Comune di Messina. L approccio modellistico numerico negli studi delle dinamiche costiere

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1 Comune di Messina L approccio modellistico numerico negli studi delle dinamiche costiere Ottobre 2015

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3 Comune di Messina L approccio modellistico numerico negli studi delle dinamiche costiere Committente Comune di Messina Referente del Committente ing. Sergio De Cola Costa Jonica vista da Tremestieri verso Nord Project manager Quality supervisor Author Andrea Pedroncini Andrea Crosta Andrea Pedroncini Codice progetto - elaborato Data di approvazione Revisione 1.0 Classificazione Open DHI S.r.l. a socio unico Via Pomba Torino Italy Telefono: Fax: dhi-italia@dhi-italia.it

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5 INDICE 1 L importanza dell approccio modellistico numerico nell ingegneria costiera Studi e soluzioni per la difesa della costa dall erosione Dati necessari all esecuzione di uno studio modellistico delle dinamiche costiere Caratterizzazione delle condizioni meteomarine (storiche) del paraggio Dati relativi all evoluzione storica della linea di riva Dati topografici / batimetrici Dati relativi alle caratteristiche dei sedimenti Approccio metodologico Caratterizzazione delle condizioni meteomarine sottocosta Ricostruzione storica del trasporto litoraneo con ricostruzione dei trend Analisi della distribuzione del trasporto lungo profili di riferimento e determinazione della curva Q-alpha Modellazione bidimensionale di dettaglio Modellazione semplificata dell evoluzione a lungo termine della linea di riva Conclusioni Riferimenti i

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7 1 L importanza dell approccio modellistico numerico nell ingegneria costiera Nel corso dell ultimo ventennio si è sempre più consolidato l utilizzo dei codici di simulazione numerica in tutte le attività afferenti al settore dell ingegneria costiera, dal supporto alla progettazione portuale agli studi per la difesa della costa dall erosione, dalla gestione dei sedimenti in aree contaminate alla qualità delle acque marine. A tale evoluzione hanno contribuito diversi fattori: da un lato le linee di indirizzo e le normative, a livello sia nazionale sia comunitario, dall altro i progressi sul piano tecnico-scientifico e le importanti nonché rapide innovazioni nel campo della tecnologia, con particolare riferimento al settore informatico. A titolo di esempio, in riferimento al settore dellla nautica da diporto, a seguito della promulgazione del D.P.R n 509/97, tutti i progetti da allegare ad istanze di concessione demaniale marittima per la realizzazione di strutture dedicate alla nautica da diporto, per ottenere la necessaria approvazione devono rispondere ad una serie di requisiti dettagliatamente esplicitati nel Decreto. Nel testo viene esplicitamente richiesto che in sede di progettazione siano analizzati, mediante un approccio di tipo deterministico e quantitativo, l impatto previsto dell opera sulle dinamiche costiere, il grado di penetrazione del moto ondoso all interno del bacino ed i tempi di ricambio dei volumi d acqua interni al porto, direttamente correlati alla qualità delle acque. E pertanto necessario affrontare tali studi mediante codici di simulazione numerica allo stato dell arte, che consentano il confronto tra le diverse alternative progettuali, l ottimizzazione delle differenti soluzioni e la verifica del rispetto dei vincoli normativi. Focalizzando l attenzione sulla protezione e gestione del litorale, risulta oggi di particolare importanza il principio di Gestione Integrata della Zona Costiera (GIZC), inteso come il costante processo di assunzione delle decisioni con riguardo all uso sostenibile, allo sviluppo ed alla protezione del territorio costiero, delle prospicienti aree marine e delle loro risorse, riaffermato con forza a livello comunitario attraverso la Raccomandazione dell Unione Europea del Per il nostro Paese, in particolare, la corretta gestione della zona costiera riveste primaria importanza nella ricerca di un modello di sviluppo sostenibile, soprattutto se si pensa ai ben km circa di litorale, il 30% dei quali presenta significativi fenomeni di erosione. A fronte della diffusa accentuazione dei processi erosivi lungo numerosi tratti di litorale risulta sempre più strategico il ricorso ad interventi di protezione non più localizzati a difesa di un singolo tratto di costa, ma organicamente pianificati a più ampia scala, quella delle cosiddette unità fisiografiche, tratti di costa che presentano un bilancio di sedimenti chiuso, non influenzato, cioè, da fattori esterni all unità stessa. Nell affrontare ogni studio alla scala dell unità fisiografica, risulta imprescindibile il ricorso ai modelli numerici che consentono di analizzare l impatto di ogni intervento in riferimento all insieme delle dinamiche che caratterizzano un tratto di costa, rendendo quindi possibile l individuazione delle soluzioni ottimali attraverso il confronto di molteplici alternative di intervento o gestionali. Sul piano tecnico-scientifico, oltre alle accresciute conoscenze e competenze sulle fenomenologie che regolano i processi costieri, che ne rendono oggi possibile la relativa rappresentazione attraverso robusti ed affidabili codici di simulazione numerica, negli ultimi anni il know-how tecnico necessario all utilizzo di codici più complessi quali i modelli di circolazione o di trasporto di sedimenti, fino ad alcuni anni orsono patrimonio specifico di un limitato gruppo di utilizzatori, si sta estendendo alla pratica comune, sia tra soggetti istituzionali (Amministrazioni locali, Autorità di Bacino, Autorità Portuali, ARPA, ISPRA) sia di tipo privato. Altro elemento di questa evoluzione è sicuramente costituito dagli importanti sviluppi nell ultimo decennio nel campo dell informatica, sia in termini software che hardware. Disponendo infatti di calcolatori sempre più potenti e di metodologie di programmazione sempre più raffinate, si pensi ad esempio alle potenzialità offerte dalla parellelizzazione del calcolo numerico, dall impiego delle GPU (Graphic Processing Units) per 1

