COMUNE DI VILLANOVA D'ASTI

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1 Committente: COMUNE DI VILLANOVA D'ASTI - PROVINCIA DI ASTI - Oggetto: PIANO REGOLATORE GENERALE COMUNALE VARIANTE DI ADEGUAMENTO AL P.A.I. VERIFICHE DI COMPATIBILITA' IDRAULICA E IDROGEOLOGICA ELABORATI IDROLOGICI-IDRAULICI redatti secondo le prescrizioni della Circolare P.G.R n. 7/LAP, della relativa Nota Tecnica Esplicativa del Dicembre 1999, della D.G.R. n del e del Piano Stralcio per l'assetto Idrogeologico (PAI) IA01 Identificazione elaborato Ambito Tipologia Commessa n elaborato GC15608IA01 G C 156/08 I A01 Dati Progettisti Geol. Edoardo Rabajoli GEO sintesi Associazione tra Professionisti Corso Unione Sovietica Torino tel fax info@geoengineering.torino.it Rev. Redatto Verificato Validato Data Timbri e firme 1 Ing. M. Genovese Geol. T. Barbero Geol. E. Rabajoli Ing. M. Genovese Geol. T. Barbero Geol. E. Rabajoli Il Responsabile del procedimento FIRMA File: GC15608IA01.pdf

2 INDICE 1.0 METODOLOGIA D INDAGINE ACQUISIZIONE DEI DATI RILIEVI SUL TERRENO STUDI PREGRESSI ASPETTI FISICI DEI BACINI E DEI CORSI D ACQUA FISIOGRAFIA CARATTERISTICHE DEGLI ALVEI GEOLOGIA PERMEABILITÀ USO DEL SUOLO DINAMICA DI VERSANTE E TRASPORTO SOLIDO IDROLOGIA DATI IDROLOGICI METODOLOGIA DI CALCOLO DELLE PORTATE DI PIENA METODO RAZIONALE METODO S.C.S VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI PIENA STUDI PREGRESSI METODO RAZIONALE Tempo di corrivazione Coefficienti di deflusso Altezze di pioggia Valori di portata METODO S.C.S Schematizzazione idrologica Ietogrammi di pioggia netta Idrogramma di piena PORTATE DI PROGETTO... 34

3 1 PREMESSA Su incarico del Comune di Villanova d Asti (AT), nell ambito delle verifiche di compatibilità idrogeologica e idraulica dello strumento urbanistico, è stata condotta una indagine a carattere idrologico e idraulico su alcuni corsi d acqua presenti sul territorio comunale volta alla definizione della loro pericolosità idraulica e a definire le fasce di rispetto lungo gli stessi. In particolare nel presente elaborato si prende in considerazione gli alvei del rio Banna, del rio Banna Piccolo, del torrente Traversola, del fosso anonimo presso il Cimitero comunale, denominato nel seguito rio del Cimitero, del fosso di Dusino, del rio Verde e del rio Isolabella. Lo studio ha previsto dapprima un'indagine idrologica per la definizione delle portate di progetto per diversi tempi di ritorno e significativamente di quelle con tempo di ritorno pari a 20, 200 e 500 anni. Associati a tale analisi sono stati eseguiti i rilievi topografici di dettaglio che hanno consentito la ricostruzione geometrica degli alvei. Successivamente, con riferimento all alveo attuale, sono state condotte le opportune verifiche idrauliche con l impiego di un modello numerico monodimensionale in moto permanente, al fine di valutare le problematiche connesse al deflusso delle piene di carattere straordinario, e significativamente di quelle con tempo di ritorno pari a 20, 200 e 500 anni. I risultati ottenuti hanno permesso di definire per il corso d acqua esaminato le aree di esondazione in accordo con la normativa di settore e di individuare i punti critici lungo gli alvei. Nei paragrafi che seguono sono esposti la metodologia di lavoro adottata per la definizione delle portate di progetto e i risultati a cui si è pervenuti. La presente relazione è stata modificata e integrata a seguito del parere prot. n /DB14.08 del Settore decentrato OO.PP. e Difesa Assetto Idrogeologico di Asti. I risultati a cui si è pervenuti attraverso l utilizzo del modello monodimensionale in moto permanente sono riportati nell elaborato Relazione idraulica. 1.0 METODOLOGIA D INDAGINE 1.1. ACQUISIZIONE DEI DATI Lo studio si è sviluppato, per la fase di inquadramento generale e di definizione dei dati idrologici di progetto, attraverso la ricerca di studi pregressi e la consultazione: - delle carte elaborate dalla Regione Piemonte - Banca Dati Geologica - Settore Prevenzione del Rischio Geologico, Meteorologico e Sismico, con riferimento ai

4 2 tematismi di interesse specifico e riferite al comportamento del corso d acqua in risposta ai principali eventi alluvionali che ne hanno interessato il bacino imbrifero e l alveo. - degli elaborati prodotti dall Autorità di Bacino del fiume Po nell ambito del Progetto di Piano Stralcio per l Assetto Idrogeologico (PAI) Interventi sulla rete idrografica e sui versanti. - degli elaborati di studi pregressi. Per quanto concerne l adozione della cartografia necessaria agli opportuni inquadramenti territoriali di rappresentazione ci si è avvalsi: - della base in scala 1: della Carta Tecnica Regionale - delle mappe catastali del comune di Villanova d asti in scala 1: della base in scala 1: della regione Piemonte 1.2. RILIEVI SUL TERRENO Per le verifiche di tipo idraulico si è fatto riferimento ai rilievi topografici di dettaglio condotti nell inverno , con definizione di una serie di sezioni trasversali dei corsi d acqua alla scala 1:200, rappresentative dello stato attuale dei luoghi, rilevate a passo variabile ed opportunamente infittite in corrispondenza dei manufatti di condizionamento del deflusso presenti in alveo. Sono state effettuate locali integrazioni ai rilievi suddetti nell'inverno STUDI PREGRESSI Per l area in esame e specificatamente per i bacini dei rii Banna, Banna Piccolo, Verde ed Isolabella risultano disponibili gli elaborati dello studio idraulico contenuto negli Allegati geologici-tecnici a seguito dell evento alluvionale del novembre 1994 nell ambito del Piano Regolatore Generale- Variante 1/1994 del Comune di Villanova d Asti, redatto dall ing Guido Buzio nel febbraio Risultano consultabile anche lo studio nell ambito del Progetto definitivo-esecutivo - Ripristino danni alluvione 2000 condotto dallo Studio di Ingegneria Capellino nel Gennaio È stato inoltre consultato anche lo "Studio, indagine e progettazione preliminare per la realizzazione delle opere di sistemazione idrogeologica del Torrente Banna" ( ), a firma degli ingg. Anselmo, Gervasio, Martina e Visconti e dei geoll. Carraro e Bugnano.

