METODI PER IL MONITORAGGIO IDRAULICO. Ing. Sara Pavan

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1 METODI PER IL MONITORAGGIO IDRAULICO Ing. Sara Pavan

2 PRINCIPI GENERALI Le analisi idrauliche a supporto della progettazione degli interventi di riqualificazione A cosa serve un modello idraulico? Come si costruisce un modello idraulico? L importanza della componente idrologica L utilizzo dei modelli in moto stazionario L utilizzo dei modelli in moto vario

3 I MODELLI IDRAULICI Sono schematizzazioni del funzionamento di fiumi, reti di canali, reti di condotte, casse d espansione, ecc Cercano di dare una risposta alle domande: Fin dove arriva l acqua? Quanta acqua passa in questo canale? Quanta acqua esce da questo canale? Che velocità ha la corrente? Quanto grande dev essere questa cassa d espansione? Quanto ci mette la piena a defluire?..

4 I MODELLI IDRAULICI Da cosa sono composti? Geometria dei corsi d acqua (o delle condotte) Forma del canale Pendenza Presenza di manufatti interferenti (ponti, soglie, briglie ) RILIEVI TOPOGRAFICI Idrologia Quanta acqua entra nel sistema Parametri di scabrezza Che tipo di superfici caratterizza il sistema e che resistenza al moto ne deriva ANALISI IDROLOGICHE o DATI MISURATI FOTO e SOPRALUOGHI

5 LA COMPONENTE IDROLOGICA Portate note o misurate (osservate) Portate ricavate statisticamente dalle curve di possibilità climatica

6 I MODELLI IN MOTO STAZIONARIO PORTATA COSTANTE NEL TEMPO ricostruire l attuale comportamento idraulico dei canali riprodurre i profili del pelo libero corrispondenti a diverse portate defluenti calibrare il modello valutare le variazioni di tirante e di velocità che hanno origine in seguito ad un ampliamento dell area bagnata disponibile e in particolare permettono di comprendere gli effetti dell aumento della scabrezza in seguito alla piantumazione di alberi e arbusti nelle zone golenali. tracciare le mappe del rischio idraulico

7 I MODELLI IN MOTO VARIO PORTATA VARIABILE NEL TEMPO riproduzione del comportamento dei canali al passaggio di un onda di piena, o, più in generale, al passaggio di una sequenza di portate variabili nel tempo e nello spazio lungo il canale. valutare la capacità di laminazione di un canale quantificare i volumi possibilmente esondabili che mettono in crisi il sistema. determinare l effetto dell inserimento di aree umide connesse al corso d acqua, che possono svolgere una funzione di casse di espansione della portata di piena incrementando l effetto di laminazione

8 I CASI STUDIO LIFE RINASCE Collettore Acque Basse Modenesi Collettore Alfiere Diversivo Fossa Nuova Cavata Cavata Orientale

9 Collettore Acque Basse Modenesi Tratti di intervento a monte e a valle sul C.A.B.M Assetto giallo: Sezioni 2-10 e Assetto azzurro: Sezioni 2-15 e 61-78

10 Collettore Acque Basse Modenesi Tratti di intervento a monte e a valle sul C.A.B.M

11 Collettore Acque Basse Modenesi La configurazione di progetto prevede la risagomatura di questi due tratti con allargamento della sezione e creazione di una doppia banca golenale. L effetto degli interventi verrà valutato tramite il confronto dei profili di pelo libero ottenuti nello Stato di Fatto (SdF), ovvero utilizzando l attuale geometria del canale, e lo Stato di Progetto (SdP).

12 Collettore Acque Basse Modenesi SIMULAZIONI IN MOTO STAZIONARIO: le risagomature in progetto determinano un abbassamento del pelo libero per tutte le portate considerate, ma tale abbassamento è massimo per la portata massima

13 Collettore Acque Basse Modenesi SIMULAZIONI IN MOTO STAZIONARIO: gli interventi saranno particolarmente efficaci per le portate alte, ma benefici considerevoli sono ottenibili per ogni regime di funzionamento. In tutte e tre le situazioni simulate l abbassamento è massimo nel tratto di valle, mentre nel tratto a monte si assesta sui 10 cm.

