Relazione idrologica

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1 ULSS N 17 - NUOVO POLO OSPEDALIERO UNICO - MONSELICE - ESTE S.P. dei Bersaglieri IDROLOGIA Generale Relazione idrologica RT I /03/10

2 0 Emissione 28/03/2010 S. Cibin S. Flora G. Saponaro C. Rocca G. Botteon Rev.Est. Rev.Int. Descrizione Data Redatto Verif.Resp U.O. Contr. CTP Appr.Resp. ING Visto PM COMMESSA PU0544E LOTTO -- OPERA FC0001 DOCUMENTO I RT 001 TAVOLA 1 di 1 REV. 0 FORMATO A4

3 INDICE 1. PREMESSA INQUADRAMENTO E IDROGRAFIA DELL AREA IDROLOGIA DELL AREA: DESCRIZIONE DELLE PRECIPITAZIONI ELABORAZIONE STATISTICA SECONDO GUMBEL PATI ESTENSE E MONSELICENSE: CURVE DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA CARTA DEL RISCHIO IDRAULICO REDATTA DAL CONSORZIO DI BONIFICA ADIGE BACCHIGLIONE

4 1. PREMESSA La presente relazione interessa il progetto esecutivo relativo alla realizzazione del Nuovo Polo Ospedaliero unico per acuti commissionato dall Azienda ULSS n. 17. In particolare, si vogliono descrivere i caratteri idrologici delle aree interessate dall intervento in progetto, che rientrano nei territori dei Comuni di Monselice ed Este, in Provincia di Padova, in prossimità della località Cà Oddo (Monselice), territori di pertinenza del Consorzio di Bonifica Adige- Euganeo, nato dalla fusione dei Consorzi di Bonifica Euganeo e Adige Bacchiglione. 2

5 2. INQUADRAMENTO E IDROGRAFIA DELL AREA L area interessata dall intervento di progetto è ubicata in località Cà Oddo alla distanza di 3,5 km a Sud Ovest del centro abitato di Monselice ed è delimitata a Nord dal tracciato del prolungamento della S. R. 104 Monselice mare, recentemente ultimato. L insediamento ricade idraulicamente nel bacino consorziale della fossa Monselesana di estensione pari a circa ha, trovando recapito nell omonimo canale consorziale situato alla distanza di circa 300 m a Nord, attraverso fossatura privata. Il Canale consorziale Fossa Monselesana con deflusso in direzione est, si immette nel canale dei Cuori in Comune di Agna, con sollevamento meccanico presso l impianto idrovoro di Cà Bianca di Chioggia (40,00 m 3 /s) ed immissione finale nella Laguna di Venezia attraverso la Botte delle Trezze di Chioggia. In condizioni di carico idraulico dovuto a forti precipitazioni, è prevista l attivazione in funzione di scolmatori di piena degli impianti idrovori di Beolo di Anguillara (12,00 m 3 /s) sversante nel fiume Garzone e di Trezze di Chioggia (15,00 m 3 /s) sversante nel fiume Bacchiglione. Il territorio, pur essendo interamente al di sopra del livello del mare, è interessato nella sua parte meridionale dalla presenza di un area storicamente allagata risultante dalla carta del rischio idraulico redatta dal Consorzio di Bonifica Adige Bacchiglione, a causa di piovosità eccezionali e carenza di manutenzione della fossatura privata, non in grado di smaltire il deflusso meteorico verso collettori consorziali Fossa Molisana a Nord e Destro Carpanedo a Sud. Per l individuazione dell area si veda si veda il 4 in cui è riportato un estratto della carta del rischio idraulico redatta dal Consorzio di bonifica Adige Bacchiglione. 3

6 3. IDROLOGIA DELL AREA: DESCRIZIONE DELLE PRECIPITAZIONI A base del seguente studio si sono utilizzate le curve segnalatrici di possibilità pluviometrica relative alla stazione di Padova ottenute dall elaborazione dei dati rilevati dal Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (SIMN) per una serie di 42 anni di osservazioni in riferimento alle piogge orarie e per 20 anni per le piogge di breve durata. Per il calcolo delle suddette curve di possibilità pluviometrica è stata svolta un analisi statisticoprobabilistica dei valori estremi di durata sia inferiore (5, 10, 15, 30, 45 minuti) che superiori all ora (1, 3, 6, 12, 24 ore). La tabella seguente riporta i valori massimi registrati per precipitazioni sia superiori che inferiori all ora per gli anni osservati. Tabella 1 Valori massimi annui delle piogge di durata compresa fra 5 minuti e 24 ore per la stazione di Padova. NUM. PRECIPITAZIONI MASSIME ANNUE IN MILLIMETRI D'ORDINE 10 min 15 min 30 min 45 min 1 ora 3 ore 6 ore 12 ore 24 ore I dati riportati in tabella 1 sono stati regolarizzati con il metodo di Gumbel altrimenti noto come metodo doppio esponenziale che consente, sulla base di un campione N di valori massimi annuali, di attribuire ad un qualsiasi valore di precipitazione un corrispondente tempo di ritorno (TR). 4