5 3 2.0 ASPETTI FISICI DEI BACINI E DEI CORSI D ACQUA 2.1. FISIOGRAFIA Il territorio comunale di Villanova d Asti è interessato da rii e canali minori naturali e artificiali. I corsi d acqua oggetto della presente relazione costituiscono la rete idrografica superficiale rappresentativa dei bacini principali dell area (rio Banna, rio Verde e rio Traversola) e dei loro sottobacini ( Rio Banna Piccolo, rio del Cimitero, fosso di Dusino e rio Isolabella) (cfr. Tavola IB01 Carta dei bacini idrografici ). Il rio Banna presenta un bacino di forma allungata in direzione N-S, caratterizzato dalla quota massima di 328 m s.l.m. in corrispondenza di Moriondo Torinese. Considerato l importante sviluppo dell asta principale in analisi, in maniera cautelativa, i parametri morfometrici e i valori di portata al colmo sono stati stimati in corrispondenza di tre diverse sezioni di chiusura: Immediatamente a monte della confluenza con il rio Banna Piccolo,suo tributario sinistro Immediatamente a valle della confluenza con il rio Banna Piccolo, suo tributario sinistro Immediatamente a monte della confluenza con il rio Secco, suo tributario destro Il Rio Banna Piccolo è tributario sinistro del rio Banna, in cui confluisce in località C. del Ponte alla quota di circa 254 m s.l.m.. Il suo bacino idrografico, di estensione di circa 4,80 kmq, si interpone tra i principali bacini del rio Banna e del t. Traversola. La sezione di chiusura considerata è posta in corrispondenza al punto di confluenza con il rio Banna. Il Rio Traversola, tributario di sinistra del T. Borbore, trae origine dalla confluenza del rio Bardella e del rio Nevissano a monte dell abitato di Castelnuovo Don Bosco. Il suo bacino idrografico, considerando una sezione di chiusura posta in corrispondenza della S.P. per Montafia, è compreso tra due dorsali subparallele con andamento prossimo alla direzione N-S. Il bacino considerato è disposto in modo parallelo all andamento del collettore principale, con buona simmetria tra versante sinistro e versante destro. Il rio del Cimitero, tributario destro del rio Verde, presenta caratteristiche di un fosso in terra con bacino di forma rotondeggiante di estensione pari circa a 0,87 kmq. La sezione di chiusura è posta all attraversamento della S.P. 19. Il fosso di Dusino è un affluente del rio Robeirano, presenta caratteristiche di un fosso in terra con bacino di forma allungata di estensione pari circa a 0,89 kmq. La sezione di chiusura è

6 4 posta all attraversamento della S.S. 10. Il rio Verde presenta un bacino imbrifero con idrografia superficiale scarna ed essenziale. Per tale rio sono state considerate due sezioni di chiusura: Immediatamente a monte della confluenza con il rio Isolabella, suo tributario sinistro Attraversamento della S.S. 29. Il rio Isolabella, tributario sinistro del rio Verde, è caratterizzato da un bacino allungato che si dispone con andamento SE-NW. Alla confluenza con il rio Verde, considerata come sezione di chiusura, la lunghezza dell asta principale è di circa 12,10 km. Si evidenzia che la delimitazione dei bacini può risultare incerta nel caso delle aree a morfologia subpianeggiante. A tal fine, per stimare i parametri morfometrici dei bacini in analisi, le valutazioni sono state confrontate con i risultati riportati nello studio idraulico contenuto negli Allegati geologici-tecnici a seguito dell evento alluvionale del novembre 1994 nell ambito del Piano Regolatore Generale- Variante 1/194. Per i bacini idrografici considerati si è dato corso all elaborazione della curva ipsometrica. Per la definizione della pendenza media dell asta si è fatto riferimento alla seguente correlazione: (i) 1/2 = L / Σ [Li / (i i ) 1/2 ] dove: i = pendenza media i i = pendenza del tratto i-esimo L = lunghezza dell asta L i = lunghezza del tratto i-esimo Nel seguito è riportata la tabella riportante le caratteristiche fisiche dei singoli bacini idrografici in corrispondenza di ogni sezione di chiusura considerata.

7 5 Corso d'acqua RIO BANNA BANNA PICCOLO T. TRAVERSOLA RIO DEL CIMITERO Sezione di Chiusura A monte della confluenza con il Banna Piccolo A valle della confluenza con il Banna Piccolo A monte della confluenza con il rio Secco A monte della confluenza con il rio Banna Ponte della S.P. per Montafia Ponte della S.P. 19 Superficie del bacino S (kmq) Lunghezza dell'asta principale L (km) Quota media del bacino Hmedia (m s.l.m.) Quota alla sezione di chiusura Yo (m s.l.m.) Pendenza dell'asta principale Quota massima del bacino Hmax (m s.l.m.) FOSSO DI DUSINO Ponte S.S A monte della confluenza con il rio RIO VERDE Isolabella Ponte della SS RIO D'ISOLABELLA A monte della confluenza con il rio Verde TABELLA 1 - Caratteristiche morfometriche dei bacini Per completezza, si riporta una tabella che rapporta le denominazioni delle sezioni di chiusura considerate con quelle prese in esame nello studio idraulico contenuto negli Allegati geologicitecnici a seguito dell evento alluvionale del novembre 1994 nell ambito della Variante n. 1/1994 al Piano Regolatore Generale.

