INDICE A. PREMESSA... 2 B. PLUVIOMETRIA... 3 C. VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI PIENA... 8 D. ALLEGATO

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2 INDICE A. PREMESSA... 2 B. PLUVIOMETRIA... 3 B.1. CURVE DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA... 3 B.1.1. LEGGI DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA A TRE PARAMETRI... 3 B.2. ANALISI DI REGIONALIZZAZIONE (PROCEDURA VAPI)... 5 B.3. RISULTATO DEI CALCOLI... 7 C. VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI PIENA... 8 C.1. METODO RAZIONALE... 8 C.1.1. CARATTERISTICHE FISIOGRAFICHE DEL BACINO... 9 C.1.2. TEMPO DI CORRIVAZIONE C.1.3. VALUTAZIONE DEI COEFFICIENTI DI DEFLUSSO C.1.4. RISULTATI DEI CALCOLI C.2. FORMULE EMPIRICHE D. ALLEGATO \D1 -RI-ID doc pa g. 1

3 A. PREMESSA Scopo del presente lavoro è la caratterzzazone drologca e la valutazone della portata d pena sgnfcatva del bacno del Fume Lao ntercettato dal traccato della strada transcollnare, s.s , che da Guardagrele porta a connetters con la SS 652 Val d Sangro con la rete drografca locale. Lo studo è stato svolto attraverso l repermento e l elaborazone de dat dsponbl qual dat pluvometrc, legg d regonalzzazone e pan stralco, che sono stat utlzzat per le verfche draulche nelle dfferent condzon, e medante una descrzone qualtatva e quanttatva de bacn sulla base d parametr a carattere generale ed element d valutazone determnstc. In relazone alle problematche connesse all nterferenza del collegamento stradale n progetto con la rete drografca locale, s possono dstnguere seguent cas: nterferenza con l Fume Lao; nterferenza con r mnor; acque d ruscellamento ntercettate dal traccato stradale n progetto; nterferenza con canal e foss rrgu. Data l mportanza delle opere, è necessaro determnare dfferent valor della portata per l anals draulca delle molteplc stuazon (progetto, cantere, dmensonamento dfese draulche, calcolo dello scalzamento, etc ). A tale scopo s sono svluppat stud drologc mrat agl specfc bacn per la determnazone de valor d portata da assumere nelle dverse verfche. 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 2

4 B. PLUVIOMETRIA B.1. CURVE DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA La caratterzzazone pluvometrca del terrtoro n esame sarà eseguta n base a valor d precptazone ottenut secondo l metodo d calcolo dervato da procedure d regonalzzazone VAPI (Valutazone delle Pene) d seguto esposto. Lo scopo delle elaborazon de dat pluvometrc raccolt è la defnzone delle curve d possbltà clmatca. Come è noto, la curva d possbltà clmatca fornsce, per un assegnato tempo d rtorno T, la relazone tra la durata t e l altezza d pogga ragguaglata hr relatva all area A del bacno consderato. S possono n realtà prendere n consderazone due dstnt tp d curva d possbltà clmatca: la curva d possbltà clmatca dell altezza d pogga puntuale e la curva d possbltà clmatca dell altezza d pogga ragguaglata (che d ora n po pù brevemente ndcheremo, rspettvamente, come curva d possbltà clmatca puntuale e curva d possbltà clmatca ragguaglata). La prma fornsce, per un assegnato tempo d rtorno T, la relazone tra la durata t e l altezza d pogga h nel punto consderato. La seconda fornsce, sempre per un assegnato tempo d rtorno T, la relazone tra la durata t e l altezza d pogga ragguaglata hr relatva al bacno consderato (d area A). Quando l area A del bacno tende a zero la curva d possbltà clmatca ragguaglata tende a confonders con quella puntuale. La curva d possbltà clmatca ragguaglata relatva a un certo bacno s può costrure n due fas dstnte: ndvduazone della curva d possbltà clmatca puntuale relatve alla stazone pluvometrca presa n esame; trasformazone della curva d possbltà clmatca puntuale nella curva d possbltà clmatca ragguaglata tramte un coeffcente d rduzone (o coeffcente d ragguaglo all area) R che dpende dalla durata t e dall area A ed è n pratca ndpendente dal tempo d rtorno T (l potes d ndpendenza da T è suffragata dall esperenza). Ne calcol vene comunque cautelatvamente trascurato l ragguaglo delle precptazon all area. B.1.1. Legg d possbltà pluvometrca a tre parametr Nel caso n esame s è scelto d utlzzare, per una corretta descrzone de fenomen pluvometrc, una legge d possbltà pluvometrca a tre parametr che ha l vantaggo, rspetto a quella abtualmente utlzzata a due parametr, d descrvere con maggore accuratezza gl event meteorc 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 3

