Autorità di Bacino Interregionale del Fiume Fiora PIANO DI ASSETTO IDROGEOLOGICO

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1 REGIONE TOSCANA REGIONE LAZIO Autorità di Bacino Interregionale del Fiume Fiora PIANO DI ASSETTO IDROGEOLOGICO Legge 18 maggio 1989 n. 183 art. 17 comma 6 - ter, Legge 3 agosto 1998 n. 267 modificata con Legge 13 luglio 1999 n. 226 e Legge 11 dicembre 2000 n. 365 ALLEGATO 2.1 Studi relativi alla delimitazione delle aree a diversa probabilità di inondazione RELAZIONE Il Presidente del Comitato Istituzionale Assessore Angelo Bonelli Il Segretario Generale Dott. Ing. Francesco Pistone

2 Regione Toscana Regione Lazio AUTORITA DEL BACINO INTERREGIONALE DEL FIUME FIORA Segretario Generale: Ing. M. D Alfonso Dr. Geol. S. Mirri e G. Montini Individuazione e perimetrazione delle aree a rischio idrogeologico ai sensi dell art.1 del D.L. 180/98 e successive modificazioni PERIMETRAZIONE delle AREE ESONDABILI Supporto Tecnico: Elaborazioni e verifiche idrauliche Autorità dei Bacini Regionali del Lazio Segretario Generale. Ing. R. Besson Resp. Uff. Studi e Docum.:Ing. P.Lupino Collab.: Ingg. M.R. Di Lorenzo e G. Falco, Arch. A.Bianchini, Geom. A. Graziani Supervisione modelli idraulici Roma, Ottobre 1999

3 Regione Toscana Regione Lazio AUTORITA DEL BACINO INTERREGIONALE DEL FIUME FIORA Segretario Generale: Ing. M. D Alfonso Dr. Geol. S. Mirri e G. Montini Individuazione e perimetrazione delle aree a rischio idrogeologico ai sensi dell art.1 del D.L. 180/98 e successive modificazioni PERIMETRAZIONE delle AREE ESONDABILI RELAZIONE Supporto Tecnico: Elaborazioni e verifiche idrauliche Autorità dei Bacini Regionali del Lazio Segretario Generale. Ing. R. Besson Resp. Uff. Studi e Docum.:Ing. P.Lupino Collab.: Ingg. M.R. Di Lorenzo e G. Falco, Arch. A.Bianchini, Geom. A. Graziani Supervisione modelli idraulici

4 Indice Premessa Generalità Caratteristiche geomorfologiche del bacino Attività di indagine e studio eseguite in passato Riferimenti normativi Metodologia generale Generalità Analisi delle precipitazioni intense Analisi degli eventi di piena storici Modello idrologico utilizzato Conclusioni: risultati del modello e confronto con altri valori di portata Modello idraulico utilizzato Analisi degli idrogrammi di piena Confronto tra le portate determinate con il modello idrologico dello studio V.A.M.S. ed il modello idraulico del D.H.I Aree inondabili del Fiume Fiora Aree inondabili del Fosso Timone 22

5 Premessa L intesa stipulata tra la Regione Toscana e la Regione Lazio disciplina lo svolgimento delle funzioni amministrative relative alle opere idrauliche ed alle risorse idriche nell ambito del bacino idrografico del fiume Fiora, in virtù dell art. 15 della legge n 183 del recante Norme per il riassetto organizzativo e funzionale della difesa del suolo. L intesa è stata approvata rispettivamente dal Consiglio Regionale della Regione Toscana con delibera n 74 del e dalla Giunta Regionale della Regione Lazio con delibera n 2507 del In virtù del potere di tale intesa il Comitato Istituzionale dell Autorità di Bacino Interregionale del Fiume Fiora ha stabilito un Programma di lavoro per la formazione del piano stralcio di bacino per l assetto idrogeologico - art.1 D.L. 180/98 convertito in L. 267/98 con successive modifiche ed integrazioni (art. 9 del D.L. n 132 del ), ed approvato dalla stessa Autorità con delibera n 7 del Il programma di lavoro prevede la delimitazione delle aree a rischio idraulico e tra queste la delimitazione delle aree a diversa probabilità di inondazione, con l individuazione delle aree soggette ad inondazione secondo i termini stabiliti dall Atto di indirizzo con decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri del 29 Settembre Inoltre prevede la delimitazione delle aree a rischio di inondazione ai sensi dell art.1 comma 1 del D.L.180/98 e lo schema di misure di salvaguardia ai sensi dell art. 17 comma 6 bis della legge 183/89, con l individuazione e la perimetrazione delle aree a rischio idrogeologico elevato R3 e molto elevato R4, e degli eventuali interventi necessari per la mitigazione o rimozione del rischio stesso. Il presente lavoro costituisce la presentazione della metodologia applicata per la delimitazione delle fasce idrauliche di esondazione del fiume Fiora, calcolate mediante l applicazione di modelli idrologici ed idraulici e redatte a cura dell ufficio Piani e Programmi dell Autorità dei Bacini Regionali del Lazio in base ad un accordo stabilito in seno al Comitato Istituzionale dell Autorità di Bacino Interregionale del Fiume Fiora e nell ambito delle attività previste nel sopra accennato programma. 3_Relazione_ultima_v2.doc 1

