modello idro-morfo-biodinamico per l analisi del bilancio di sedimenti a scala di bacino: applicazione al fiume Adige

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1 I Convegno Italiano sulla Riqualificazione Fluviale Dipartimento I.M.A.G.E. Università di Padova Sarzana (Sp), giugno 2009 Autorità di Bacino del fiume Adige modello idro-morfo-biodinamico per l analisi del bilancio di sedimenti a scala di bacino: applicazione al fiume Adige M. Nones 1, D. Bonaldo 1, L. Guarino 2, G. Di Silvio 1 1 Dipartimento di Ingegneria Marittima, Ambientale e Geotecnica, Università di Padova 2 Autorità di Bacino del Fiume Adige, Trento

2 INTERAZIONI IDRO-MORFO-BIODINAMICHE NEI PROCESSI FLUVIALI PROCESSO MODELLIZZAZIONE PORTATA LIQUIDA MODELLO IDRODINAMICO TRASPORTO SOLIDO MODELLO MORFODINAMICO CRESCITA DELLA VEGETAZIONE RIPARIA MODELLO ECOLOGICO Importanza di un approccio integrato

3 ANALISI A LUNGO TERMINE e A SCALA DI BACINO Simulazione dell evoluzione dell altimetria e della composizione granulometrica dell alveo - sull intera rete fluviale (decine o centinaia di chilometri) - su periodi storici (decadi o secoli) Propagazioni morfologiche molto lente Analisi 1-D a lungo termine

4 SEMPLIFICAZIONE DELLA FASE LIQUIDA Trattazione semplificata del moto dell acqua (De St. Venant) per utilizzare dati geometrici schematici (rilievi topografici dettagliati difficilmente reperibili) per ridurre il tempo computazionale (analisi a larga scala spaziale e temporale) Onda cinematica Q t + c w Q s = c w q l Propagazione istantanea della portata tra due affluenti Q = s q l Moto mediamente uniforme J = i f = - z x (Ronco et. al, 2007)

5 MOTO STAZIONARIO vs MOTO UNIFORME MOTO UNIFORME (Ronco et. al, 2007) Er relative = max z - steady max z max steady z uniform MOTO STAZIONARIO L errore relativo decresce al crescere del numero di Froude e della scala spaziale Errore inferiore al 100% ed indipendente dalla larghezza dell alveo

6 CARATTERIZZAZIONE MORFOLOGICA DI UNA SEZIONE FLUVIALE NUDA PARAMETRO MORFOLOGICO W = i Q*( * t b ) Criterio di Leopold-Wolman i crit = Q GEOMETRIA IDRAULICA DELLA SEZIONE b ( t ) a Q(t) B = a = a( W) b = b ( W) CURVA DI DURATA DELLE LARGHEZZE CURVA DI DURATA DELLE PORTATE B = b Ł - t * a Q ( 0 t*) exp bg t ł ( t ) t Q Łt ł = Q 0 ( t*) Ł - t exp g t ł

7 MODELLO VEGETAZIONALE

8 MODELLO VEGETAZIONALE: ANALISI DI UN UNICA SPECIE GLOBALE Rappresentazione della dinamica di crescita della popolazione attraverso una legge logistica P * t = r P 1 Ł - P K ł TASSO DI CRESCITA ==> funzione della specie considerata CAPACITA PORTANTE ==> funzione sia della specie, sia delle condizioni idrologiche K = n i =1 K i K = K flood K draught LARGHEZZA VEGETATA RELATIVA ALLA SEZIONE BAGNATA B V t Łt ł = B P B min ( B' ) db' = t / t t t' t' P d Łt ł t

9 Analisi in stato stazionario SVILUPPO DELLA VEGETAZIONE

10 CALCOLO DELL EFFETTIVA LARGHEZZA DI TRASPORTO DELLA CORRENTE LARGHEZZA EFFETTIVA UTILE AL TRASPORTO SOLIDO B eff ( t*) = d B ( t*) eq LARGHEZZA ATTIVA B A t Łt ł = t B - B Łt ł V t Łt ł FATTORE DI CORREZIONE DELLA LARGHEZZA DI TRASPORTO SOLIDO d = 1 ( t / t ) t d ( t ) t B A Ł B t ł 0 /

11 APPLICAZIONE AL FIUME ADIGE

12 DATI DISPONIBILI Bacino imbrifero = km 2 Lunghezza totale = 415 km Lunghezza del fiume all interno del bacino imbrifero = 290 km Resia Bolzano Trento Dati necessari per il modello: - geometria (DTM) - idrologia - composizione granulometrica dell alveo - trasporto solido totale - tipologia di vegetazione riparia Verona Albaredo d'adige Porto Fossone Boara Pisani

13 CARATTERIZZAZIONE MORFOLOGICA DELLE SEZIONI: PRIMI RISULTATI

14 PRIMA APPLICAZIONE DEL MODELLO Analisi del trasporto solido nelle stazioni torbidimetriche di: - Trento - Boara Pisani

15 PRIMA APPLICAZIONE DEL MODELLO Analisi delle variazioni del fondo: - tra Trento e la foce di Porto Fossone (Ro)

16 CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI La semplificazione di moto uniforme per la descrizione della fase liquida risulta valida, in relazione alle dimensioni delle scatole morfologiche e delle finestre evolutive Il sottomodello che descrive le sezioni trasversali risulta controllato solo dalla pendenza locale e dall idrologia annuale La larghezza vegetata è controllata dalla curva di durata delle portate liquide e dal profilo della sezione Il modello risponde ad una riduzione della portata equivalente attraverso una riduzione della larghezza di trasporto del fiume, con un aumento dello sviluppo di vegetazione riparia ed un incisione del canale principale E previsto un ulteriore sviluppo del modello, mediante il rilassamento di alcune ipotesi (es: stato stazionario) e l approfondimento dello studio vegetazionale (es: introducendo più specie)

17 I Convegno Italiano sulla Riqualificazione Fluviale Dipartimento I.M.A.G.E. Università di Padova Sarzana (Sp), giugno 2009 Autorità di Bacino del fiume Adige Grazie dell attenzione