8 6 Corso d'acqua RIO BANNA BANNA PICCOLO Sezione di Chiusura A monte della confluenza con il Banna Piccolo A valle della confluenza con il Banna Piccolo A monte della confluenza con il rio Secco A monte della confluenza con il rio Banna Sezione di chiusura studio Buzio Sezione 7 Sezione 6 Sezione 5 Sezione 11 T. TRAVERSOLA Ponte della S.P. per Montafia - RIO DEL CIMITERO Ponte della S.P FOSSO DI DUSINO Ponte della S.S RIO VERDE RIO D'ISOLABELLA A monte della confluenza con il rio Isolabella Sezione 13 Ponte della SS 29 Sezione 12 A monte della confluenza con il rio Verde Sezione 15 TABELLA 2 - Sezioni di chiusura dei bacini studiati da Buzio & Rabajoli (1996) 2.2. CARATTERISTICHE DEGLI ALVEI Gli alvei dei corsi d acqua in esame sono caratterizzati da un andamento scarsamente sinuoso, a tratti subrettilineo; nella parte alta e media dei bacini essi si presentano, di norma, scarsamente incisi, approfonditi nel substrato litoide nei settori più elevati. Nella parte terminale risultano condizionati dalla presenza di aree urbanizzate e frequentemente in scatolari o tubi di diversa sezione; nei tratti a cielo aperto sono presenti frequenti opere di attraversamento GEOLOGIA Per quanto concerne i caratteri geolitologici dei bacini imbriferi dei corsi d acqua in esame, si rimanda al paragrafo inquadramento geologico della relazione geologico illustrativa PERMEABILITÀ

9 7 Per la caratterizzazione dei bacini dal punto di vista idrogeologico si rimanda al capitolo assetto idrogeologico della relazione geologico illustrativa. L unità sedimentaria di copertura è caratterizzata da una permeabilità per porosità, che è essenzialmente funzione della dimensione dei pori intergranulari, a sua volta legata alla granulometria della componente clastica, alla natura della frazione fine e del grado di addensamento. La circolazione idrica è possibile solo se i vuoti sono reciprocamente connessi. Con riferimento a quanto sopra ed alle caratteristiche geolitologiche dei terreni compresi nell ambito del bacino è stato quindi possibile assegnare a ciascuna delle sub-aree un dato di permeabilità, con lo scopo di fornire un elemento indispensabile per l elaborazione del modello idrologico. A tal fine, per la definizione delle classi di permeabilità ci si è riferiti alle seguenti accezioni semplificate, previste dal modello idrologico stesso: - molto permeabile - mediamente permeabile - poco permeabile - impermeabile La natura delle unità geologiche presenti nel territorio porta ad escludere la possibilità di riferire ad interi areali le attribuzioni estreme di molto permeabile ed impermeabile, sebbene esse possano essere adeguate per descrivere specifiche situazioni locali, non rappresentative di un intero contesto. Tale situazione rende manifesta la difficoltà di adottare un termine univoco per connotare settori estesi quali quelli compresi dalle sub-aree, in cui si affiancano situazioni distinte per aspetti litologici, morfologici, plano-altimetrici, ciascuno dei quali può condizionare, in modo non trascurabile, le capacità di assorbimento idrico del substrato. Con tali premesse si è ritenuto di applicare la connotazione di poco permeabile USO DEL SUOLO Le condizioni climatiche e pedologiche non pongono limitazioni all uso del suolo, in particolare nei settori più collinari con destinazione a coltivo. In ampi settori delle testate dei bacini idrografici si rileva una copertura arborea in cui prevale il robineto e il bosco ceduo. I limitati settori di fondovalle ricadenti nell area considerata risultano destinati a seminativo e a prato con intercalati settori destinati a pioppeto. I centri abitati interessano una superficie del tutto trascurabile rispetto all estensione dei bacini.

10 DINAMICA DI VERSANTE E TRASPORTO SOLIDO Viene qui di seguito riportata una sintetica analisi sulle condizioni di dissestabilità dei bacini, particolarmente indirizzata ad evidenziare la predisposizione dei bacini stessi a fungere da sorgente per il carico solido veicolabile dai corsi d acqua. A questo proposito i rilievi condotti hanno evidenziato locali situazioni di fragilità riconducibili a processi di dissesto gravitativo in atto o latente, essenzialmente riguardanti il solo bacino del torrente Traversola, che per la loro tipologia (frane per colamento lento o composite) sono difficilmente in grado di apportare apprezzabili quantità di materiale solido in alveo. In senso generale si sottolinea che l'eventuale trasporto solido, nel contesto esaminato, trova origine per la massima parte da ruscellamento diffuso. Con riferimento a quanto sopra riportato si ritiene di poter affermare che in tale contesto il trasporto solido costituisca un aspetto trascurabile per quanto concerne la dinamica dei deflussi; tale considerazione risulta inoltre confermata dai dati acquisiti attraverso le osservazioni di campagna e dalla documentazione storica.

11 9 3.0 IDROLOGIA Il presente capitolo riassume le metodologie, i contenuti ed i risultati dello studio idrologico finalizzato all esame degli eventi meteorici intensi sui bacini dei corsi d acqua presi in considerazione e alla definizione delle interferenze tra il territorio circostante gli alvei e il deflusso delle portate di piena nei tratto in esame. Obiettivi dello studio sono stati quelli di: fornire l inquadramento idrologico generale dei bacini sulla base dei dati idro-climatici disponibili, delle caratteristiche morfologiche e di copertura del suolo; analizzare l effetto dei deflussi delle piene di riferimento sul territorio DATI IDROLOGICI Nel presente studio ai fini delle valutazioni degli eventi estremi interessano essenzialmente le precipitazioni relativamente brevi ed intense; tali eventi hanno come elementi caratteristici il tempo di pioggia t p, definito "durata" della precipitazione e l'altezza di pioggia h. Qualora in una stazione pluviometrica si siano misurate le precipitazioni per un sufficiente numero di anni risulterà possibile classificare le massime annue aventi un'assegnata durata t p in base ai tempi di ritorno T r. Ripetendo la classificazione per i vari t p, si possono tracciare nel piano h-t p le curve aventi parametro T r, che si definiscono linee segnalatrici di possibilità pluviometrica. Tali curve, dette anche "curve di possibilità climatica" sono rappresentabili con buona approssimazione da equazioni del tipo: h = a. t n ove a ed n dipendono dalla stazione considerata e dal tempo di ritorno Tr. Il Piano per l Assetto Idrogeologico del Bacino del Fiume Po fornisce, nell ambito della Direttiva sulla piena di progetto da assumere per le progettazioni e le verifiche di compatibilità idraulica, i parametri a e n delle linee segnalatrici di probabilità pluviometrica per tempi di ritorno di 20, 100, 200 e 500 anni. Tali parametri sono discretizzati su un reticolo avente maglia quadrata con lato di 2 km. Data l assenza di misure idrometriche dirette si è applicato il metodo che utilizza i parametri a e n assegnati alle celle baricentriche per i bacini in esame. Le celle che risultano baricentriche per i bacini in esame sono riportate nella seguente tabella:

12 10 RIO BANNA BANNA PICCOLO T. TRAVERSOLA RIO DEL CIMITERO FOSSO DI DUSINO RIO VERDE RIO D'ISOLABELLA A monte della confluenza con il Banna Piccolo A valle della confluenza con il Banna Piccolo A monte della confluenza con il rio Secco A monte della confluenza con il rio Banna Ponte della S.P. per Montafia Ponte della S.P. 19 Ponte della S.S. 10 A monte della confluenza con il rio Isolabella Ponte della SS 29 A monte della confluenza con il rio Verde TABELLA 3 - Celle PAI BG107, BG108, BG109, BG110 BG107, BG108, BG109, BG110 BG107, BG108, BG109, BG110, BG111, BF111 BG109,BG110 BG104,BG105, BH106, BH107, BH108, BH109, BH110 BG112 BH112 BE113, BF112, BF113, BF114, BF115, BF116, BG111, BG112, BG113, BG114, BG115, BG116, BG117 BE113, BE114, BE115, BF112, BF113, BF114, BF115, BG116,BG111, BG112, BG113, BG114, BG115, BG116, BG117 BE113, BE114, BE115, BF115, BF116, BF117 Nella tabella seguente vengono riportate le espressioni analitiche delle curve proposte per le suddette celle, fornite dalla Direttiva dell Autorità di Bacino del Fiume Po. T=20 anni T= 100 anni T=200 anni T=500 anni a BG107 n a BG108 n a BG109 n a BG110 n

13 11 a BG111 n a BF111 n a BG104 n a BG105 n a BH106 n a BH107 n a BH108 n a BH109 n a BH110 n a BE113 n a BF112 n a BF113 n a BF114 n a BF115 n a BF116 n a BG112 n a BG113 n a BG114 n a BG115 n a BG116 n a BG117 n a BE114 n a BE115 n TABELLA 4 - Curve di possibilità pluviometrica PAI

14 METODOLOGIA DI CALCOLO DELLE PORTATE DI PIENA Per la definizione della metodologia di calcolo delle portate di piena lungo l'asta principale dei corsi d'acqua è stato considerato il comportamento idraulico del corso d acqua definito in base alla documentazione storica, ai dati di rilevamento, alla morfologia degli alvei e dei settori ad esso limitrofi nonché alle caratteristiche generali del bacino. Per la definizione della portata di progetto, in assenza di stazioni di misura diretta nell ambito del bacino considerato, per la valutazione delle portate di piena si è utilizzato un approccio di tipo indiretto basato sull'uso dei modelli proposti in letteratura per piccolo bacini. Nel caso specifico sono stati utilizzati metodi congruenti con quanto proposto dal Piano per l Assetto Idrogeologico del bacino del Po nell ambito delle norme di attuazione della Direttiva sulla piena di progetto da assumere per le progettazioni e le verifiche di compatibilità idraulica. In particolare viene di seguito descritta la metodologia di studio e la valutazione delle portate attraverso: 1) Metodo razionale 2) Metodo SCS 4.1. METODO RAZIONALE Tale metodo fa riferimento alla così detta formula razionale, presentando quindi già caratteri di un modello deterministico di formazione delle piene pur mantenendo nella definizione dei parametri notevole dose di empirismo. E stato quindi applicato il metodo cinematico che esprime la portata al colmo come segue: dove: C = coefficiente di deflusso Q max = C hc S 3.6 tc hc = altezza di precipitazione, espressa in mm, relativa ad un dato tempo di ritorno ed una durata di pioggia pari a tc; S = superficie del bacino espressa in km2; tc = tempo di corrivazione del bacino espresso in ore. Il tempo di corrivazione rappresenta l intervallo di tempo dall inizio della precipitazione oltre al

15 13 quale tutto il bacino contribuisce al deflusso nella sezione terminale. Il metodo considera il bacino idrografico come una singola unità e stima il valore al colmo della portata con le seguenti assunzioni: - la precipitazione è uniformemente distribuita sul bacino, - la portata stimata ha lo stesso tempo di ritorno dell altezza di pioggia critica, - il tempo di formazione del colmo di piena è pari a quello della fase di riduzione, - la massima intensità di pioggia ha una durata pari a quella del tempo di corrivazione tc. Il coefficiente di deflusso tiene conto di tre fattori: - il fattore di ragguaglio della precipitazione alla superficie del bacino idrografico, - il fattore di trattenuta del terreno, funzione della sua capacità di assorbimento, - il fattore di laminazione che dipende dalla capacità d invaso sulla superficie del bacino e nel reticolo idrografico stesso. Normalmente per bacini come quello in esame di ridotte dimensioni l effetto d invaso può essere trascurato. Per gli altri parametri diversi autori hanno fornito diverse correlazioni ottenendo valori non univoci. In definitiva occorre osservare come il valore del coefficiente di deflusso c assume valori molto diversi a seconda delle caratteristiche geomorfologiche e meteorologiche del bacino, esso dipende infatti dalla natura dei terreni, dal grado di saturazione del suolo al momento della precipitazione (condizione questa che cambia nel tempo in funzione anche dell intensità dell evento pluviometrico), dalla pendenza media dei versanti del bacino imbrifero, dall estensione e dal tipo di copertura vegetale, dalla presenza delle opere realizzate dall uomo. Inoltre il bacino normalmente non ha caratteristiche uniformi ed è quindi necessario adottare un valore medio. Nella letteratura tecnica esistono diverse tabelle di riferimento che aiutano i progettisti nella valutazione di tale coefficiente. Tipo di suolo Suolo con infiltrazione elevata, normalmente sabbioso o ghiaioso c Uso del suolo Coltivato Bosco 0,20 0,10 Suolo con infiltrazione media, senza lenti argillose, suoli limosi e simili 0,40 0,30 Suolo con infiltrazione bassa, suoli argillosi e suoli con lenti argillose vicine alla superficie, strati di suolo sottile al di sopra di roccia impermeabile 0,50 0,40 TABELLA 5 - Valori di riferimento coefficiente di deflusso (Ven Te Chow, 1964)