14 Stage (m) Stage (m) Collettore Acque Basse Modenesi SIMULAZIONI IN MOTO VARIO 17.5 River: CABM Reach: Intervento RS: -7.6 Legend 15.5 River: CABM Reach: Intervento RS: Legend 17.0 Stage - U_SdF2_Tr15_180h Stage - U_SdP3_Tr15_180h 15.0 Stage - U_SdF2_Tr15_180h Stage - U_SdP3_Tr15_180h Mar Mar Mar2015 Time Mar Mar Mar2015 Time

15 Collettore Alfiere Gli interventi previsti sul Collettore Alfiere sono i seguenti: Ampliamento di sezione mediante abbassamento della banchina interna e riprofilatura della sponda Creazione di una bassura umida allagabile Incremento della dotazione arboreo-arbustiva del canale Estensione delle formazioni vegetali a canneto e cariceto al piede di sponda Definizione di un piano di manutenzione del canale per conservare la naturalità compatibilmente con le esigenze idrauliche Definizione di un piano di manutenzione della bassura umida

16 Collettore Alfiere

17 Collettore Alfiere Tratto 1, dall inizio del canale al ponte di via Madonna, per una lunghezza complessiva di 900 m su m complessivi del tratto Tratto 2, tra il ponte di via Madonna e il ponte di via S.Giovanni, per una lunghezza complessiva di 550 m su 900 m complessivi del tratto Sezione 4 del Collettore Alfiere (sezione di inizio del Tratto di intervento 1) Sezione 23 del Collettore Alfiere (sezione di inizio del Tratto di intervento 2)

18 Collettore Alfiere Schematizzazione geometrica dello stato di progetto con inserimento delle bassure umide come Storage areas

19 Collettore Alfiere SIMULAZIONI IN MOTO STAZIONARIO con portate variabili da 4 a 10 m 3 /s. Il range di portate è stato scelto assumendo come estremo inferiore il valore di portata che fornisce un livello tale da iniziare ad interessare gli sbocchi degli scoli afferenti, e come estremo superiore il valore massimo di portata stimato per il Collettore Alfiere durante l evento di piena del Dicembre 92, in occasione del quale si sono registrati diversi allagamenti proprio a causa del rigurgito degli scoli

20 Stage (m) Flow (m3/s) Per la SIMULAZIONE IN MOTO VARIO è stato utilizzato in prima battuta un idrogramma di piena triangolare, simmetrico, della durata di 6 ore, con portata iniziale pari a 4 m 3 / s e portata al picco pari a 10 m 3 /s. Collettore Alfiere Plan: U_prova_SdP2 River: Alfiere Reach: Interventi_LIFE RS: Legend Stage HW US Stage HW DS Stage TW Flow HW US Flow HW DS Flow Leaving Culvert Flow - Culvert #1 Livello all interno della bassura Mar2015 Time

21 Stage (m) Flow (m3/s) Flow (m3/s) SIMULAZIONE IN MOTO VARIO di un evento reale: piena del dicembre 1992 Collettore Alfiere River: Alfiere Reach: Interventi_LIFE RS: Legend Flow Simulation Time (days) Plan: Alfiere_SdP2 River: Alfiere Reach: Interventi_LIFE RS: Legend Stage TW Stage HW US Stage HW DS Flow HW US Flow HW DS Flow Leaving Culvert Flow - Culvert # Mar Mar Mar Mar Mar Mar2015 Time

22 Diversivo Fossa Nuova Cavata

23 Diversivo Fossa Nuova Cavata Il modello idraulico del canale Diversivo Fossa Nuova Cavata è stato costruito sulla base del rilievo topografico e batimetrico di 29 sezioni che vanno dal ponte della SP 413 all intersezione con il Canal Vecchio, per una lunghezza complessiva di circa 2500 m totalmente ricompresi nel comune di Carpi. Gli interventi in progetto prevedono una risagomatura della sezione di deflusso nel tratto che va dalla sezione 12 alla sezione 22, ovvero nel tratto in cui il Diversivo Fossa Nuova Cavata scorre parallelo al canale irriguo Gusmea. Per entrambi gli assetti sono state effettuate simulazioni in moto stazionario considerando un range di 10 portate che vanno da 1 m 3 /s a 10 m 3 /s

24 Diversivo Fossa Nuova Cavata SIMULAZIONI IN MOTO STAZIONARIO

25 Diversivo Fossa Nuova Cavata Pesante effetto di rigurgito per la presenza di un ponte canale alla fine del tratto di intervento, che ostruisce quasi completamente la sezione

26 Diversivo Fossa Nuova Cavata Ricostruzione degli idrogrammi in moto vario tramite il modello idrologico SWMM

27 Diversivo Fossa Nuova Cavata Ricostruzione degli idrogrammi in moto vario tramite il modello idrologico SWMM Diversivo monte pioggia 6.0h Diversivo totale pioggia 6.0h Remesina pioggia 6.0h Diversivo monte pioggia 12.0h Diversivo totale pioggia 12.0h Remesina pioggia 12.0h Diversivo monte pioggia 18.0h Diversivo totale pioggia 18.0h Remesina pioggia 18.0h Diversivo monte pioggia 2.0h Diversivo totale pioggia 2.0h Remesina pioggia 2.0h Idrogrammi di piena per il Diversivo Fossa Nuova Cavata per tempi di pioggia da 2 a 18 ore e Tr=5 anni

