INQUADRAMENTO GENERALE DEL BACINO...

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2 I N D I C E 1. INQUADRAMENTO GENERALE DEL BACINO DESCRIZIONE DEL BACINO DEL TORRENTE DORA DI MELEZET PARAMETRI MORFOMETRICI, GEOMETRICI E IDROGRAFICI ELABORAZIONE DEI VALORI DI PORTATA DI MASSIMA PIENA, ANALISI CLIMATICA ED IDROLOGICA DETERMINAZIONE DELLA PORTATA DI MASSIMA PIENA LA CURVA DI PROBABILITÀ PLUVIOMETRICA DELL AUTORITÀ DI BACINO IL METODO RAZIONALE CONCLUSIONI PORTATA AL COLMO TRASPORTO SOLIDO ANALISI DEI DATI RELAZIONE IDRAULICA PREMESSA VERIFICA DELLE SEZIONI IDRAULICHE VERIFICA DELLA SEZIONE DI PROGETTO

3 1. INQUADRAMENTO GENERALE DEL BACINO 1.1. DESCRIZIONE DEL BACINO DEL TORRENTE DORA DI MELEZET Il torrente Dora di Melezet nasce dal versante Sud-Est del massiccio del Monte Thabor ad una quota di circa m.3200 s.l.m. Il bacino che sottende il torrente in corrispondenza della sezione di chiusura considerata in corrispondenza della fontana Giolitti è suddivisibile in tre sottobacini: - il primo costituito in sinistra orografica da quello del torrente Rho; - il secondo costituito dall insieme dei due bacini della comba della Gorgia e del Curguas, in destra orografica; - il terzo bacino, il più considerevole, è costituito da quella della Valle stretta che si estende in territorio Francese sino al massiccio del Monte Thabor. Alla sezione di chiusura considerata il bacino presenta dunque una superficie di complessivi Kmq circa per una lunghezza dell asta principale prolungata allo spartiacque di 16.5 km. L altezza media del bacino risulta di 2000 m. slm. L altezza della sezione di chiusura considerata è di 1250 m. slm PARAMETRI MORFOMETRICI, GEOMETRICI E IDROGRAFICI Per un adeguato inquadramento delle caratteristiche del bacino in esame vengono nel seguito forniti alcuni parametri e curve caratteristiche del bacino stesso. I dati per i calcoli dei parametri morfometrici e geometrici derivano dall analisi dettagliata della cartografia CTR a scala 1: in base alla quale si sono perimetrale le superfici e si sono effettuate le misurazioni di lunghezza e perimetrali

4 Coefficienti di forma Caratterizzano in maniera sintetica le caratteristiche del bacino. A partire dai dati morfometrici, si sono calcolati: Rapporto di circolarità: area del bacino rapportata al cerchio di uguale perimetro R c = 4S/ P 2 = 0.05 Con S superficie in km 2 e P perimetro in km. S= 84,70 Kmq P= 44,116 Km Coefficiente di uniformità: rapporto tra il perimetro P e la circonferenza di uguale area S R u = P/2 S =

5 2. ELABORAZIONE DEI VALORI DI PORTATA DI MASSIMA PIENA, ANALISI CLIMATICA ED IDROLOGICA La determinazione della portata di massima piena di un corso d'acqua in una assegnata sezione richiede di conoscere l esatto bilancio idrologico del bacino imbrifero sotteso, tenendo conto di un periodo di tempo generalmente molto breve (alcune ore o al massimo pochi giorni) e di una serie di condizioni iniziali ed al contorno numerose e talvolta di difficile determinazione. Tale bilancio dovrebbe essere valutato per tutti i fenomeni di piena prevedibili, nell'ipotesi di conoscere a priori la distribuzione e l'intensità dei deflussi. Date le difficoltà intrinseche ad effettuare un rigoroso bilancio idrologico sono state definite da tempo delle metodologie sufficientemente attendibili per determinare dei valori di portata di riferimento utili per i dimensionamenti idraulici delle opere o le verifiche da effettuare. In sostanza, la mancanza d osservazioni dirette di portata nel bacino considerato rende indispensabile il ricorso a metodi indiretti per la valutazione delle portate di progetto. I metodi d uso corrente sono riconducibili a due gruppi: metodi deterministici che individuano la portata in funzione della precipitazione d assegnata durata e probabilità (per esempio, il metodo razionale); modelli concettuali «afflussi-deflussi» per la determinazione dell idrogramma conseguente ad assegnate precipitazioni in funzione di parametri morfometrici del bacino, di dati sulla copertura vegetale e sulle caratteristiche del suolo. L indagine idrologica prevede di fornire portate d assegnata probabilità alla sezione di chiusura dei sottobacini. Pertanto la metodologia adottata per la valutazione della portata di massima piena nella sezione in esame prevede l'elaborazione dei dati disponibili mediante l'impiego di metodi concettualmente molto diversi tra loro. Tale scelta è dettata dal fine di stimare il valore di massima piena dal confronto critico dei risultati ottenuti