8 incrementare la velocità di calcolo o alla gestione della memoria permessa dall utilizzo dei Sistemi Operativi a 64-bit, è oggi possibile studiare, mediante i codici di simulazione, le fenomenologie più complesse, su aree estese, garantendo allo stesso tempo una risoluzione spazio-temporale dei modelli di estremo dettaglio. Anche attraverso i più raffinati schemi di risoluzione a maglia non strutturata, è infatti oggi possibile, con un calcolatore di uso comune ed un codice di calcolo adeguato, simulare ad esempio i campi di corrente in un area di diverse decine di chilometri quadrati garantendo una risoluzione spaziale nell ordine di pochi metri oltre che la possibilità di includere, ove necessario, i processi di trasformazione del moto ondoso, il trasporto sedimentario, gli aspetti di qualità delle acque, ed ogni altra fenomenologia od elemento antropico di interesse per lo specifico caso di studio. Dal supporto alla progettazione agli studi di impatto ambientale, alla previsione e gestione delle emergenze ambientali, i codici di simulazione numerica costituiscono quindi oggi uno strumento da cui non si può più prescindere ai fini di garantire la qualità tecnica, il rigore nell approccio metodologico ed il rispetto dei più recenti indirizzi normativi, aspetti che devono necessariamente caratterizzare qualsiasi attività. Finalità del presente documento tecnico è illustrare le varie fasi che compongono uno studio modellistico delle dinamiche costiere, a partire dal reperimento dei dati propedeutici allo studio, fino all applicazione dei modelli numerici. Il documento è stato redatto sulla base dell ormai più che decennale esperienza maturata dai tecnici di DHI in Italia operando esclusivamente nel campo della modellazione numerica, nonché grazie alle consolidate partnership ed al conseguente continuo e costruttivo confronto tecnico con numerosi tra i più qualificati soggetti pubblici e privati, di ricerca e non, operanti nel nostro paese e, sul piano internazionale, attraverso la continua collaborazione all interno del Gruppo DHI. 2 Studi e soluzioni per la difesa della costa dall erosione L esigenza di affrontare uno studio modellistico delle dinamiche costiere alla scala dell unità fisiografica, che può variare da alcune centinaia di metri a decine di chilometri di costa, ha reso sempre più necessario il ricorso allo strumento modellistico numerico come supporto alla pianificazione e progettazione degli interventi di difesa del litorale dall erosione, ivi compresi gli interventi di semplice ripascimento. Le ampie scale a cui è possibile applicare oggi i modelli numerici garantiscono la possibilità di analizzare anche con elevato dettaglio l impatto che alcuni interventi possono determinare anche a valle degli stessi, assicurando pertanto quella continuità spaziale che è stata fino a pochi anni orsono il principale limite degli interventi di protezione del litorale a scala locale. 2.1 Dati necessari all esecuzione di uno studio modellistico delle dinamiche costiere Le fasi di studio mediante modello numerico sono sempre precedute da un attività di raccolta e processamento di tutti i dati disponibili. I dati comunemente necessari per la predisposizione di uno studio modellistico delle dinamiche del litorale finalizzato alla difesa della costa dall erosione ed all individuazione delle soluzioni ottimali di intervento si possono raggruppare in diverse categorie, descritte di seguito Caratterizzazione delle condizioni meteomarine (storiche) del paraggio Tra le prime attività necessarie negli studi delle dinamiche costiere, vi è senz altro la caratterizzazione delle condizioni meteomarine di riferimento al largo del tratto di costa interessato, con particolare riferimento al vento e al moto ondoso. In presenza di anemometri e/o boe ondametriche localizzate in prossimità del sito di interesse, la ricostruzione storica delle serie temporali di intensità e direzione del vento, altezza, periodo e direzione docx