16 14 I valori indicati in tali tabelle oscillano mediamente da un minimo di 0,1, per superfici molto permeabili coperte da boschi, a 0,8 per terreni compatti ed utilizzati in agricoltura. Nel seguito si riportano le indicazioni fornite dalla Direttiva citata in precedenza METODO S.C.S. La Direttiva sulla piena di progetto da assumere per le progettazioni e le verifiche di compatibilità idraulica nell ambito delle norme di attuazione del Piano per l Assetto Idrogeologico del bacino del Po indica un altra formula empirica per determinare la portata al colmo corrispondente a una precipitazione di assegnato tempo di ritorno che è rappresentata dal Soil Conservation Service Method, applicabile per bacini di dimensioni medio-piccole, privi di stazioni di misura. Il metodo adotta le seguenti assunzioni: - la durata D della pioggia netta è inferiore o uguale di 0,133 tc, - la durata D è minore di 0,2 volte il tempo crescita dell onda di piena (tp). In queste condizioni il valore al colmo della portata si scrive: Qc = 28 Ro A/ tp (m3/s) dove: Ro = volume netto di pioggia per unità di superficie (mm) A = superficie del bacino (km2) tp = tempo crescita dell onda di piena (hr) Il valore di tp è posto: tp= D/2 + tlag dove: D = durata della pioggia (hr), tlag = intervallo di tempo tra il centroide della pioggia e il colmo (hr), con tlag = 0,6 tc e tlag = (2,587 L0,8 (1000/CN 9)0,7)/ 1900 p0,5 dove: L = lunghezza idraulica del bacino (m),

17 15 CN = curve number, dipende dal tipo di suolo e di copertura vegetale p = pendenza media del bacino (%) L = 110 A0,6 dove: A = superficie del bacino (ha) Assumendo che l invaso per infiltrazione nel suolo in ogni istante sia proporzionale al valore massimo dello stesso e che la precipitazione efficace sia proporzionale all afflusso meteorico, si ha la seguente equazione (USDA SCS, 1986): Ro = (h 0,2 S)2/(h + 0,8 S) dove: h = precipitazione meteorica (mm) S = valore massimo dell invaso per infiltrazione (mm) Il valore di S è calcolato dall'equazione: S = / CN 254

18 VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI PIENA Il presente paragrafo si prefigge di valutare le portate al colmo nelle sezioni significative dei corsi d acqua considerati, con particolare riferimento alle sezioni di chiusura assegnate ad ogni bacino STUDI PREGRESSI Per i corsi d acqua in esame e specificatamente per i bacini dei rii Banna, Banna Piccolo, Verde ed Isolabella sono stati utilizzati come confronto i valori di portate ottenuti nello studio idraulico contenuto negli Allegati geologici-tecnici a seguito dell evento alluvionale del novembre 1994 nell ambito del Piano Regolatore Generale- Variante 1/1994 del comune di Villanova d Asti, redatto dall ing Guido Buzio nel febbraio Nella seguente tabella sono riportati i valori di portata stimati nello studio suddetto. Sezione di chiusura studio Buzio Sezione di chiusura Sezione 7 Sezione 6 Sezione 5 Sezione 11 RIO BANNA - A monte della confluenza con il Banna Piccolo RIO BANNA - A valle della confluenza con il Banna Piccolo RIO BANNA - A monte della confluenza con il rio Secco RIO BANNA PICCOLO - A monte della confluenza con il rio Banna T= 20 anni T= 200 anni T= 500 anni RIO VERDE - A monte della confluenza con il Sezione 13 rio Isolabella Sezione 12 RIO VERDE - Ponte della SS Sezione 15 RIO ISOLABELLA - A monte della confluenza con il rio Verde TABELLA 6 - Valori di portata calcolati nello studio Buzio & Rabajoli (1996) Si utilizzano come dati di confronto anche i risultati ottenuti nell ambito del Progetto definitivoesecutivo ripristino danni alluvione 2000 redatto dall ing Capellino e dall'ing. Fornaca (limitatamente al torrente Banna).

19 17 CORSO D'ACQUA SUPERFICIE T= 100 anni T= 200 anni T. BANNA 42,80 73,34 81,49 R. BANNA PICCOLO 3,42 12,91 14,24 R. SECCO 1,20 7,23 7,98 R. ROBEIRANO 14,27 46,82 51,66 T. TRAVERSOLA 32,76 120,74 133, METODO RAZIONALE Con riferimento a quanto esposto al paragrafo 5.1 sulla base delle altezze di pioggia calcolate con le diverse curve di possibilità climatica disponibili si sono calcolate le portate al colmo nelle sezioni di interesse per diversi tempi di ritorno attraverso il metodo razionale Tempo di corrivazione I valori ottenuti applicando le diverse correlazioni esposte al paragrafo 6.1 sono riportati nella tabella seguente; in essa compaiono, per ogni bacino e per le sezioni di chiusura considerate, i valori calcolati con le diverse formule e il valore di progetto. Si evidenzia come sia stato valutato come tempo di corrivazione il valore più cautelativo ritenuto più realistico per ogni sottobacino.