6 1.3. DETERMINAZIONE DELLA PORTATA DI MASSIMA PIENA Per la determinazione delle portate di massima piena si sono utilizzati alcuni diversi metodi di calcolo e successivamente si è operata la scelta in base al raffronto critico dei risultati ottenuti. I metodi presi in considerazione sono: Elaborazioni di tipo deterministico effettuate secondo il metodo razionale a partire dalle curve di possibilità pluviometrica proposte dall Autorità di Bacino, o, in alternativa, dalle precipitazioni dedotte secondo il metodo TCEV proposto dalla Regione Piemonte. Modello fisico afflussi/deflussi mediante l applicazione di codici di calcolo sviluppati dall Hydrologic Engineering Center U.S. Army Corp Il primo fa riferimento ad un modello fisico afflussi/deflussi deterministico sia pure di tipo semplificato, il secondo è un modello fisico ad afflussi/deflussi completo. Ancora prima di entrare nei dettagli dei singoli metodi occorre precisare che i tempi di ritorno scelti risultano pari a 100, 200 e 500 anni. Sono stati considerati questi tre valori poiché al primo fanno riferimento un gran numero di formulazioni empiriche nonché la tabella 7.16 del PS45 redatto dall Autorità di Bacino per la non interferenza o la messa in sicurezza delle infrastrutture primarie, il secondo è un valore intermedio sufficientemente significativo, mentre il terzo è un valore di riferimento tipico in caso di opere che richiedono un massimo livello di protezione per le quali una rottura, o un non corretto funzionamento comporti seri rischi di vite umane. Inoltre i valori di tempo di ritorno di 200 e 500 anni sono quelli utilizzati per il calcolo dei valori di piena sulla base dei quali sono state tracciate le fasce fluviali del Piano Stralcio redatto dall Autorità di Bacino, valide per i corsi d acqua principali LA CURVA DI PROBABILITÀ PLUVIOMETRICA DELL AUTORITÀ DI BACINO Con riferimento al Piano Stralcio per l Assetto Idrogeologico, in particolare alla Direttiva sulla piena di progetto da assumere per le progettazioni e le verifiche di compatibilità idraulica, ai fini dell'individuazione dei parametri progettuali di assetto idrogeologico ed idraulico del bacino in esame, sono state desunte le curve di probabilità pluviometrica che verranno utilizzate sia per la determinazione dei valori di portata attraverso il metodo razionale, che per il metodo afflussi deflussi. Tali curve trovano giustificazione da indagini storiche regolarizzate relative a singole stazioni di misura, successivamente aggregate ai bacini pluviometrici omogenei in considerazione - 5 -

7 delle caratteristiche morfologiche delle zone esaminate, in relazione alla determinazione dei parametri caratteristici della curva di possibilità climatica funzionale al calcolo del volume di piena. La curva assume pertanto la forma seguente: h = a t n dove: h = rappresenta l'altezza di precipitazione espressa in mm t = rappresenta la durata della precipitazione espressa in giorni a ed n = rappresentano parametri corrispondenti alle caratteristiche pluviometriche. Per la stazione di misura di Bardonecchia la curva di probabilità pluviometrica riportata nella tabella 1 allegata alla Direttiva sopracitata riporta i seguenti valori: Stazione di misura T = 20 anni T = 100 anni T = 200 anni T = 500 anni a n a n a n a n 1372 Bardonecchia Ove "T" rappresenta il tempo di ritorno. L allegato 3 alla suddetta direttiva riporta infine i parametri da adottare in funzione della discretizzazione del bacino considerato in base e ad un reticolo di 2 km per lato : Nella pagina seguente è riportata la sovrapposizione del bacino considerato al reticolo idrografico

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9 Ai fini della determinazione del valore Sono state considerate 14 celle che sono interamente ricadenti nel bacino considerato. Ai fini del calcolo del valore della massima precipitazione da utilizzare si è scelto di considerare il valore medio di quelli calcolati per le singole celle che sono riportati nella tabella riportata nella pagina seguente