9 d onda può essere effettuata acquisendo direttamente i dati misurati dagli strumenti. In Italia, tra gli altri, gli anemometri appartenenti alla rete di stazioni dell Aeronautica Militare presentano caratteristiche di affidabilità e (in genere) significativa estensione temporale del periodo di registrazione e sono pertanto adeguati per la caratterizzazione anemometrica di un sito. Per quanto riguarda la disponibilità di registrazioni di moto ondoso, la principale fonte di riferimento nel nostro paese è la Rete Ondametrica Nazionale (RON) gestita dall ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale). I dati di boa possono essere utilizzati come riferimento anche ad una certa distanza dal sito di interesse, qualora l esposizione alle mareggiate per i diversi settori direzionali possa essere considerata simile tra il sito in esame ed il sito che ospita la boa ondametrica. Frequentemente, tuttavia, per la caratterizzazione meteomarina di un sito non è possibile fare affidamento alle misure. Questo avviene o perché i dati sono troppo frammentati a causa di malfunzionamenti dello strumento o periodi di manutenzione dello stesso, o perché le serie temporali disponibili coprono solo pochi anni (5 10) oppure ancora perché per il paraggio in esame la boa o l anemometro non sono disponibili o non sono sufficientemente rappresentativi. Sempre più spesso, pertanto, si fa ricorso ad una ricostruzione storica delle condizioni meteomarine attraverso modellistica numerica. Tale approccio, comunemente definito come wind/wave hindcast permette di disporre di serie temporali, tra l altro, di intensità e direzione del vento, altezza d onda, periodo e direzione, nel punto desiderato. Se da un lato la possibilità di disporre di ricostruzioni di condizioni meteomarine pregresse attraverso un approccio modellistico rappresenta oggi un formidabile supporto nell ingegneria costiera ed offshore, dall altro va sottolineata l importanza di disporre di ricostruzioni modellistiche robuste, accurate e validate. Tra i database disponibili, un esempio di ricostruzione storica di vento e moto ondoso per l intero bacino del Mediterraneo è costituito dal database Mediterranean Wind Wave Model (MWM), prodotto da DHI in collaborazione con HyMOLab (Hydrodynamics and Met-Ocean Laboratory), struttura del Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell Università di Trieste. Il database MWM deriva dall implementazione di una catena modellistica che beneficia di due modelli che rappresentano lo stato dell arte rispettivamente nell ambito della modellazione atmosferica (WRF-ARW) e della modellazione del moto ondoso (MIKE 21 SW di DHI). In Figura 2-1 e Figura 2-2 sono riportate rispettivamente la batimetria di riferimento per la componente modellistica di moto ondoso e un dettaglio della mesh di calcolo adottata. La risoluzione del modello d onda è variabile da circa 10 km al largo fino a circa 3 km sottocosta. I dati, disponibili a partire dal 1979, sono stati estensivamente validati con confronti con anemometri, boe, nonché con le stime di intensità del vento e altezza d onda da satellite. Figura 2-1 Esempio di wave hindcast: batimetria di riferimento per la componente onda del database MWM. 3