6 1. ASPETTI GENERALI DEL BACINO 1.1. Generalità Il bacino fiume Fiora si estende tra le Provincie di Grosseto e Siena in Toscana e la Provincia di Viterbo nel Lazio, interessando i territori indicati nella tabella 1. Il fiume nasce alle pendici del monte Amiata dalla confluenza di una serie di fossi e corsi d'acqua di non notevole importanza. Dopo il centro abitato di Santa Fiora, il fiume presenta un andamento medio per circa 80 km orientato in direzione Nord-Sud sino alla foce nel mar Tirreno nei pressi di Montalto di Castro (VT). Tabella 1 Bacino del fiume Fiora Ripartizione amministrativa (VAMS, 1992) Regione Provincia Comune S (kmq) % Abbadia S. 1,9 0,21 Salvatore Siena Piancantastagnio 6,8 0,81 Castel del Piano 0,6 - Arcidosso 3,7 0,51 Santa Fiora 62,9 7,61 Toscana Roccalbegna 5,3 0,71 Grosseto Samprugnano 38,5 4,71 Castell'Azzara 32,5 3,91 Sorano 109,6 13,31 Manciano 58,0 7,01 Pitigliano 102,9 12,51 422,7 51,21 Valentano 37,0 4,5 Latera 22,6 2,8 Ischia di Castro 104,7 12,7 Lazio Viterbo Farnese 53,0 6,4 Cellere 32,0 3,9 Canino 109,0 13,2 Montalto 44,0 5,3 402,3 48,8 Totale 825,0 100,0 3_Relazione_ultima_v2.doc 2

7 1.2. Caratteristiche geomorfologiche del bacino Il bacino ha un estensione di 825 kmq, e la sua caratteristica peculiare è la spiccata asimmetria fra i due versanti che, molto vistosa dall'abitato di Sorano in poi, mostra quello destro molto limitato e quello sinistro molto più esteso. Gli affluenti in destra sono costituiti quindi da brevi e scoscesi fossi o compluvi naturali aventi sottobacini di modesta superficie, mentre quelli in sinistra sono costituiti da corsi d'acqua di una certa rilevanza aventi un ben preciso reticolo idrografico e con bacini ben definiti. Tra questi ultimi, ricadono gli affluenti maggiori del fiume Fiora tra cui il fiume Lente, il fosso Olpeta e il fosso Timone, la cui estensione viene riportata in tabella 2. Dal punto di vista clivometrico, nel bacino si ha una preponderanza di terreni poco acclivi di cui il 45% della superficie ha pendenze non superiore al 10%. Tabella 2 Affluenti del Fiume Fiora Affluente Affluenti principali S (kmq) L (km) Fiume Lente F.sso Meleta F.sso Lorentino F.sso Puzzone F.sso Olpeta F.sso Ragaiano F.sso della Faggeta F.sso S. Paolo F.sso Timone F.sso Canestraccio Attività di indagine e studio eseguite in passato Numerose sono le indagini eseguite in passato come lo studio condotto dalla V.A.M.S. nel 1992 Piano di bacino del fiume Fiora, lo studio condotto dal Consorzio di Bonifica della Maremma Etrusca - Tarquinia nel 1991 Impianto di irrigazione di un comprensorio in destra del fiume Fiora a nord di Montalto di Castro (VT), lo studio condotto dall ENEL nel 1993 Calcolo delle onde di piena artificiali a valle della Diga del Vulci (GR), lo studio condotto dall E.R.S.A.L. nel 1992 Effetti delle piene artificiali, connesse a manovre degli organi di scarico verificatesi in passato, tendenti ad individuare il profilo dell onda di piena artificiale a valle dello sbarramento del fosso Timone. Fra tutti, lo studio eseguito dalla V.A.M.S. risulta il più completo, essendo stato articolato in due fasi, una conoscitiva ed una propositiva, quest ultima atta ad individuare le problematiche per definire le azioni di intervento. Nella fase conoscitiva si sono acquisiti dati geologici, geomorfologici, pedologici, sismici, climatologici, idrologici, di idraulica fluviale, di sistemazione idraulica, forestale ed agraria attuate o in atto, di insediamenti ed infrastrutture nonché sulla stabilità dei versanti e sull uso del suolo. In questa fase sono stati eseguiti lo studio e l analisi dei caratteri metereologici, idrologici e delle disponibilità idriche; gli studi ed i rilevamenti pedo-agronomici e geologici; lo studio dei versanti; il rilievo dell assetto della rete idrografica, con l analisi delle 3_Relazione_ultima_v2.doc 3