10 CALCOLO DELLA PRECIPITAZIONE MASSIMA CON TEMPO DI RITORNO ASSEGNATO CELLA E102 E102 F102 F102 G102 G102 H102 H102 F103 F103 G103 G103 H103 H103 I103 I103 G104 G104 H104 H104 I104 I104 J104 J104 I105 I105 J105 J105 T ritorno (anni) a 23,86 26,35 24,01 26,53 24,18 26,73 24,38 26,95 24,37 26,92 24,44 27,01 24,52 27,11 24,61 27,22 24,53 27,11 24,63 27,23 24,77 27,4 25,04 27,71 25,79 28,57 26,00 28,82 n 0,472 0,471 0,473 0,472 0,473 0,472 0,473 0,472 0,472 0,471 0,473 0,472 0,474 0,473 0,475 0,474 0,475 0,474 0,476 0,475 0,478 0,477 0,48 0,479 0,478 0,477 0,481 0,478 tempo di progetto=tempo di corrivazione (h) 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 Valore della curva di probabilità pluviometrica della cella al tempo di ritorno T - h mm 38,86 42,87 39,14 43,20 39,42 43,53 39,74 43,89 39,69 43,79 39,84 43,99 40,01 44,19 40,20 44,42 40,07 44,24 40,28 44,48 40,59 44,85 41,12 45,45 42,26 46,77 42,74 47,23 Superficie del bacino S (kmq) 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 84,7 Lunghezza dell'asta L (km) 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 Altitudine media del bacino Hm (m) Quota sezione chiusura h (m) Tempo di corrivazione - Tc (h) 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 2,81 Coefficiente di deflusso - C 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Portata massima - Qc (mc/s) 162,67 179,46 163,86 180,87 165,02 182,24 166,39 183,74 166,15 183,34 166,80 184,15 167,52 185,02 168,30 185,96 167,76 185,21 168,62 186,22 169,92 187,77 172,13 190,29 176,92 195,79 178,92 197,71 Qc medio (t rit. 200 anni) (mc/s) 168,641 Qc medio (t rit. 500 anni) (mc/s) 186,

11 1.5. IL METODO RAZIONALE Sulla base delle curve individuate, la determinazione della portata di massima piena é stata condotta anche mediante l'adozione del modello cinematico o di corrivazione, per quanto attiene la trasformazione degli afflussi meteorici nel fenomeno di formazione della piena. Come noto, il modello si basa sulle seguenti ipotesi di linearità del modello fisico: la formazione della piena risulta essenzialmente legata ad un fenomeno di trasferimento della massa liquida; ogni particella d'acqua presenta un movimento sulla superficie del bacino tributario invariabile nel tempo che risulta legato esclusivamente alla posizione assunta dalla particella medesima; ogni particella d'acqua nel proprio moto di trasferimento lungo il bacino non risulta influenzata dalla presenza di altre particelle; la portata si ottiene quale somma dei contributi elementari delle singole particelle precipitate che nello stesso istante si trovano nella sezione di chiusura considerata. Tale assunzione deriva dalla analisi delle caratteristiche orografiche e morfologiche del bacino che presenta conformazioni tali da rendere trascurabili gli effetti di invaso mentre appaiono evidenti condizioni (pendenze, conformazioni degli alvei) simulabili con l'approccio cinematico. Il modello assunto a base progettuale per la determinazione della portata di piena individua come durata critica della precipitazione quella corrispondente ad un tempo pari a quello di corrivazione. La determinazione di tale tempo caratteristico del bacino può essere effettuata, per bacini con caratteristiche analoghe a quelle in esame, mediante l'utilizzo della formulazione di Giandotti: S L Tc 4 15, 08, ( H h) ( ore) dove. S = rappresenta l'estensione del bacino in Km², (in corrispondenza di ogni sezione di chiusura)

12 L H h = rappresenta la lunghezza dell'asta principale in km, nel caso del sottobacino considerato. = rappresenta l'altitudine media del bacino imbrifero sotteso, espresso in m s.l.m. = rappresenta la quota della sezione considerata Il valore di Tc risulta quindi essere pari a 2.81 h Il calcolo della portata di piena deriva dalla seguente formulazione: dove: Q max C h S T c C i = coefficiente di deflusso relativo all area sottesa dalla sezione di chiusura analizzata. (assunto pari a 0.5 per tutti i sottobacini studiati) h i S i = altezza di pioggia, relativa all area omogenea considerata, per un tempo t = tc = superficie del bacino in Km² relativa all area considerata 1.6. CONCLUSIONI PORTATA AL COLMO Ai fini della verifica idraulica si ritiene cautelativo e corretto utilizzare il valore di portata massima al colmo calcolato con il metodo razionale, utilizzando le curve di possibilità climatica dell Autorità di Bacino e considerando il valore medio tra quelli calcolati per le singole celle Q C ( 200 anni) = 168,641 mc/sec Il valore del coefficiente udometrico è pari a u 200 = Q C ( 200 anni) / S = 168,641/84,7 = 1,99 mc / s*kmq in accordo con I valori rilevati in studi su bacini limitrofi con simili caratteristiche