10 Figura 2-2 Esempio di wave hindcast: mesh di calcolo per la componente onda del database MWM dettaglio Dati relativi all evoluzione storica della linea di riva Tali dati si riferiscono sia alla disponibilità di cartografia storica o di rilievi pregressi, sia alla possibilità di acquisire immagini aeree o satellitari ad alta risoluzione. In particolare, le immagini satellitari risultano un utilissimo strumento per la ricostruzione dell andamento storico della linea di riva, sia per l oggettiva difficoltà che spesso si incontra nel reperimento di cartografie pregresse, sia perché tali immagini ormai sono in grado di coprire più di quarant anni di osservazioni. La loro interpretazione (Figura 2-3), unita alla conoscenza della storia delle opere costiere eventualmente già presenti a difesa del litorale, permette indirettamente di sopperire all eventuale assenza di stime sul trasporto di sedimenti lungo la costa. Figura 2-3 Esempio di evoluzione storica della linea di riva rappresentata attraverso tematismi GIS (le linee colorate si riferiscono alla posizione della linea di riva in anni diversi) docx

11 2.1.3 Dati topografici / batimetrici Tali dati fanno riferimento ai rilievi di dettaglio della spiaggia emersa e sommersa (approssimativamente dalla quota di 1 2 m al di sopra del livello del medio mare fino a profondità di 10 m), per cui è necessario prevedere campagne di rilievo specifiche, eventualmente con tecnologia Multibeam, sia a informazioni relative a profondità maggiori, di minor dettaglio ed ottenibili tramite database internazionali di modelli digitali del terreno (es. batimetria GEBCO - General Bathymetric Chart of the Oceans) e/o da carte nautiche (in formato digitale). A tal fine risulta molto utile fare riferimento al database CM-93 di C-MAP, un database globale di cartografia nautica digitale realizzato e costantemente aggiornato da Jeppesen (Figura 2-4). Figura 2-4 Esempio di carta nautica digitale da C-MAP Dati relativi alle caratteristiche dei sedimenti Tale tipologia di dati fa riferimento alla granulometria media ed alla variabilità del fuso granulometrico del materiale costituente la spiaggia (emersa e sommersa) del sito in esame. Tali informazioni sono necessarie per il calcolo del trasporto sedimentario e della profondità di chiusura del sistema, ovvero la profondità oltre la quale non si verificano processi attivi di modifica del fondale durante le mareggiate. Indicativamente le caratteristiche granulometriche sono necessarie per la spiaggia emersa (fino a 1 2 m al di sopra del livello del medio mare) e per la spiaggia sommersa fino ad una profondità non inferiore ai 7-8 metri. Qualora il substrato roccioso risulti poco profondo o già visibile in alcuni tratti, può essere rilevante ai fini degli studi della dinamica di trasporto costiero l acquisizione di una mappatura della profondità del substrato roccioso stesso. 2.2 Approccio metodologico L approccio metodologico su cui si basa generalmente uno studio modellistico delle dinamiche costiere è fondato sull utilizzo combinato di modelli bidimensionali e monodimensionali ad una linea. Nella presente sezione verranno illustrate tutte le fasi che generalmente compongono lo studio. 5