8 caratteristiche delle acque sotterranee, e l analisi dei problemi di tutela e conservazione dei corpi idrici; lo studio di definizione delle acque superficiali e di piena. Quest ultimo studio è stato necessario per valutare i provvedimenti idonei a proteggere i territori soggetti ad inondazioni, per conoscere le modalità con cui gli eventi di piena si propagano nello spazio e nel tempo. A tal fine è stato utilizzato un modello di tipo deterministico che considera i deflussi funzione degli afflussi, tenendo conto del comportamento fisico del bacino e mettendo in gioco parametri quali la permeabilità del terreno, l altimetria, la pendenza, e l uso del suolo. Il modello ha permesso di determinare il valore della portata in ogni istante e definendo quindi, l idrogramma dell onda di piena per ogni sezione di interesse. Lo studio è stato completato, analizzando i fenomeni di erosione, di trasporto e deposito e dei rapporti foce-costa, concludendo tale approccio con l evoluzione storica della linea di costa presso la foce del fiume. Oltre a ciò, è stato condotto uno studio sull interrimento del lago di Vulci. Nella fase propositiva sono stati individuati i problemi di riassetto del territorio, di conservazione del suolo e di analisi della valutazione e fattibilità degli interventi possibili. Gli interventi proposti sono suddivisibili in opere di regimazione e presidio idraulico e idrogeologico, volte alla salvaguardia e protezione del territorio dalle inondazioni e dai fenomeni erosivi e di instabilità, dovuti al ruscellamento delle acque superficiali, e in opere connesse all uso della risorsa nel territorio. A tal fine si sono elaborati progetti di regimazione e sistemazione del tratto vallivo del fiume Fiora; sistemazione idraulica dei fossi Timone, Olpeta e Meleta, e del fiume Lente; opere di consolidamento dei versanti; opere di invaso sul fosso Olpeta ed opere di invaso e di regolazione ad uso irriguo sul fiume Fiora. Attualmente sono in atto soltanto i lavori della sistemazione idraulica del tratto vallivo del fiume Fiora e sul fosso Timone. Non da escludere gli altri lavori, che pur nelle loro limitate dimensioni rispetto allo studio condotto dallo V.A.M.S. - danno dei significativi termini di confronto. Lo studio condotto dal Consorzio di Bonifica della Maremma Etrusca è stato concepito per stabilire le interferenze tra il corso d acqua del Fiora e l opera di presa dell impianto di irrigazione del comprensorio Cuccumelletta in destra idrografica a nord di Montalto di Castro. Lo studio condotto dall ENEL sulla traversa del Vulci, in virtù del decreto interministeriale n 466 del , tende ad individuare il profilo dell onda di piena artificiale lungo i corsi d acqua a valle degli sbarramenti esistenti, dovuto a manovre sugli organi di scarico; al fine di individuare le aree soggette a sommersione e le eventuali situazioni di particolare criticità conseguenti al deflusso delle piene. Tutto ciò nelle ipotesi di massima portata defluibile con livello del serbatoio alla quota massima di regolazione; di alveo di valle asciutto e per livello nel serbatoio costante nel tempo ed apertura istantanea delle paratoie. Tale studio, di importanza non trascurabile, non può essere messo in parallelo ad altri lavori, dato che è mirato a studiare le interferenze dell opera di presa sul corso d acqua stesso. Per lo studio condotto dall E.R.S.A.L. sull invaso di Musignano del Fosso Timone, è stato considerato un tronco di 10 km a valle della restituzione, sino all immissione sul fiume Fiora, eseguito in virtù della Circolare Min. LL.PP. del , che richiede la verifica dei livelli di piena a valle della traversa conseguenti alla manovra volontaria degli organi di scarico secondo la combinazione più sfavorevole ai fini del rilascio della massima portata scaricabile dagli organi di superficie o di fondo. L Ente ha provveduto anche allo studio 3_Relazione_ultima_v2.doc 4

