 8 Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

10 ( Mi, j+ / + Mi, j / )( Ni /, j + Ni+ /, j ) x h h h h i /, j+ / + i /, j / + i+ /, j / + i+ /, j+ / (3) c') ( vn ) y y h i+ /, j+ / N i+ /, j + N i+ /, j+ (4) y h i+ /, j / d') gh H hi j hi g y N /, / + /, j / i+ /, j + Ni+ /, j (5) H i+ /, j+ / Hi+ /, j / y e') ρ τ y ( ( ) ( ) ( ) + i j ) ( ) / 3 hi + /, j+ / + hi + /, j / / i+ /, j i+ /, j i+ /, j + /, g v u v (6) i cui: u i, j+ / ( Mi, j+ / + Mi, j+ / ) / ( hi + /, j+ / + hi /, j+ / ) / v i+ /, j ( Ni+ /, j + Ni+ /, j ) / ( hi + /, j+ / + hi + /, j / ) / Il calcolo procede mediate la soluzioe delle equazioi () e (3) per le icogite M e N i quato i valori M, N e h soo specificati dalle codizioi iiziali o soo coosciuti dal 9 Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

11 precedete passo temporale. I valori M ed N soo sostituiti ella equazioe di cotiuita e quidi viee ricavata l icogita h 3. La versioe piu recete del codice di calcolo prevede alcue modifiche ei termii o lieari, al fie di otteere ua migliore stabilità dello schema umerico. Soo preseti el modello due diversi tipi di codizioi al cotoro. La prima e quella che cosidera ua codizioe al cotoro i cui il flusso MN0, metre la secoda cosidera la possibilità di far defluire la portata i arrivo verso l estero della mesh cosiderata. Il frote della correte e trattato i modo tale che quado l altezza d acqua è miore di u prefissato valore (p.e. 0.00m), il flusso ella rispettiva cella è assuto pari a zero. Particolari equazioi soo usate el modello, el caso i cui si abbia u gradio od u salto di fodo fra due celle adiaceti. La propagazioe della piea lugo il corso d acqua argiato viee effettuata usado le equazioi complete di De Sait Veat : 0 ga Q t + Q Q Q A H Q Q ga x ga x + x + A R / A Q + q t x (7) i cui Q è la portata, A è la sezioe trasversale, R il raggio idraulico, H la quota della superficie libera, q la portata laterale ed il coefficiete di scabrezza della equazioe di Maig. Le equazioi vegoo risolte umericamete mediate uo schema alle differeze fiite di tipo esplicito. Le due ecessarie codizioi al cotoro vegoo specificate come idrogramma QQ(t) ella sezioe di mote e come adameto dei livelli i fuzioe del tempo ella sezioe di valle da stabilire i base alla codizioe al cotoro presete i tale sezioe. SIMULAZIONI EFFETTUATE Le uove simulazioi effettuate soo rappresetate elle segueti tavole: Tavola E: simulazioe per Tr00 ai relativa alle esodazioi del F.Coria ell ipotesi di demolizioe di pote di Ferro e risagomatura argiale e protezioe argiale come da progetto del Cosorzio di Boifica Alta Maremma (Tav). Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

12 I tali ipotesi o si ha rottura ma solo sormoto argiale. Tavola E3: simulazioe per Tr30 ai relativa la F.Coria co demolizioe di pote di Ferro e risagomatura argiale e protezioe argiale come da progetto del Cosorzio di Boifica Alta Maremma (Tav). I tali ipotesi o si ha rottura ma solo sormoto argiale. Di seguito e riportata la tabella relativa alle simulazioi effettuate:.sim Tav E Tr00-D Tav E3 Tr30-D descrizioe simulazioe stato attuale co demolizioe pote di Ferro e rivestimeto degli argii da pote di Ferro a Pote Cafaggio (come da progetto Cosorzio) simulazioe stato attuale co demolizioe pote di Ferro e rivestimeto degli argii da pote di Ferro a Pote Cafaggio (come da progetto Cosorzio) Il risultato, riportato elle carte, e l iviluppo dei massimi delle varie simulazioi effettuate per queste codizioi di calcolo. I puti di sormoto soo riportati ella tavola E0 del lavoro origiario. Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

13 CONCLUSIONI Soo state eseguite le simulazioi co riferimeto alla situazioe di progetto prevista i cui si ha la demolizioe di Pote di Ferro e il rafforzameto dei rilevati argiali come da progetto prelimiare dle cosorzio Alta Maremma del settembre 007. Le simulazioi soo state effettuate cosiderado il F Coria e lamiado le portate i arrivo a causa della tracimazioe argiale. No soo state cosiderate codizioi di rottura argiale a causa del rafforzameto previsto el progetto sopra richiamato. I risultati soo riportati elle tavole degli allagameti per i vari casi cosiderati. Nell area riportata elle carte E e E3 risulta il rischio idraulico relativo al F.Coria e al tratto termiale del Rio Merdacio per Tr00 e 30 ai. Pisa, settembre 007 Prof. Ig. Stefao Pagliara Ig. Stefao Pagliara, Via Borsellio, Pisa tel

14 AREA ESTERNA ALLO STUDIO [m] [m] [m] [m] Calcolo delle esodazioi per Tr00 e 30 ai del F.Coria ell'ipotesi di demolizioe del P. di Ferro e di risagomatura e protezioe delle argiature come da progetto prelimiare del Cosorzio Alta Maremma: " Lavori di mautezioe straordiaria alle argiature del [m] Comue di Piombio [m] [m] [m] Iviluppo delle altezze d'acqua i metri (m) [m] ( simulazioi effettuate co il modello Fimd, Pagliara ( ) Iviluppo delle altezze d'acqua di esodazioe del F. Coria per tempi di ritoro di 00 ai - sceario Tr00-D (demolizioe di Pote di Ferro e risagomatura e protezioe argiature da P.Ferro a Cafaggio) 000 [m] REVISIONI: TAV: IL PROGETTISTA: Prof. Ig. Stefao Pagliara DATA: settembre 007 SCALA: COLLABORATORE: 0 [m] 0 [m] 000 [m] 000 [m] 3000 [m] 4000 [m] 5000 [m] 6000 [m] 7000 [m] 8000 [m] 9000 [m] 0000 [m] 000 [m] 000 [m] 3000 [m] 4000 [m] E

15 AREA ESTERNA ALLO STUDIO [m] [m] [m] [m] [m] Calcolo delle esodazioi per Tr00 e 30 ai del F.Coria ell'ipotesi di demolizioe del P. di Ferro e di risagomatura e protezioe delle argiature come da progetto prelimiare del Cosorzio Alta Maremma: " Lavori di mautezioe straordiaria alle argiature del [m] Comue di Piombio [m] [m] [m] Iviluppo delle altezze d'acqua i metri (m) ( simulazioi effettuate co il modello Fimd, Pagliara ( ) Iviluppo delle altezze d'acqua di esodazioe del F. Coria per tempi di ritoro di 30 ai - sceario Tr30-D (demolizioe di Pote di Ferro e risagomatura e protezioe argiature da P.Ferro a Cafaggio) 000 [m] REVISIONI: TAV: IL PROGETTISTA: Prof. Ig. Stefao Pagliara DATA: settembre 007 SCALA: COLLABORATORE: 0 [m] 0 [m] 000 [m] 000 [m] 3000 [m] 4000 [m] 5000 [m] 6000 [m] 7000 [m] 8000 [m] 9000 [m] 0000 [m] 000 [m] 000 [m] 3000 [m] 4000 [m] E3