12 2.2.1 Caratterizzazione delle condizioni meteomarine sottocosta Partendo dai dati meteomarini al largo (siano essi registrati o ricavati da database di ricostruzione storica wind/wave hindcast) sarà necessario procedere alla propagazione del moto ondoso dal largo verso costa, attraverso opportuna modellistica bidimensionale che tenga conto delle principali trasformazioni subite dall onda per effetto di rifrazione, shoaling, frangimento (sia sottocosta sia al largo, il cosiddetto white capping), attrito con il fondo ed eventualmente vento locale che spira sul dominio di calcolo contribuendo a modificare anche significativamente lo spettro di energia del moto ondoso tra il largo e la costa. Tra i modelli bidimensionali, sono senz altro da preferire i codici che offrono la possibilità di discretizzare il dominio di calcolo attraverso una maglia non strutturata (triangolare o quadrangolare) che permette di adottare risoluzioni spaziali elevate della mesh di calcolo solo laddove strettamente necessario (ad esempio sulle basse profondità e/o in corrispondenza di strutture, Figura 2-5), con indubbio vantaggio in termini di tempi di calcolo complessivi della simulazione rispetto, ad esempio, a quelli caratteristici dei modelli che operano con maglie regolari (quadrate o rettangolari). Figura 2-5 Esempio di rappresentazione della batimetria a maglia triangolare. Durante la propagazione verso la costa l onda subisce diverse trasformazioni; una delle trasformazioni più rilevanti ai fini della dinamica costiera è il processo di rifrazione: la rotazione del fronte d onda che tende a disporsi parallelo alle isobate ed alla linea di costa è in grado di determinare l insorgenza di sforzi di taglio al fondo (radiation stress). I gradienti dei radiation stress, massimi in corrispondenza del frangimento, sono i responsabili della generazione delle correnti litoranee. A parità di direzione di incidenza dell onda, i gradienti di radiation stress, e quindi le correnti litoranee, sono tanto più elevati quanto maggiore è l altezza d onda al frangimento. A parità di altezza d onda al frangimento, i gradienti di radiation stress, e quindi le correnti litoranee, sono tanto più elevati quanto maggiore è l angolo di incidenza tra il fronte d onda e le isobate. In presenza di strutture (ad es. dighe e/o moli) è importante che il modello riesca a tenere conto del fenomeno della diffrazione. Un esempio di risultato di un modello bidimensionale di propagazione largo-riva, in termini di altezza e direzione d onda, è riportato in Figura docx

13 Figura 2-6 Esempio di risultato del modello d onda MIKE 21 SW. Distribuzione dell altezza d onda significativa con indicazione vettoriale della direzione. Il modello di propagazione largo-riva dovrà essere impiegato per la propagazione dell intera serie temporale di dati d onda al largo, in modo da garantire un accurata ricostruzione del clima meteomarino in diversi punti sottocosta (Figura 2-7). La risoluzione da prevedere per il modello di propagazione dell onda largo-riva è dell ordine delle decine di metri. Figura 2-7 Esempio di rappresentazione del clima ondoso in diversi punti sottocosta nella tradizionale rappresentazione a rosa. 7