13 1.7. TRASPORTO SOLIDO Si rileva che le formule di tipo empirico di Smart e Jaggi oppure di Schocklitsch, applicate a bacini analoghi forniscano dati che sottostimano la portata. Si ricavano dati dell ordine dell 1 o 2% rispetto alla portata fluida. Questi valori sono scarsamente cautelativi e quindi, vista la tipologia di opera e considerate le caratteristiche del bacino, si considera cautelativo, al fine di determinare l altezza massima del tirante idraulico, incrementare la portata al colmo di un valore pari al 15% e quindi si assume che la portata di calcolo per la verifica delle sezioni idrauliche sia Q C - CALC ( 200 anni) = 168,641*1,15 = 193,937 mc/sec 1.8. ANALISI DEI DATI I valori così ottenuti sono stati confrontati con quelli ricavati dallo studio idraulico finalizzato all individuazione delle aree sondabili nel territorio del comune di Bardonecchia a supporto degli elaborati di PRGC redatto nell anno 2008 dall ing. Martina. All interno della Relazione idraulica e idrologica si prende a riferimento la sezione di chiusura C9, posta sulla Dora di Melezet a monte della confluenza del torrente Frejus e quindi nel tratto che riguarda il sito in esame. Con utilizzo del modello afflussi-deflussi viene definita per tale sezione una portata con tempo di ritorno 200 anni: TR ( 200 anni) = 169 mc/sec Il valore è coincidente con quello ricavato nella presente relazione. Ad ulteriore comprova della attendibilità dei risultati ottenuti si sono confrontati i valori con quelli disponibili o ricavati da studi su bacini limitrofi ed analoghi a quello in esame. - I dati forniti dall autorità di bacino relativi alle portate di piena per il fiume Dora Riparia, di cui il torrente Dora di Melezet costituisce il ramo più a monte, misurati a Susa, in corrispondenza di una sezione di chiusura con un bacino avente una superficie pari a 844 Kmq, riportano una portata di 410 mc/sec con tempi di ritorno di 200 anni e quindi con un coefficiente udometrico pari a 0,49 mc / s*kmq

14 - I valori riportati dall Università di Torino (DEIAFA) nell ambito dello studio verifica del nodo idraulico di Cesana Torinese (febbraio 2001) riportano per un tempo di ritorno di 200 anni, un valore di Qc = 228,05 su un bacino di 157 Kmq e quindi con un coefficiente udometrico pari a 1,45 mc / s*kmq - La Relazione Idrologico Idraulica relativa all intervento sulla SP 215 del Sestriere ricostruzione del ponte sul torrente Ripa al Km (aprile 2009) riporta per un bacino complessivo delle dimensioni di 143 Kmq, con tempo di ritorno di 200 anni, una portata al colmo pari a Qc = 239,56 e quindi un valore del coefficiente udometrico pari a 1,67 mc / s*kmq. Sempre dal medesimo studio per il sottobacino principale del torrente Ripa, avente una dimensione di 87,25 kmq e caratteristiche geomorfologiche assolutamente analoghe al bacino oggetto di studio, si ricava un tempo di corrivazione pari a 2,81 h (pari a quello calcolato per il bacino in progetto) e si ottiene una portata al colmo, con tempo di ritorno 200 anni pari a Qc = 150,164 e quindi con un coefficiente udometrico pari a 1,72 mc / s*kmq. Valore inferiore a quello ottenuto per il bacino in progetto