20 18 RIO BANNA BANNA PICCOLO T.TRAVERS OLA RIO DEL CIMITERO FOSSO DI DUSINO RIO VERDE RIO D'ISOLABELLA Formula A monte della confluenz a con il Banna Piccolo A valle della confluenza con il Banna Piccolo A monte della confluenza con il rio Secco A monte della confluenza con il rio Banna Ponte della S.P. per Montafia Ponte della S.P. 19 Ponte della S.S. 10 A monte della confluenza con il rio Isolabella Ponte della SS 29 A monte della confluenza con il rio Verde Giandotti Ventura Pasini Valore di progetto TABELLA 7 - Tempi corrivazione alle sezioni di chiusura considerate Coefficienti di deflusso Per quanto riguarda il coefficiente di deflusso C, con riferimento alle tabelle riportate in precedenza, si è adottato per il settore collinare un unico valore per le diverse sezioni di chiusura considerate. Per la definizione di un valore di calcolo medio di tale parametro si è tenuto in conto la presenza diffusa della copertura boschiva per il settore collinare e la destinazione a coltivo, prato stabile e frutteto per le aree prossime alla pianura. Considerate le caratteristiche idrologiche, le condizioni di uso del suolo e le aree urbane percentualmente assai limitate rispetto alla superficie dei bacini si ritiene adeguato assumere per i corsi d acqua analizzati un valore del coefficiente di deflusso pari a 0, Altezze di pioggia Sulla base delle curve di possibilità climatica disponibili e del tempo di corrivazione medio definito in precedenza è possibile definire l altezza della pioggia di progetto. I valori ottenuti per ogni corso d acqua sono riportati nella tabella seguente.

21 19 RIO-SEZIONE DI CHIUSURA Cella Altezze di pioggia (mm) T=20 anni T=100 anni T=200 anni T=500 anni RIO BANNA - A monte della confluenza con il Banna Piccolo BG BG BG BG RIO BANNA - A valle della confluenza con il Banna Piccolo BG BG BG BG BG RIO BANNA - A monte della confluenza con il rio Secco RIO BANNA PICCOLO - A monte della confluenza con il rio Banna BG BG BG BG BF BG BG BG T. TRAVERSOLA - Ponte della S.P. per Montafia RIO DEL CIMITERO - Ponte della S.P. 19 RIO DI DUSINO - Ponte S.S. 10 RIO VERDE - A monte della confluenza con il rio Isolabella BG BH BH BH BH BH BG BH BE BF BF BF BF BF BG BG BG BG BG BG

22 20 BG BE RIO VERDE - Ponte della SS 29 BF BF BF BF BF BG BG BG BG BG BG BG BE BE BE RIO ISOLABELLA - A monte della confluenza con il rio Verde BE BE BF BF BG TABELLA 8 - Altezze di pioggia Valori di portata Con riferimento ai parametri caratteristici dei bacini definiti in precedenza, per i diversi tempi di ritorno e per le altezze di pioggia considerate, si ottengono per ogni corso d acqua considerato i risultati esposti nella seguente tabella. RIO-SEZIONE DI CHIUSURA Cella T=20 anni Portate (mc/s) T=100 anni T=200 anni T=500 anni RIO BANNA - A monte della confluenza con il Banna Piccolo RIO BANNA - A valle della confluenza con il Banna Piccolo BG BG BG BG BG

23 21 BG BG BG BG RIO BANNA - A monte della confluenza con il rio Secco RIO BANNA PICCOLO - A monte della confluenza con il rio Banna BG BG BG BG BF BG BG BG T. TRAVERSOLA - Ponte della S.P. per Montafia RIO DEL CIMITERO - Ponte della S.P. 19 RIO DI DUSINO - Ponte S.S. 10 BG BH BH BH BH BH BG BH BE RIO VERDE - A monte della confluenza con il rio Isolabella RIO VERDE - Ponte della SS 29 BF BF BF BF BF BG BG BG BG BG BG BG BE BF BF BF BF BF BG BG BG BG

24 22 BG BG BG BE BE BE RIO ISOLABELLA - A monte della confluenza con il rio Verde BE BE BF BF BG TABELLA 9 - Valori di portata 5.3. METODO S.C.S. Tale metodo è stato applicato ai bacini idrografici oggetto di studio per i quali è stato ritenuto un analisi più approfondita ai fini cautelativi e ad evidenziare lo schema idrologico complesso costituito dagli apporti di diversi sottobacini. Nel dettaglio sono stati infatti analizzati i sottobacini dei: - Torrente Banna nelle tre sezioni di chiusura in analisi - Rio Banna Piccolo nella confluenza con il Banna - Rio Verde e rio Isolabella. Si possono individuare due momenti fondamentali nell intero processo di trasformazione afflussi-deflussi: la determinazione della pioggia netta la trasformazione dello ietogramma di pioggia netta in idrogramma liquido alla sezione di chiusura. L acqua affluita in un bacino idrografico grazie ad un evento di precipitazione liquida va incontro ad un certo numero di possibili destinazioni: o una parte viene intercettata dalla vegetazione o da altri elementi naturali o artificiali che si trovano in superficie (quota A);