14 2.2.2 Ricostruzione storica del trasporto litoraneo con ricostruzione dei trend La disponibilità delle serie temporali delle caratteristiche del moto ondoso sottocosta è propedeutica, unitamente all acquisizione dei campionamenti granulometrici e delle relative analisi sedimentologiche, alla predisposizione di un modello numerico finalizzato alla ricostruzione, per alcuni profili significativi del tratto di litorale, del bilancio storico del trasporto litoraneo, lordo e netto. Per lo scopo può essere impiegato un modello di trasporto solido litoraneo a una linea, tipo LITDRIFT, modulo del pacchetto LITPACK di DHI, ampiamente utilizzato a scala internazionale in un gran numero di progetti di difesa dei litorali. L applicazione del modello all intera serie temporale permette, tra l altro, di ricavare l esistenza di eventuali trend temporali nel trasporto litoraneo (esempio in Figura 2-8). Figura 2-8 Esempio di bilancio storico del trasporto litoraneo (nelle due direzioni lungo costa e netto) Analisi della distribuzione del trasporto lungo profili di riferimento e determinazione della curva Q-alpha Il modello ad una linea permette inoltre di ricavare preziose informazioni sulla distribuzione del trasporto in funzione della profondità (Figura 2-9) e di conseguenza sulla profondità di chiusura del sistema (la profondità entro la quale si concentrano i processi attivi di alterazione del fondale durante le mareggiate più intense) docx

15 Figura 2-9 Esempio di distribuzione del trasporto litoraneo in funzione della profondità locale. Un ulteriore risultato che è possibile ricavare dall applicazione del modello ad una linea è la determinazione della cosiddetta curva Q-alpha (Figura 2-10), che mostra la variazione del trasporto sedimentario medio anno lungo costa (netto, Q ) al variare dell orientazione delle linea di riva (alpha, ovvero l angolo formato tra la direzione nord e la direzione normale alla linea di riva). Tale curva è ricavata attraverso una serie di simulazioni del modello monodimensionale imponendo una progressiva rotazione dell orientazione della linea di riva, associata al profilo (o ai profili) di riferimento. L orientazione della linea di riva associata ad un trasporto netto nullo è generalmente denominata orientazione di zero trasporto netto e rappresenta l orientazione a cui tenderebbe il litorale in presenza di strutture che determinassero il blocco totale del trasporto lungo costa. Tale informazione è di fondamentale importanza nella definizione preliminare della tipologia di schemi di difesa del tratto di costa eventualmente interessato dai processi erosivi. Figura 2-10 Esempio di curva Q-alpha. Il trasporto netto Q è in figura indicato come Net LDR (Littoral Drift Rates). Infine, il modello ad una linea può risultare uno strumento utile nella selezione di alcuni eventi di mareggiata particolarmente significativi per la movimentazione del trasporto di sedimenti lungo costa. Tali eventi selezionati, a cui sarà possibile associare una frequenza di accadimento ed un peso sul totale annuo del trasporto litoraneo, potranno essere successivamente simulati in dettaglio con una combinazione di modelli bidimensionali (modello d onda di dettaglio, modello idrodinamico, modello di trasporto di sedimenti). 9