15 3. RELAZIONE IDRAULICA 3.1. PREMESSA - Nel seguito si riporta la valutazione della capacità idraulica delle sezioni di alveo del torrente Dora di Melezet esaminata per un tratto dlla lunghezza complessiva di ml. 130 Dci cui m. 100 a monte dell attraversamento in progetto e m. 30 a valle del medesimo. In questo tratto la pendenza rilevata del fondo alveo è del 1.86 %; l alveo è completamente addossato al versante in sponda destra mentre in sponda sinistra è presente una continua difesa spondale in massi. Le portate utilizzate ai fini della verifica idraulica delle sezioni sono: T r200 = Q C ( 200 anni) = 168,641 mc/sec = 169 mc/sec T r200+solido = Q C - CALC ( 200 anni) = 168,641*1,15 = 193,937 mc/sec = 194 mc/sec 4. VERIFICA DELLE SEZIONI IDRAULICHE Relativamente alla verifica delle sezioni idrauliche, si specifica che sono adottate le seguenti condizioni al contorno: - Condizione a monte: pendenza del fondo 0,019 - Condizione a valle: pendenza del fondo 0,025 - Scabrezza secondo Manning: 0,

16 River = Dora Reach = 1 RS = Station (m) Legend WS Tr200+solido WS Tr200 Ground Bank Sta Elevation (m)

23 - Nel seguito si riporta il profilo idraulico ricavato

24 - la tabella riepilogativa dei dati riguardanti le sezioni Relativamente alla sezione 3, che è quella in cui viene inserita la passerella in progetto, si ottiene che la superficie del pelo libero calcolato e riferito alla portata Tr 200+solido è alla quota di m 0.98 rispetto al sistema di riferimento adottato VERIFICA DELLA SEZIONE DI PROGETTO Ai fini della determinazione del franco idraulico da adottare per la progettazione dell intradosso della struttura in progetto, in virtù della velocità del fluido nella sezione di progetto ( 6 m/sec) si deve considerare il valore pari a 0.50 l altezza cinetica. Dalla tabella precedente, per la sezione 3 con valori di portata : tr200 + solido: franco uguale o maggiore a 1/2v2/2g ovvero ½ x 6,88 / (2 x 9.8) = 1,207 metri

25 tr200: franco uguale o maggiore a 1/2v2/2g ovvero ½ x 6,56 / (2 x 9.8) = 1,097 metri si considera l ipotesi più cautelativa e si assume il valore pari a 1,21 metri Per la verifica il franco idraulico tra l intradosso della struttura ed il livello della superficie di massima piena (Tr 200+solido) deve essere mantenuto per almeno i 2/3 della luce dell impalcato. Nella sezione di progetto si verifica che la luce dell impalcato è pari a m e quindi i suoi 2/3 misurano m La parte di impalcato che mantiene il franco idraulico calcolato misura m Per quanto riguarda la parte di fondazione che spicca dal terreno per raggiungere il piano di calpestio in progetto si esprimono le seguenti considerazioni in virtù della verifica delle sezioni idrauliche e dello stato di fatto dei luoghi. Si nota infatti che, a monte della sezione di progetto, già a partire dalla sezione 6, la portata di riferimento tende ad esondare in sponda sinistra. La sezione 6 è ubicata a circa 80 metri a monte rispetto a quella di progetto. Il livello della superficie libera dalla portata tende successivamente ad abbassarsi rispetto a quello della sponda sinistra ma rimane sempre superiore a questo. In sponda destra è vincolato dal versante. L area del piazzale da cui si diparte la passerella è quindi teoricamente esondabile considerando la (Tr 200+solido). Tuttavia si deve rilevare che la parte che fuori esce dal terreno per raggiungere il piano di calpestio della passerella, è protetta dal fabbricato esistente a monte, posto a circa metri di distanza. La rampa di accesso alla passerella, nel senso del flusso è ubicata centralmente rispetto ad esso. Il fabbricato ha le dimensioni in pianta di m. 20*8 ed un altezza di m. 4 circa. A valle della passerella in progetto, a delimitare il piazzale, esiste un muretto di recinzione cieco per circa 50 cm a partire dal piano del piazzale e per tutta la larghezza dello stesso

26 Queste considerazioni portano a considerare del tutto trascurabile l ostacolo al flusso rappresentato dalla rampa di accesso alla passerella. Comunque al fine di minimizzare tale ostacolo si è progettata la passerella con un raggio di curvatura tale da minimizzare tale altezza pur dovendo mantenere il franco idraulico di progetto. Considerando la velocità del flusso e le condizioni sopra richiamate non si può certo considerare la riduzione dell invaso determinata da tale volume im progetto. La presenza delle difese spondali lungo entrambe le sponde permette di eliminare il rischio di scalzamento relativamente alle fondazioni della passerella. La passerella sarà appoggiato su plinti di fondazione a loro volta fondati su pali fino ad incontrare il sub-strato e quindi in modo da non interessare le difese spondali esisnteti sia in destra che in sinistra orografica