9 dell onda di piena derivante dal collasso della diga ai sensi della circolare del Min. LL.PP. n.352 del 4/12/1987. Fra tracce bibliografiche di eventi alluvionali, è stata presa in considerazione anche la carta delle aree inondate durante l'alluvione dell'ottobre 1987, elaborata dal Ministero LL. PP Riferimenti normativi Per il presente studio si fa riferimento al D.L. 180/98, convertito in L. 267/98 con le successive modifiche ed integrazioni apportate dal D.L. 132/99, secondo quanto previsto dal Programma di lavoro per la formazione del piano stralcio di bacino per l assetto idrogeologico Metodologia generale Per il presente studio il bacino del fiume Fiora è stato suddiviso in otto sottobacini, a cui è stato applicato un modello di simulazione in moto vario del D.H.I. (in figura 1 si riporta lo schema adottato per i sottobacini). La modellistica per l individuazione delle fasce di esondazione è stata applicata alla sola asta principale del Fiume Fiora e solo per il Fosso Timone, considerata la presenza della diga di Musignano, si è provveduto ad una individuazione di fasce di esondazione su base bibliografica. Per il Fiora è stata utilizzata una modellizzazione idrologico-idraulica, con lo scopo di analizzare scenari teorici di afflusso meteorico in base a differenti ipotesi di intensità e di distribuzione spaziale e temporale degli stati climatici agenti sul bacino, al fine di calcolare gli idrogrammi di piena relativi a tempi di ritorno prefissati. Il modello idrologico, atto ad individuare le caratteristiche idrologiche dei singoli sottobacini, fornisce come output i deflussi superficiali, che a loro volta sono utilizzati come input al modello idraulico, il quale fornisce le portate che transitano per ogni sezione presa in esame, con il relativo livello idrico raggiunto, per fissato tempo di ritorno. In allegato 1 si riportano per alcune sezioni di interesse gli idrogrammi di piena per fissati tempi di ritorno, l inviluppo dei colmi di piena e dei massimi livelli di piena. L applicazione dei modelli idrologico ed idraulico sul corso d acqua permette, infine, di definire meglio il comportamento in condizioni di piena, specialmente per i tratti ove sono più evidenti gli effetti di laminazione dei picchi di piena. I tempi di ritorno cui far riferimento sono quelli indicati dal decreto del Min. LL.PP. del 14/2/97 1 ; ovvero di effettuare la regolarizzazione dei dati pluviometrici ed idrometrici secondo i tre tempi di ritorno, 30, 200 e 500 anni, per come previsto dal D.L. 180/98. 1 Direttive tecniche per l individuazione e perimetrazione da parte delle regioni, delle aree a rischio idrogeologico. 3_Relazione_ultima_v2.doc 5

10 FIO-002 Torrente Scabbia Fiume Fiora FIO-017s Fiume Lente FIO-030 FIO-040s Fosso Olpeta FIO-050 FIO-060s FIO-070 Fosso Timone FIO-080s Fig. 1 Schema dei sottobacini 3_Relazione_ultima_v2.doc 6

11 2. ASPETTI IDROLOGICI 2.1. Generalità L analisi idrologica si è articolata in quattro fasi: a) analisi dei dati idrologici disponibili dagli studi pregressi, aggiornati secodo i dati di pioggia rilevati dalle stazioni pluviometriche che presentano serie di dati sufficientemente estese ed omogenee sino al 1997, ultimo anno per il quale è disponibile la parte prima degli Annali Idrologici dei Servizi Idrografici e Mareografici Nazionali di Roma e Pisa; b) costruzione di un quadro di riferimento omogeneo di tutti i dati idrologici disponibili; c) caratterizzazione idrologica degli otto bacini idrografici individuati; d) calcolo delle portate di piena di assegnato tempo di ritorno attraverso l utilizzo di un modello idrologico. La prima parte di lavoro svolto riguarda l aggiornamento e l analisi dei dati idrologici di maggior importanza ai fini dello studio delle piene i dati di pioggia di massima intensità, le portate annue massime giornaliere e al colmo, le temperature e i valori stimati di evapotraspirazione potenziale. Una consistente parte delle serie storiche pluviometriche, scelte in modo tale da creare una griglia di stazioni il più possibile omogenea in termini di spazio e tempo, sono state ricavate dalla banca dati creata nell ambito del progetto VAPI (Valutazione Piene) 2, integrandole e aggiornandole direttamente con i dati degli Annali Idrologici del S.I.M.N.. Ai fini del modello di simulazione idrologica, il calcolo delle altezze di precipitazione di assegnato tempo di ritorno, è stato effettuato per mezzo del modello TCEV ( two component estreme value ), utilizzando le formule sviluppate nello studio relativo alla "Regionalizzazione delle piogge" nell ambito del progetto VAPI. L estensione delle serie storiche reperite è molto variabile, ma non si sono ritenute sufficientemente rappresentative le serie con meno di 15 anni. La seconda parte del lavoro svolto riguarda invece l implementazione e l utilizzo del modello di simulazione idrologica per il calcolo delle portate di piena, con particolare attenzione alla definizione dei parametri di calcolo necessari al modello e degli input idrologici Analisi delle precipitazioni intense La suddivisione del bacino in sottobacini, si è realizzata operando una distinzione tra bacini concentrati e distribuiti lungo l asta principale del fiume. I bacini concentrati sono rappresentati dai tre affluenti principali, il torrente Lente, il fosso Olpeta ed il fosso Timone, mentre gli altri si sono concepiti come bacini distribuiti lungo il corso d acqua, non intercettando, questi, l asta principale in modo puntuale. 2 Il Progetto VAPI è stato sviluppato dal Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche (GNDCI) del Consiglio Nazionale delle Ricerche [CNR,1994] 3_Relazione_ultima_v2.doc 7