28 Ipotesi simulate : Diversivo Fossa Nuova Cavata 1) Semplice risagomatura delle sezioni (dalla 12 alla 21) 2) Risagomatura delle sezioni e inserimento di un arginello golenale alto 60 cm 3) Risagomatura delle sezioni e abbassamento del fondo al di sotto del ponte canale alla sezione 22 4) Risagomatura delle sezioni e inserimento di un arginello golenale alto 60 cm, con abbassamento del fondo al di sotto del ponte canale alla sezione 22 (ovvero ipotesi 3) + ipotesi 4)) Idrogrammi di piena per il Diversivo Fossa Nuova Cavata per tempi di pioggia da 2 a 18 ore e Tr=5 anni

29 Diversivo Fossa Nuova Cavata SIMULAZIONI IN MOTO VARIO

30 Diversivo Fossa Nuova Cavata

31 Cavata Orientale Localizzazione degli interventi lungo la CAVATA ORIENTALE che vanno a costituire il nodo idraulico complessivo: Scolmatore su via Lama (di competenza AIMAG SPA spa), CAVATA ORIENTALE AMPLIATA E RIQUALIFICATA e CASSA DI ESPANSIONE a fini multipli (di competenza del Consorzio di bonifica dell Emilia Centrale). )

32 Cavata Orientale Il modello idraulico del canale Cavata Orientale è stato costruito sulla base del modello costruito da AIMAG nell ambito della RELAZIONE TECNICA dello STUDIO DI FATTIBILITA PER LA SISTEMAZIONE DEL SISTEMA FOGNARIO E DI BONIFICA A SERVIZIO DEI QUARTIERI URBANI SUD-ORIENTALI DELLA CITTA DI CARPI. In questo modello viene infatti considerata la confluenza del nuovo collettore AIMAG e la presenza della vasca di laminazione nel tratto di monte della Cavata Orientale.

33 Cavata Orientale In questo lavoro si è considerato solo il sistema costituito dal tratto terminale del nuovo collettore AIMAG in progetto, il tratto di Cavata Orientale che va dalla sua origine a poche decine di m a valle del sottopasso di via Lame, la vasca di laminazione collocata in prossimità dell origine della Cavata, e lo scarico di connessione tra la vasca e il Cavo Lama Cavata Orientale: sezione tipo di progetto nel tratto di monte e tratto in condotta con diametro 600 mm.

34 Q [mc/s] Q [mc/s] Q [mc/s] Q [mc/s] Q [mc/s] Su questo sistema sono state effettuate 12 simulazioni, corrispondenti a diversi tempi di pioggia e con diversi tempi di ritorno, a metodi idrologici diversi e a un evento reale Tr50_To10h Tr50_Tp8h Tr50_Tp2h Tr50_Tp4h 2.50 Evento 12 giugno Chicago 1h T [h] T [h] T [h] T [h] 5.00 T [h] Cavata Orientale Tempo di ritorno 25 anni: Tempo di pioggia = 2 ore Q_Tr25_Tp2h Tempo di pioggia = 4 ore Q_Tr25_Tp4h Tempo di pioggia = 6 ore Q_Tr25_Tp6h Tempo di pioggia = 8 ore Q_Tr25_Tp8h Tempo di pioggia = 10 ore Q_Tr25_Tp10 Tempo di ritorno 50 anni: Tempo di pioggia = 2 ore Q_Tr50_Tp2h Tempo di pioggia = 4 ore Q_Tr50_Tp4h Tempo di pioggia = 6 ore Q_Tr50_Tp6h Tempo di pioggia = 8 ore Q_Tr50_Tp8h Tempo di pioggia = 10 ore Q_Tr50_Tp10h Applicazione del metodo Chicago con durata di pioggia pari a 1 ora Chicago_1h Simulazione dell evento reale del 12 giugno 2007 Pioggia_

35 Cavata Orientale SIMULAZIONI IN MOTO VARIO dei livelli all interno della cassa d espansione

36 Cavata Orientale SIMULAZIONI IN MOTO VARIO valutazione delle esondazioni lungo la Cavata Orientale

40 GRAZIE PER L ATTENZIONE "All models are wrong but some are useful" George Box Nessuno crede ai modelli, tranne chi li ha prodotti tutti credono ai dati sperimentali, tranne chi li ha raccolti. Gaylon S. Campbell