7 3.1. Elaborazione statistica secondo Gumbel I dati pluviometrici rappresentano una serie cui si può accordare significato statistico. Una serie completa, ad esempio, è costituita da tutte le precipitazioni di durata oraria registrate in un lungo periodo. Da esse possono estrarsi serie parziali costituite da valori che eccedono una determinata soglia. La serie che considera i soli valori massimi od estremi che si sono verificati ogni anno è detta serie annuale, ed è a questa che di norma si riferiscono le elaborazioni pluviometriche. Con riferimento alle serie annuali delle precipitazioni massime efficaci (tabella 1) relative alla stazione di misura delle piogge di Padova, si può determinare la relazione esistente tra l altezza h delle precipitazioni e la loro durata τ. Mediante la distribuzione di Gumbel, detta anche distribuzione asintotica del massimo valore, si può rappresentare la distribuzione di probabilità del massimo valore di una variabile casuale di un campione costituito da un numero di elementi molto grande. Se x è la variabile casuale, n la dimensione del campione, la probabilità P n (x) che il valore estremo sia inferiore ad x vale: a ( x u) [ 1 e ] Pn ( x) = n Questa si ricava applicando il principio della probabilità composta ad una probabilità P(x) che ha un espressione cui tende asintoticamente ogni distribuzione quando x diventa molto grande. Sviluppando in serie di Mc Laurin quando n tende all infinito, P n (x) diventa: n P( x) = e a ( x u ) e essendo P(x) la probabilità di non superamento del valore x, α un parametro inversamente proporzionale allo scarto quadratico medio indicativo della dispersione nel campione e u la moda, ovvero il punto di massimo per la funzione densità di probabilità. La probabilità di non superamento P è correlata al tempo di ritorno T R essendo: 1 T r = 1 P mentre per la stima dei parametri α e u col metodo di Gumbel le espressioni sono: α = S S y x u = x essendo x m, S x e y m, S y rispettivamente la media e lo scarto quadratico medio del campione e della variabile ridotta y, così definita: m y m a y = α ( x u) La variabile ridotta y, è legata alla funzione di probabilità dalle seguenti relazioni: 5

8 P = e y e y = ln( ln P) Volendo applicare la distribuzione di Gumbel si seguono, in generale, i seguenti passi: si ordina la serie n-dimensionale delle x in senso crescente, e si assegna ad ognuna il numero d ordine m; si calcola la frequenza cumulata di non superamento, ponendola uguale a P per ogni x: m 1 F( x) = = n + 1 T r si calcola la y(x); si calcolano x m, S x, y m, S y e perciò α ed u con le espressioni sopra riportate; si può legare la x a T R, ottenendo: 1 x = u ln( ln(1 + α E importante osservare che i termini y m e S y non dipendono dai valori di h, ma solo dal numero N di valori di h. 1 )) T r Tabella 2 Media e scarto quadratico medio per valori di N compresi tra 10 e 109. Media ridotta Y N N Deviazione standard ridotta S N N Noti questi valori, la media e lo scarto quadratico medio della variabile ridotta che come già detto dipendono solo dal numero N dei valori osservati, si sono determinati moda e alpha e quindi si è risolta l equazione 2) la quale ha fornito, dato un valore del tempo di ritorno, l altezza h della precipitazione di data durata. 6

9 Tabella 3: numero N delle osservazioni, media e deviazione standard, relativi a durate di precipitazione di 15, 30, 45 minuti e di 1, 3, 6, 12, 24 ore. PRECIPITAZIONI MASSIME ANNUE IN MILLIMETRI 10 min 15 min 30 min 45 min 1 ora 3 ore 6 ore 12 ore 24 ore N = X m = S X = Calcolate per ogni tempo di ritorno considerato le altezze di precipitazione ed essendo note le durate considerate si sono calcolati i parametri a e n dell equazione di possibilità pluviometrica a due parametri, così definita: h n = a t 3) L equazione di possibilità pluviometrica può essere scritta in forma logaritmica log h = log a + nlogt e rappresentata nel piano logaritmico da una retta avente coefficiente angolare n ed intercetta all origine log a. Nelle tabelle 4.a e 4.b vengono riassunti rispettivamente i parametri a ed n delle curve di possibilità pluviometrica relativi alla stazione meteorologica di Padova per vari tempi di ritorno e per durate inferiori all ora (4.a) e superiori all ora (4.b). Tabella 4 Parametri delle curve segnalatrici di possibilità pluviometrica relativi alla stazione meteorologica di Padova per vari tempi di ritorno e per durate sia inferiori (5.a) che superiori (5.b) all ora. (4.a) (4.b) Curve segnalatrici di possibilità pluviometrica per durate inferiori all'ora (0-45 min) Curve segnalatrici di possibilità pluviometrica per durate superiori all'ora Tr (anni) a n Tr (anni) a n