25 23 o o o o o una parte viene immagazzinata in piccoli invasi superficiali che si formano sul terreno quota B); una parte si infiltra nel sottosuolo rimanendo intrappolata nelle porosità e contribuendo a saturarle, così modificando la capacità di infiltrazione del terreno (quota C); una parte si infiltra in profondità, andando direttamente ad alimentare la falda acquifera (ma anch essa non contribuisce alla portata in chiusura) (quota D); una parte evapora, anche se generalmente durante una pioggia questo fenomeno è molto limitato a causa dell elevato tasso di umidità relativa dell aria (quota E); una parte scorre sul suolo e viene drenata dal reticolo idrografico, formando così il deflusso superficiale e dando il contributo fondamentale all idrogramma che verrà misurato in chiusura durante l evento pluviometrico (quota F). Il bilancio complessivo vede l afflusso P ridursi all afflusso netto: Pn = P A B C D E e quest ultimo contribuire in modo fondamentale alla portata in chiusura Q = Pn + Qb, dove Qb è il deflusso di base, già presente nel reticolo prima dell inizio dell apporto pluviometrico. L obiettivo iniziale è quindi ricostruire lo ietogramma di pioggia netto, cioè la pioggia che effettivamente rappresenta il contributo pluviometrico per la formazione della piena. A tal fine si è scelto di fare uso del metodo Curve Number dell U.S Soil Conservation Service (SCS-USDA, 1968), in quanto capace di tener conto globalmente, ed in modo quantitativo, mediante l indice CN, delle caratteristiche geologiche e di uso suolo del bacino. Nella sua formulazione originale, il metodo SCS-CN è orientato alla descrizione del fenomeno d invaso ed infiltrazione alla scala del singolo evento, ed è stato applicato con successo soprattutto su bacini di dimensioni inferiori ai km. A tal fine l indice CN, oltre che dipendere dalla geopedologia e dall uso del suolo, è funzione anche delle condizioni di umidità del suolo in prossimità dell evento, valore che viene fatto dipendere 1dalla quantità di pioggia caduta nei cinque giorni antecedenti (Antecedent Moisture Conditions AMC ).

26 24 Tabella 1 Condizioni di umidita del suolo (AMC) Si è fatto riferimento ai dati di CN indicati nella Direttiva sulla piena di progetto da assumere per le progettazioni e le verifiche di compatibilità idraulica del PAI, riportati nella seguente tabella: Tipologie di uso del suolo Tipo di suolo A B C D Suoli coltivati Pascoli Prati Boschi e foreste con copertura modesta Boschi e foreste con buona copertura dall erosione e sottobosco Aree a parco e di fruizione ricreativa: - con copertura erbacea superiore al 75% - con copertura erbacea dal 50 al 75% Aree commerciali (impermeabili per l 85%) Aree industriali (impermeabili per il 72%) Aree residenziali con percentuale media impermeabile: 65% % % % % Parcheggi, aree coperte (impermeabili) Strade: - asfaltate inghiaiate Prima di applicare i coefficienti CN(AMCII) ottenuti, deve essere stabilita la condizione di umidità antecedente l evento analizzato e situarsi in una delle condizioni AMC previste.

27 25 L eventuale trasformazione di CN(AMCII) in CN(AMCI) o CN(AMCIII) è facilmente attuabile tramite le seguenti relazioni empiriche: Nel presente studio, ci si è posti nelle condizioni più sfavorevoli (AMCIII), in modo da simulare l occorrenza di un evento intenso in condizioni di elevata saturazione del suolo. Il modello idrologico costruito si basa sulla caratterizzazione di ogni sottobacino attraverso il valore cautelativo di CN(III) pari a 85. Il calcolo distribuito della pioggia netta è stato effettuato tramite il software Hec-HMS 3.3, il quale separa uno ietogramma netto a partire da quello totale, applicando l equazione: Schematizzazione idrologica Di seguito viene illustrata e descritta la schematizzazione idrologica dei sistemi dei sottobacini in analisi. Ogni sottobacino è stato caratterizzato dalle caratteristiche morfometriche e di risposta ad un evento pluviometrico intenso. Il bacino del Torrente Banna è stato schematizzato in modo da poter rappresentare in maniera esaustiva le dinamiche ideologiche delle superfici contribuenti.

28 26 Figura 1 Schema idrologico - Bacino del torrente Banna (HEC-HMS) Gli elementi idrologici sono stati scelti al fine di quantificare le portate di piena alle sezioni di chiusura in analisi, in particolare essi sono: 1) Subbasin monte Banna Piccolo: sottobacino del t. Banna a monte della confluenza del Banna Piccolo 2) Banna Piccolo: bacino del Banna Piccolo 3) Confluen Banna-Banna Piccolo: sezione di chiusura del Banna a valle della confluenza con il Banna Piccolo 4) t. Banna: asta principale del t. Banna dalla confluenza con il Banna Piccolo fino alla confluenza con il Rio Secco 5) Subbasin monteconf Rio Secco: sottobacino del t. Banna a monte della confluenza del Rio Secco

29 27 6) Outlet: sezione di chiusura del bacino immediatamente a monte della confluenza del Rio Secco Nel caso del Rio Verde, si è ritenuto opportuno simulare il sistema di confluenza con il Rio Isolabella attraverso il seguente schema: Figura 2 Schema idrologico - Bacino del rio Verde (HEC-HMS) Gli elementi idrologici sono in questo caso: 1) Subbasin Verde monte conflue: sottobacino del rio Verde a monte della confluenza del rio Isolabella 2) Isolabella : bacino del rio Isolabella 3) Confluen Banna-Banna Piccolo: sezione di chiusura del bacino a valle della confluenza Ietogrammi di pioggia netta Per l applicazione dei modelli afflussi-deflussi è necessario fornire in input al programma lo ietogramma di progetto, rappresentativo dell afflusso efficace al bacino.

30 28 Utilizzando i parametri dedotti dalle linee segnalatrici di probabilità pluviometrica fornite dal PAI e riportate in tabella 4, è stato costruito uno ietogramma di progetto a blocchi alterni che descrive un evento pluviometrico di forte intensità. La sua durata, valutata sulla base dei tempi di corrivazione di progetto e dei tempi di ritardo dei diversi sottobacini, è stata fissata in modo cautelativo pari a 4,5 ore. L evento è stato analizzato in intervalli di 30 minuti con l ipotesi che la precipitazione sia uniformemente distribuita nello spazio Idrogramma di piena Il volume d acqua che defluirà nella sezione di chiusura è immediatamente ricavabile dagli ietogrammi ottenuti in precedenza, ma la portata che si genererà di conseguenza è condizionata da vari fattori. La variabilità spaziale e temporale della intensità di pioggia, così come delle caratteristiche geopedologiche e morfologiche del bacino, ha una notevole influenza sulla risposta del sistema. Nei modelli globali o concentrati, al reale ingresso i(x,y,t) variabile nel tempo e nello spazio, viene sostituito un ingresso non distribuito i(t) pari al valore medio spaziale. Il sistema modello deve essere tale da reagire ad un immissione uniformemente distribuita nello spazio, i(t), con una risposta q(t) che si accordi in maniera accettabile con quella del bacino reale sul quale la pioggia si verifica con una distribuzione spaziale. L idrogramma di piena o di progetto descrive il fenomeno di piena dovuto essenzialmente a quella parte di precipitazione (pioggia netta), che non essendosi infiltrata dà luogo allo scorrimento sui versanti (scorrimento superficiale) e quindi raggiunge la rete idrografica. Il volume di controllo con cui si identifica il bacino si riduce a quello che comprende la rete idrografica ed ha base coincidente con la superficie del suolo. Di seguito vengono riportati i risultati della trasformazione afflussi-deflussi, fornendo maggiori dettagli grafici per la portata di progetto con tempo di ritorno di 200 anni.