12 Nel presente studio sono state scelte 160 stazioni (dedotte dallo studio V.A.M.S.), lungo l asta principale del corso d acqua, sulle quali sono state calcolate le portate per i tempi di ritorno fissati dal D.L. 180/98. Le precipitazioni analizzate nel seguente studio sono analoghe a quelle degli studi condotti dalla V.A.M.S. e dal Consorzio di Bonifica. Essendo il modello idrologico basato sulla simulazione di processi naturali, nelle zone di bonifica dove vi è una forte regimazione delle acque, dovrebbe essere applicato con un dettaglio maggiore, in modo da poter introdurre nel modello l intervento dell uomo (per esempio in corrispondenza delle stazioni di sollevamento o degli organi di regolazione dei canali), ma ciò esula dalla scala di lavoro di questo studio Analisi degli eventi di piena storici Gli eventi di piena eccezionali sono stati rilevati nelle stazioni di Pitigliano e Montalto di Castro, per come riportato negli Annali del S.I.M.N.. In particolare nella stazione di Pitigliano è stata rilevata una portata max di 970 mc/s nel 1937, e di 432 mc/s nel 1943 (dati S.I.M.N.). Nella stazione di Montalto di Castro sono stati rilevati 450 mc/s nel 1938 (dati Consorzio di Bonifica della Maremma Etrusca), e 393 mc/s tra gli anni e (dati S.I.M.N.) Modello idrologico utilizzato Nella schematizzazione idrologica si sono considerati i principali bacini individuati sulle sezioni di chiusura nell asta principale del fiume, ognuno dei quali è stato parametrizzato idrologicamente per l applicazione del modulo di trasformazione afflussideflussi NAM del codice di calcolo MIKE 11 del D.H.I.. Il NAM è un modello deterministico a parametri concentrati, costituito da un set di relazioni matematiche collegate tra loro in modo tale da descrivere quantitativamente la fase terrestre del ciclo dell'acqua, ed opera simulando in continuo la variazione del contenuto di acqua (in fase liquida o vapore) di quattro serbatoi distinti e reciprocamente collegati, i quali rappresentano gli elementi fisici principali di un qualsiasi bacino idrografico. I quattro serbatoi rappresentano i seguenti processi: - accumulo e scioglimento neve; - intercettazione; - infiltrazione; - immagazzinamento nella falda. Nel bacino in studio, i serbatoi in questione si riducono a tre, venendo meno quello di accumulo di neve, essendo tale fenomeno irrilevante all interno del bacino. I bacini su cui è stato applicato il modello idrologico sono quelli, le cui sezioni di chiusura si sono ottenute dalla sovrapposizione di precedenti studi idrologici 3 e dalle sezioni di chiusura fornite dal S.I.M.N., al fine di omogeneizzare i risultati e poter avere dei dati di confronto. Le sezioni di chiusura sono localizzate sull asta principale del fiume e sono date dalla chiusura dei sottobacini concentrati e distribuiti lungo la stessa. 3 Piano di bacino del fiume Fiora - V.A.M.S. Ingegneria _Relazione_ultima_v2.doc 8

13 Descrizione modello L ipotesi di base del modello è che le piene sintetiche con determinato tempo di ritorno siano costruite partendo da eventi pluviometrici aventi la stessa probabilità. Per la ricostruzione idrologica delle piene di assegnato tempo di ritorno è stata applicata ai singoli sottobacini una pioggia ad intensità costante, scelta in relazione alla regionalizzazione pluviometrica a disposizione: per ogni area pluviometrica, determinata la durata di pioggia critica che si desidera ed il tempo di ritorno, si calcola l altezza di pioggia caduta e di conseguenza ad ogni sottobacino si può associare un altezza di pioggia totale. L evento di pioggia così determinato è stato inserito nel modello, considerando però un coefficiente di riduzione alla superficie del singolo sottobacino in esame, calcolato in funzione delle curve di ragguaglio 4. Ogni sottobacino individuato è stato quindi caratterizzato sia da un evento pluviometrico diverso, legato al tempo di corrivazione, sia da ipotesi differenti di riduzione della superficie realmente contribuente al deflusso di piena e dei parametri modellistici che caratterizzano la superficie stessa. Per la valutazione della pioggia critica, cioè la pioggia la cui durata è tale da generare la massima portata al colmo, e lo ietogramma ad essa associato, sono stati ipotizzati ietogrammi costanti. Per la valutazione della durata della pioggia critica: per il sottobacino di monte (FIO- 002) si è fatto riferimento al tempo di corrivazione relativo allo stesso sottobacino, mentre per gli altri sottobacini, si è fatto riferimento al tempo di corrivazione dell intero bacino (τ c 16 ore), come in seguito meglio descritto. Il fenomeno dell evapotraspirazione è stato trascurato all interno del modello afflussideflussi, risultando poco importante nella formazione delle piene. I parametri del modello NAM utilizzato che hanno una maggiore importanza nella generazione dei deflussi superficiali, per quanto riguarda la ripartizione volumetrica tra deflusso superficiale e deflusso ipodermico e sotterraneo, sono la capacità di intercettazione dello strato insaturo superficiale (ConAcq) ed il coefficiente di deflusso superficiale (Cdef); e per quanto riguarda la forma temporale dell idrogramma di piena, ed il tempo di corrivazione, posto sotto forma di costante di tempo per lo svuotamento del serbatoio superficiale lineare Parametri di base: geologia e coefficienti di deflusso La caratterizzazione dei bacini è finalizzata ad una prima definizione dei parametri richiesti per il modello idrologico NAM-D.H.I.: capacità di immagazzinamento in superficie e del terreno non saturo, coefficiente di deflusso e costanti di tempo. La capacità di immagazzinamento del non saturo definisce il volume massimo di acqua contenuto nel terreno non saturo che risulta disponibile per l evapotraspirazione e corrisponde quindi alla differenza tra la capacità di campo (quantitativo massimo di acqua contenuta in un terreno non saturo) e il punto di appassimento (quantitativo massimo di acqua contenuto in un terreno non disponibile per la vegetazione). Essa corrisponde ad un volume specifico rispetto ad una determinata area e viene espresso sotto forma di un altezza in mm 4 indicate dal W.M.O. World Meteorologic Organization (riprese dal U.S.Weather Bureau e riportate da V.T.Chow in Applied Hydrology, 1988) 3_Relazione_ultima_v2.doc 9