16 2.2.4 Modellazione bidimensionale di dettaglio A valle della propagazione del moto ondoso sottocosta e delle analisi di base sul trasporto litoraneo, per poter comparare l efficacia di diverse possibili soluzioni progettuali nella difesa del litorale dai processi erosivi (es. pennelli trasversali, scogliere sommerse o emerse) ed ottimizzarne la forma e/o la localizzazione è necessario predisporre una modellazione bidimensionale di dettaglio, con una combinazione di modelli di propagazione del moto ondoso, idrodinamici e di trasporto sedimentario. In genere, tale combinazione di modelli è adottata per la simulazione della risposta del litorale nel breve periodo, in concomitanza di eventi di mareggiata opportunamente selezionati. Solo recentemente l incremento delle capacità computazionali dei calcolatori e lo sviluppo di modelli numerici che sfruttano appieno le potenzialità fornite dal calcolo parallelo, ha permesso di estendere l impiego di tali modelli anche alle simulazioni dell evoluzione del litorale nel medio-lungo termine, affiancando i più tradizionali modelli ad una linea per la simulazione dell evoluzione della linea di riva. Il modello di propagazione del moto ondoso da utilizzare nelle simulazioni di dettaglio del tratto di litorale interessato dai fenomeni erosivi dovrà presentare le medesime caratteristiche del modello già descritto precedentemente. Si sottolinea ancora una volta l importanza di poter disporre di modelli a maglia non strutturata, in grado di riprodurre con elevato dettaglio la forma e le dimensioni delle eventuali strutture poste lungo la costa ma allo stesso tempo di permettere una risoluzione meno spinta laddove la profondità sia più elevata, più al largo della cosiddetta zona dei frangenti (breaking zone), limitando così l aggravio computazionale complessivo. La simulazione dei campi di corrente generati dall azione del moto ondoso è possibile attraverso l utilizzo di un modello idrodinamico, tipo MIKE 21 HD (Hydrodynamics) di DHI. Il modello dovrà prevedere in input i campi di radiation stress dal modello d onda, associati alla generazione delle correnti litoranee e potrà considerare l ulteriore contributo alla circolazione determinato dalle oscillazioni di marea, dal vento ed eventualmente dall effetto locale della circolazione a scala di bacino (es. circolazione adriatica, ligure-provenzale ecc). I risultati del modello idrodinamico sono in genere costituiti da mappe che riportano la distribuzione spaziotemporale dei livelli idrici e delle velocità di corrente. Un esempio di risultato del modello idrodinamico è riportato in Figura Figura 2-11 Esempio di risultati del modello idrodinamico MIKE 21 HD FM. Distribuzione delle velocità di corrente con indicazione vettoriale delle direzioni del flusso docx

17 L ultimo passo nelle applicazioni dei modelli bidimensionali di dettaglio è la determinazione della capacità di trasporto di sedimenti nell area in esame, in modo da verificare le possibili criticità (erosione od eccessiva sedimentazione) su tratti di costa liberi da strutture o caratterizzati dalla presenza di opere costiere. A tale scopo sono impiegati modelli di trasporto sedimentario del tipo MIKE 21 ST (Sand Transport) di DHI. Tali tipologie di modelli, una volta introdotte le caratteristiche dei sedimenti in termini di granulometria media e di variabilità del fuso, sono in grado di fornire la distribuzione della capacità di trasporto nel dominio di calcolo in termini di trasporto combinato della componente longitudinale (long-shore) e trasversale (cross-shore). Il modello viene forzato dalle condizioni d onda (altezza, periodo, direzione) ricavate dal modello di propagazione del moto ondoso e dalla circolazione ricavata dal modello idrodinamico. Se dinamicamente accoppiato al modello d onda ed al modello idrodinamico, il modello di trasporto sedimentario bidimensionale è in grado di fornire la variazione della batimetria nel breve termine (simulazioni morfodinamiche a scala di mareggiata) o (come nel caso del recente modello MIKE 21 Shoreline Model di DHI, Figura 2-12) anche nel medio e lungo termine. Un esempio di risultato del modello di trasporto di sedimenti è riportato in Figura Figura 2-12 Esempio di risultati del modello di evoluzione della linea di riva MIKE 21 Shoreline Model 11

18 Figura 2-13 Esempio di risultati del modello di trasporto MIKE 21 ST. Distribuzione della capacità di trasporto con indicazione vettoriale delle direzioni del flusso Modellazione semplificata dell evoluzione a lungo termine della linea di riva Unitamente ai modelli bidimensionali di dettaglio descritti fino ad ora, in grado di fornire preziose informazioni sugli effetti locali delle strutture costiere, può risultare utile l applicazione di modelli più semplificati, che permettano, con tempi di calcolo limitati, la simulazione dell evoluzione della linea di riva a lungo termine. Modelli ad una linea, del tipo LITLINE di DHI, possono essere impiegati per la simulazione dell evoluzione della linea di riva nelle condizioni di stato di fatto e a seguito delle ipotesi di realizzazione di strutture atte alla difesa del litorale. La valutazione dell evoluzione della linea di riva mediante modellazione 1D è tuttavia possibile solo in caso di tratti di costa aperta e uniforme. In caso di strutture in grado di indurre una circolazione (e conseguente capacità di trasporto, Figura 2-14) complessa e/o in tratti di costa caratterizzati da batimetrie irregolari, l impiego di un modello 2D è senz altro da preferire. Figura 2-14 Esempio di distribuzione della capacità di trasporto a tergo di una scogliera emersa docx