10 Stazione di Padova - Rette segnalatrici di possibilità pluviometrica (t<1 ora) 100 y = x R 2 = y = x R 2 = y = x R 2 = y = x h (mm) R 2 = Tr = 2 anni Tr = 10 anni Tr = 20 anni Tr = 50 anni Potenza (Tr = t (ore) Figura 1: rappresentazione grafica delle curve segnalatrici di possibilità pluviometrica relative alla stazione meteorologica di Padova, per vari tempi di ritorno e per durate inferiori all ora Stazione di Padova - Rette segnalatrici di possibilità pluviometrica (t>1 ora) Tr = 2 anni Tr = 10 anni Tr = 20 anni Tr = 50 anni y = x R 2 = y = 54,258x 0,2656 R 2 = 0,9921 h (mm) 100 y = 46,882x 0,2644 R 2 = 0,9938 y = 27,575x 0,258 R 2 = 0, t (ore) 3,0 6, Figura 2: Rappresentazione grafica delle curve segnalatrici di possibilità pluviometrica relative alla stazione meteorologica di Padova, per vari tempi di ritorno e per durate inferiori all ora. 8

11 3.2. PATI Estense e Monselicense: curve di possibilità pluviometrica Come da indicazioni del competente Consorzio di Bonifica, ai fini della verifica di compatibilità idraulica, si è fatto riferimento altresì agli strumenti di pianificazione territoriale della provincia di Padova, in particolare ai PATI dei comuni dell Estense e del Monselicense. Per quanto riguarda il PATI dell Estense, è stata estratta dall allegato K della Valutazione di compatibilità idraulica e idrologica la curva di possibilità pluviometrica con Tr=50 anni divisa in sei intervalli di durate della precipitazione, come segue: dove h è espresso in mm e t in ore. h = 74.7 t 0.51 h = 68.1 t 0.31 h = 66.5 t 0.14 h = 67.2 t 0.14 h = 64.7 t 0.16 h = 54.9 t <t< <t< <t< <t< <t<9.00 t>9.00 I dati utilizzati per la determinazione delle equazioni proposte dal PATI dell Estense sono relativi alle precipitazioni di massima intensità registrate a Este di durata pari a 1, 3, 6, 12 e 24 ore nonché quelle relative alle precipitazioni di notevole intensità e breve durata, pari a 15, 30 e 45. Per gli anni compresi tra il 1955 e il 1992 i dati sono stati estratti dalle tabelle III e V degli Annali Idrologici integrati con i corrispondenti rilevati dall Arpav negli anni dal 1995 al Per quanto riguarda il PATI del Monselicense, è stata estratta dall allegato K della Valutazione di compatibilità idraulica la curva di possibilità pluviometrica con Tr=50 anni divisa in sei intervalli di durate della precipitazione, come segue: h = 57.3 t h = 60.1 t h = 60.4 t h = 62.9 t h = 68.5 t h = 72.2 t dove h è espresso in mm e t in ore. 0.25<t< <t< <t< <t< <t<12.00 t>12.00 I dati utilizzati per la determinazione delle equazioni proposte dal PATI del Monselicense sono relativi alle precipitazioni di massima intensità registrate a Monselice di durata pari a 1, 3, 6, 12 e 24 ore nonché quelle relative alle precipitazioni di notevole intensità e breve durata, pari a 15, 30 e 45. Per gli anni compresi tra il 1934 e il 1958 i dati sono stati estratti dalle tabelle III e V degli Annali Idrologici integrati con i corrispondenti rilevati dall Arpav negli anni dal 1996 al Confrontando i risultati ottenuti dall analisi statistica delle precipitazioni registrate a Padova con le curve di possibilità pluviometrica esposte nei PATI, per lo stesso tempo di ritorno (50 anni), si nota che le curve calcolate risultano per Padova più cautelative, come è evidente nella seguente figura. 9

12 Figura 3: Confronto tra le curve di possibilità pluviometrica dei PATI e quella calcolata a partire dalle registrazioni della stazione di Padova. Pertanto, per il dimensionamento delle opere idrauliche, si è optato per l adozione delle curve pluviometriche relative alla stazione di Padova, poiché risultano più cautelative rispetto quelle proposte dagli allegati K delle Valutazione di compatibilità idraulica dei PATI. 10

13 4. CARTA DEL RISCHIO IDRAULICO REDATTA DAL CONSORZIO DI BONIFICA ADIGE BACCHIGLIONE 11