14 (per passare al volume è sufficiente moltiplicare tale altezza per la superficie della zona considerata), e dipende quindi dal tipo di suolo e dalla profondità della fascia di terreno sfruttata dalla vegetazione o root zone. Sulla base delle carte uso suolo della Regione Lazio 5 e della carta uso suolo della Regione Toscana 6 sono state definite le classi di destinazione d uso del suolo del bacino, attraverso tecniche GIS. A ciascuna classe di uso suolo è stato assegnato 7 un determinato spessore della root zone (v. tabelle 4 e 4.1). Ad ogni tipo di suolo è stata quindi assegnato un certo quantitativo di acqua utilizzabile (v. tabelle 5 e 5.1). Poichè non è disponibile una carta pedologica, tale valore di contenuto d acqua utilizzabile è stato attribuito su ciascun bacino in relazione alle caratteristiche generali del substrato (dedotto dalla geologia), procedendo per macroaree. Le aree montane e collinari sono caratterizzate da litotipi con depositi prevalentemente calcari, arenacei e vulcanici, mentre le pianure e le piane costiere, caratterizzate da depositi alluvionali sono costituiti da suoli di tipo limoso. Dal prodotto del contenuto di acqua utilizzabile per lo spessore della root zone si è quindi ricavato ContAcq 8, il cui valore per ogni bacino è riportato in tabella 3. Il coefficiente di deflusso è stato desunto partendo dalla caratterizzazione dei sottobacini per quanto riguarda l uso del suolo e la permeabilità del substrato dalle carte tematiche regionali. In tabella 6 si riportano i valori assunti per le diverse classi di uso suolo considerando diversi gradi di permeabilità del terreno e i valori di coefficiente di deflusso calcolati insieme alla individuazione della classe di permeabilità per ciascun sottobacino. Le costanti di tempo infine sono state dedotte dal tempo di corrivazione (Tc espresso in ore) a sua volta calcolato con la formula di Giandotti, particolarmente adatta per bacini di dimensioni medio-grandi: S L Tc= ( Hmed Hmin ) (ore) in cui S corrisponde alla superficie in km 2, L alla lunghezza dell asta principale (km), Hmed all altezza media del sottobacino (m s.m.) e Hmin alla quota della sezione di chiusura (m s.m.). In funzione delle caratteristiche geomorfologiche e di copertura dei bacini sono stati fissati dei valori guida dei parametri in questione, e quindi utilizzati come grandezze di base per l inizio della taratura, nell ambito della caratterizzazione idrologica delle aree in esame. Nel corso della taratura si sono modificati tali parametri, entro i limiti della significatività idrologica, al fine di ottenere la migliore corrispondenza tra gli idrogrammi generati dal modello numerico e quelli rilevati nelle stazioni di monitoraggio. 5 uso suolo secondo CORINE-LAND COVER e secondo ISTAT-Telespazio. 6 uso suolo secondo ISTAT. 7 sulla base delle tabelle contenute in H. M. Raghunath (1987), Ground Water. 8 ContAcq: capacità massima del livello sotto il suolo. 3_Relazione_ultima_v2.doc 10

15 Tabella 3 Capacità max del livello sotto il suolo per ciascun sottobacino Bacini-HD AREA (mq) Qmax (mt) Qmin (mt) Qmed (mt) Lunmax Tcorr. (h) Cdef ConAcq FIO ,918,967 1, , FIO-017s 181,704, , FIO ,604, , FIO-040s 154,531, FIO ,293, , FIO-060s 120,865, , FIO ,077, , FIO-080s 37,562, , FOCE 825,559,424 1, , _Relazione_ultima_v2.doc 11