31 29 Torrente Banna Figura 3 Risultati Torrente Banna - T= 20 anni Figura 4 Risultati Torrente Banna - T= 200 anni Figura 5 Risultati Torrente Banna - T= 500 anni

32 30 Depth (MM) Subbasin "Subbasin monte Banna Piccolo" Results for Run "Qt,200" 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Flow (M3/S) :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 10Oct2010 Run:Qt,200 Element:SUBBASIN MONTE BANNA PICCOLO Result:Precipitation Run:QT,200 Element:SUBBASIN MONTE BANNA PICCOLO Result:Precipitation Loss Run:Qt,200 Element:SUBBASIN MONTE BANNA PICCOLO Result:Outf low Run:QT,200 Element:SUBBASIN MONTE BANNA PICCOLO Result:Basef low Depth (MM) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Subbasin "Banna Piccolo" Results for Run "Qt,200" 20 Flow (M3/S) :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 10Oct2010 Run:Qt,200 Element:BANNA PICCOLO Result:Precipitation Run:QT,200 Element:BANNA PICCOLO Result:Precipitation Loss Run:Qt,200 Element:BANNA PICCOLO Result:Outf low Run:QT,200 Element:BANNA PICCOLO Result:Basef low

33 31 60 Junction "Confluen Banna-Banna Piccolo" Results for Run "Qt,200" Flow (M3/S) :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 10Oct2010 Run:Qt,200 Element:CONFLUEN BANNA-BANNA PICCOLO Result:Outf low Run:Qt,200 Element:SUBBASIN MONTE BANNA PICCOLO Result:Outf low Run:Qt,200 Element:BANNA PICCOLO Result:Outf low 70 Junction "Outlet" Results for Run "Qt,200" Flow (M3/S) :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 10Oct2010 Run:Qt,200 Element:OUTLET Result:Outf low Run:Qt,200 Element:T. BANNA Result:Outf low Run:Qt,200 Element:SUBBASIN MONTECONF RIO SECCO Result:Outf low

34 32 Rio Verde Figura 6 Risultati rio Verde - T= 20 anni Figura 7 Risultati rio Verde - T= 200 anni Figura 8 Risultati rio Verde - T= 500 anni

35 33 Subbasin "Subbasin Verde monte conflue" Results for Run "Qt,200 anni" Depth (MM) Flow (M3/S) 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2, :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 10Oct2010 Run:Qt,200 anni Element:SUBBASIN VERDE MONTE CONFLUE Result:Precipitation Run:QT,200 ANNI Element:SUBBASIN VERDE MONTE CONFLUE Result:Precipitation Loss Run:Qt,200 anni Element:SUBBASIN VERDE MONTE CONFLUE Result:Outflow Run:QT,200 ANNI Element:SUBBASIN VERDE MONTE CONFLUE Result:Baseflow Depth (MM) Flow (M3/S) 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2, Subbasin "Isolabella" Results for Run "Qt,200 anni" 0 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 10Oct2010 Run:Qt,200 anni Element:ISOLABELLA Result:Precipitation Run:QT,200 ANNI Element:ISOLABELLA Result:Precipitation Loss Run:Qt,200 anni Element:ISOLABELLA Result:Outf low Run:QT,200 ANNI Element:ISOLABELLA Result:Baseflow 120 Junction "Outlet" Results for Run "Qt,200 anni" Flow (M3/S) :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 10Oct2010 Run:Qt,200 anni Element:OUTLET Result:Outf low Run:Qt,200 anni Element:SUBBASIN VERDE MONTE CONFLUE Result:Outflow Run:Qt,200 anni Element:ISOLABELLA Result:Outf low

36 PORTATE DI PROGETTO Sulla base delle considerazioni svolte ai punti precedenti nella tabella seguente si mettono a confronto i valori di portata di progetto ottenuti attraverso i due metodi. RIO-SEZIONE DI CHIUSURA Portate (mc/s) Metodo T=20 anni T=200 anni T=500 anni RIO BANNA - A monte della confluenza Metodo razionale con il Banna Piccolo S.C.S RIO BANNA - A valle della confluenza con Metodo razionale il Banna Piccolo S.C.S RIO BANNA - A monte della confluenza Metodo razionale con il rio Secco S.C.S RIO BANNA PICCOLO - A monte della Metodo razionale confluenza con il rio Banna S.C.S RIO VERDE - A monte della confluenza Metodo razionale con il rio Isolabella S.C.S RIO VERDE - Ponte della SS 29 Metodo razionale S.C.S RIO ISOLABELLA - A monte della Metodo razionale confluenza con il rio Verde S.C.S Per il T. Banna, il R. Banna Piccolo, il R. Verde e il R. Isolabella, sono state condotte valutazioni attraverso il metodo razionale e il metodo S.C.S.. Si rileva come mentre per la portata con tempo di ritorno di 20 anni, i due metodi conducono a grandezza molto prossime, per le portate con tempi di ritorno di 200 e 500 anni, il metodo S.C.S. conduce a valori maggiori. Di conseguenza come dati di portata di progetto sono stati assunti quelli ottenuti attraverso il metodo S.C.S., che descrivono uno scenario più gravoso e cautelativo. Per il Torrente Traversola, il rio del Cimitero e il Fosso di Dusino, come portata di progetto è stata assunta la media dei valori ottenuti attraverso il metodo razionale per ogni cella PAI in cui ricadono i bacini.