19 3 Conclusioni Dal supporto alla progettazione nell ingegneria costiera e portuale, agli studi di impatto ambientale, alla previsione e gestione delle emergenze ambientali, i codici di simulazione numerica costituiscono oggi uno strumento da cui non si può più prescindere ai fini di garantire la qualità tecnica, il rigore nell approccio metodologico ed il rispetto dei più recenti indirizzi normativi, aspetti che devono necessariamente caratterizzare qualsiasi attività. Il presente documento tecnico si è posto l oniettivo di illustrare le varie fasi che compongono uno studio modellistico delle dinamiche costiere, a partire dal reperimento dei dati propedeutici allo studio, fino all applicazione dei modelli numerici in sequenza. L esigenza di affrontare uno studio modellistico delle dinamiche costiere alla scala dell unità fisiografica, che può variare da alcune centinaia di metri a decine di chilometri di costa, ha reso infatti sempre più necessario il ricorso allo strumento modellistico numerico come supporto alla pianificazione e progettazione degli interventi di difesa del litorale dall erosione, ivi compresi gli interventi di semplice ripascimento. Le ampie scale a cui è possibile applicare oggi i modelli numerici garantiscono la possibilità di analizzare anche con elevato dettaglio l impatto che alcuni interventi possono determinare anche a valle degli stessi, assicurando pertanto quella continuità spaziale che è stata fino a pochi anni orsono il principale limite degli interventi di protezione del litorale a scala locale. Il documento è stato redatto sulla base dell ormai più che decennale esperienza maturata dai tecnici di DHI in Italia operando esclusivamente nel campo della modellazione numerica, nonché grazie alle consolidate partnership ed al conseguente continuo e costruttivo confronto tecnico con numerosi tra i più qualificati soggetti pubblici e privati, di ricerca e non, operanti nel nostro paese e, sul piano internazionale, attraverso la continua collaborazione all interno del Gruppo DHI. 4 Riferimenti D.P.R. 2 dicembre 1997, n. 509 Regolamento recante disciplina del procedimento di concessione di beni del demanio marittimo per la realizzazione di strutture dedicate alla nautica da diporto, a norma dell articolo 20, comma 8, della L. 15 marzo 1997, n. 59. Decreto 14 aprile 1998 Approvazione dei requisiti per la redazione dei progetti da allegare alle istanze di concessione demaniale marittima per la realizzazione di strutture dedicate alla nautica da diporto. Contento, G., Donatini, L., Lupieri, G., Pedroncini, A. and Cusati, L. MWM: A 35 years wind & wave high resolution hindcast dataset and an operational forecast service for the Mediterranean Sea. Proceedings of 18th International Conference on Ships and Shipping Research NAV'2015, pp , ISBN Kaergaard, K., Dronen, N. A hybrid shoreline model for the sand engine: comparison with observations and long term predictions. Proceedings of the Coastal Sediments 2015, May 11-15, San Diego, CA, USA. Mangor, K. Shoreline Management Guidelines, DHI, Hørsholm, Denmark. MIKE by DHI MIKE 21 Spectral Wave Module. Scientific Documentation. DHI, Hørsholm, Denmark. MIKE by DHI MIKE 21 & MIKE 3 Flow Model FM. Hydrodynamic and Sand Transport Module. Scientific documentation. DHI, Hørsholm, Denmark. MIKE by DHI LITTORAL PROCESSES FM All Modules. Scientific Documentation. DHI, Hørsholm, Denmark. 13

20 General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO) CM-93 Edition 3.0, CM-93/ docx