16 Tabella 4- Caratteristiche pedologiche dei bacini CARTA USO SUOLO DELLA REGIONE LAZIO LEGENDA CORINE LAND-COVER CLASSE USO SUOLO NOTE 111 TESSUTO URBANO CONTINUO non vi sono piante o spazi verdi 112 TESSUTO URBANO DISCONTINUO zone verdi limitate 20-50% 121 AREE INDUSTRIALI O COMMERCIALI ROOT ZONE (mm) 122 RETI STRADALI, FERROVIARIE, SPAZI ACCESSORI AREE PORTUALI AEREOPORTI limitati spazi verdi AREE ESTRATTIVE evaporazione solo 300 negli strati super- 132 DISCARICHE ficiali per mancanza 300 di 133 CANTIERI vegetazione AREE VERDI URBANE AREE SPORTIVE E RICREATIVE SEMINATIVI frumento SEMINATIVI IN AREE NON IRRIGUE frumento VIGNETI FRUTTETI E FRUTTI MINORI OLIVETI PRATI STABILI COLTURE ANNUALI ASSOCIATE A 900 COLTURE PERMANENTI 242 SISTEMI CULTURALI E PARTICELLARI 900 COMPLESSI 243 COLTURE AGRARIE CON PRESENZA 900 DI SPAZI NATURALI 244 AREE AGROFORESTALI BOSCHI DI LATIFOGLIE massima profondità BOSCHI DI CONIFERE massima profondità BOSCHI MISTI massima profondità AREE A PASCOLO NATURALE E PRATERIE D'ALTA 600 QUOTA 322 BRUGHIERE E CESPUGLIETI AREE A VEGETAZIONE 1200 SCLEROFILLA 324 VEGETAZIONE BOSCHIVA E ARBUSTIVA IN 1500 EVOLUZIONE 331 SPIAGGE DUNE SABBIE ROCCE NUDE FALESIE RUPI AFFIORAMENTI AREE CON VEGETAZIONE RADA AREE PERCIRSE DA INCENDI PALUDI INTERNE zona satura 0 3_Relazione_ultima_v2.doc

17 CARTA USO SUOLO DELLA REGIONE LAZIO Tabella Caratteristiche pedologiche dei bacini LEGENDA VAMS USO SUOLO Codice Corine ROOT ZONE (mm) 30 Bosco Seminativo Seminativo arbustivo Oliveto+Vigneto Vigneto Oliveto Pascolo prato Macchia arbusti Incolto Cave Alveo fluviale Corso d'acqua Urbano Industria Riserve naturali Tabella 5 Caratteristiche idrogeologiche dei bacini Capacità di campo (cm3/cm3) Punto di appassimento (cm3/cm3) Capacità di tenuta dell'acqua (cm3/cm3) Autore (Field capacity) (Wilting Point) (Water holding capacity) Rawls (1982) Cosby (1984) Rijtema (1969) Rawls (1982) Cosby (1984) Rijtema (1969) Rawls (1982) Cosby (1984) Rijtema (1969) da a da a da a Contenuto di acqua utilizzabile (cm3/cm3) Sabbie Sabbie limose Limi sabbiosi Silt Limi Limi siltosi Limi sabbiosoargillosi Limi argillosi Limi siltosoargillosi Sabbie argillose Argille e silt Argille _Relazione_ultima_v2.doc 13

18 Tabella 5.1 Caratteristiche idrogeologiche dei bacini Litotipo codice Tipologia suolo Contenuto di acqua utilizzabile (cm3/cm3) arenarie con intercalazioni di argille e marne am Sabbie limose arenarie marnose e marne argillose ma Sabbie limose calcareniti bm Sabbie argille e argille marnose mg Argille argille e marne grigio azzurre ag Argille calcari c Sabbie marne ed argille grigie ac Argille e silt detriti di falda dt Sabbie sabbie pl Sabbie puddinghe br Sabbie sabbie e ghiaie fluviali al Sabbie sabbioni argillosi qp Sabbie argillose tufi, pozzolane ed ignimbriti v Sabbie colate laviche l Sabbie materiali argillosi di riporto da Argille sabbie ed argille alluvionali a Sabbie argillose argille alterate e detriti calcarei tb Argille e silt sabbie e limi lacustri ls Sabbie limose argille e marne lacustri fl Argille e silt sabbie di spiaggia sd Sabbie CODICE VAMS USO SUOLO Tabella 6 Coefficiente di deflusso funzione della classe di uso del suolo e della permeabilità di substrato 9 CODICE LEGENDA Valori del coefficiente di deflusso in REGIONE LAZIO VAMS USO funzione della classe di permeabilità USO SUOLO SUOLO Root Zone A MA M SM S 1 30 Bosco Seminativo Seminativo arbustivo 4 22 Oliveto+Vignet o 5 23 Vigneto Oliveto Pascolo prato Macchia arbusti Incolto Cave Alveo fluviale Corso d'acqua Urbano Industria Riserve naturali Tratto e modificato da R.H. McCuen A Guide of HydrologicalAnalysis using SCSMethods 3_Relazione_ultima_v2.doc 14

19 2.5 Conclusioni: risultati del modello e confronto con altri valori di portata Il bacino totale è stato così caratterizzato solo idrologicamente, cioè considerando solo la trasformazione afflussi-deflussi sui versanti. Da ciò si comprende bene la necessità di considerare anche la dinamica di formazione della piena anche dal punto di vista idraulico, considerando la traslazione della piena lungo la rete idrografica principale, affinché si possa tener conto dei fenomeni di laminazione e di sfasamento dei picchi di piena alle confluenze principali. Avendo individuato i tronchi di interesse, questa fase sarà effettuata abbinando il modello idrologico ad un modello di simulazione idrodinamica. Alla luce di queste considerazioni si possono fare alcune osservazioni relativamente all applicazione del modello idrodinamico, alla sua taratura ed ai risultati ottenuti. L analisi delle piene storiche (dati S.I.M.N.) e l elaborazione statistica dei dati di portata di piena non ha permesso di avere a disposizione un campione significativo di valori attraverso i quali poter individuare legami, qualsiasi, fra i valori di picco e le caratteristiche fisio-morfo-climatiche dei bacini in esame. Valore di letteratura da non trascurare, per il fiume Fiora, è il q 100, parametro definito da Gherardelli-Marchetti (1953) rappresentante il contributo specifico di piena di un bacino di superficie pari a 100 kmq, e secondo le indicazioni fornite dagli Autori, è pari a 7 mc/s/kmq: i contributi specifici nelle stazioni di Pitigliano, Vulci e Montalto di Castro, per tale valore vengono riportati in tabella 7 10, insieme alle portate di massima piena raggiunte. Tabella 7 - Contributi unitari e relative portate di max piena secondo Gherardelli-Marchetti Stazione Contributi unitari (mc/s*kmq) Portate di max piena (mc/s) Pitigliano Vulci Montalto di Castro Alcuni lavori pregressi sul fiume Fiora 11, già precedentemente citati, hanno definito le portate di assegnato tempo di ritorno in numerose sezioni caratteristiche, attraverso metodologie empiriche di calcolo simili a quella descritta per il presente lavoro, ovvero l analisi afflussi-deflussi finalizzata alla valutazione delle portate di piena è stata effettuata con l ausilio della modellistica numerica. Nello studio VAMS sono stati assunti tempi di ritorno compresi tra 10 e 1000 anni e nello studio del Consorzio di Bonifica, tempi di ritorno compresi tra 2 e 1000 anni: non è risultato quindi fattibile un confronto diretto e globale dei valori allora stimati con i risultati ottenuti nella presente analisi. 10 nello studio eseguito dal Consorzio di Bonifica della Maremma Etrusca - Tarquinia 1991 su Impianto di irrigazione di un comprensorio in destra del fiume Fiora a nord di Montalto di Castro (VT). 11 VAMS Ingegneria, Roma 1994, Consorzio di Bonifica della Maremma Etrusca, Tarquinia _Relazione_ultima_v2.doc 15

20 Una ulteriore differenza sostanziale fra i precedenti studi ed il presente è legata alla definizione delle precipitazioni di assegnato tempo di ritorno, definite nei primi in relazione a curve di massima probabilità pluviometrica, nel secondo (il presente) in relazione alla regionalizzazione delle piogge intense del progetto VAPI. Le precipitazioni calcolate con il metodo TCEV del progetto VAPI sono indiscutibilmente maggiori di quelle derivanti dalla tradizionale regolarizzazione statistica, con le note leggi di distribuzione probabilistica dei dati rilevati nelle stazioni pluviometriche. Il metodo TCEV, essendo una curva a due componenti, presenta una crescita maggiore per tempi di ritorno elevati rispetto ai tempi di ritorno minori, contrariamente a come avviene utilizzando, per esempio, la nota legge di distribuzione di Gumbel. Entrambi questi fattori legati alle piogge di progetto rendono i risultati della presente analisi più cautelativi dei precedenti. E probabile che una certa sovrastima delle portate sia anche da collegarsi all assunzione, dovuta all utilizzo della regionalizzazione delle precipitazioni, dato che nell ambito di ciascun sottobacino la portata con un determinato tempo di ritorno sia provocata da una pioggia con analogo tempo di ritorno, come se essa si verificasse in contemporanea e con la stessa intensità su qualunque punto del bacino. Tale ipotesi non è veritiera, ma, per contro, risulta pressoché impossibile stabilire un coefficiente di riduzione delle piogge attendibile e sicuro. 3_Relazione_ultima_v2.doc 16

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