5 che presentano durate nferor ad un ora; quest ultma presenta nfatt l nconvenente d fornre valor d ntenstà d pogga tendent all nfnto per le basse durate. L espressone generca della curva d possbltà pluvometrca assume dunque la seguente espressone: h = at ( b + t) m Scopo della elaborazone statstca de dat d pogga è la determnazone unvoca de parametr a, b ed m per assegnat temp d rtorno ( 20, 50, 100, 200 ann). Nel seguto pedc e j dentfcano le grandezze relatve al sngolo caso crtco (=1,,N) ed alla generca durata (j=1,,m). L equazone precedente s lnearzza ntroducendo la seguente trasformazone temporale: ( b t) θ = j + e passando a logartm: logt, = loga mlogθ Per determnare parametr della relazone ntenstà-durata relatv ad un sngolo caso crtco s fssa un valore d prma approssmazone d b che caratterzza la trasformazone temporale, determnando successvamente valor ottmal de parametr a ed m nterpolando la precedente equazone lnearzzata con l metodo de mnm quadrat mponendo che sa mnma la somma de quadrat degl scart tra valor teorc e quell osservat. Scrvendo l equazone lnearzzata nella seguente forma: y + j, = α βx j con: y j, = logj, j logθ j x = α = loga β = m s determna, per ogn caso crtco, una terna d valor de parametr della curva d possbltà pluvometrca. La stma separata de parametr d cascuno degl N cas crtc fornsce un dverso coeffcente angolare per ogn relazone ntenstà-durata lnearzzata, Cò mplca che le trasformate lnear d tal relazon non sono parallele, ma esstono valor per cu le curve s ncrocano, cosa charamente prva d sgnfcato fsco. Convene qund mporre: 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 4

6 l unctà della trasformata temporale, assumendo un parametro b comune alle N relazon l parallelsmo delle trasformate lnear. L equazone precedente dventa allora: y + j, = α βx j e per cascun valore d b parametr possono essere ndvduat mponendo che sa mnma la somma de quadrat degl scart tra valor teorc ed emprc d tutt cas crtc contemporaneamente: S 2 = ( α + βx y' ) 2 N M = 1 j = 1 j j, dalla quale mnmzzando s ottene: β N 1 j N j M = = 1 = M = 1 ( x j x) ( x x) j y' 2 j, α = y' βx dove: B.2. 1 M 1 x = j= 1 x j y' j= M M M = 1 y' j, ANALISI DI REGIONALIZZAZIONE (PROCEDURA VAPI) Il metodo d regonalzzazone proposto dal programma VAPI (Valutazone Pene), svluppato dal Gruppo Nazonale per la Dfesa dalle Catastrof Idrogeologche del Consglo Nazonale delle Rcerche ha per obettvo la regonalzzazone delle pogge ntense su tutto l terrtoro nazonale secondo crter omogene. Tale metodo è basato sulla dstrbuzone de valor estrem tpo I a due component (TCEV1), che rappresenta la dstrbuzone del massmo valore d una mstura d due popolazon costtute da: una componente base contenete valor med e bass una componente straordnara, contenente valor pù elevat. In questo modo è possble utlzzare varabl anche fortemente asmmetrche, che dffclmente le dstrbuzon usual rescono a rendere. 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 5

7 Il progetto VAPI suddvde l ntero terrtoro nazonale n alcun compartment, presso qual sono state svluppate le regonalzzazon separate. Per l lotto n oggetto è stata utlzzata la procedura con la determnazone della relazone ntenstàdurata-frequenza a tre parametr, svluppata presso l Unverstà d Roma (Calenda e Cosentno, 1996) per la regonalzzazone d un ampa zona dell Itala Centrale, tra l promontoro d Pombno e la foce del Garglano. Al terzo lvello d regonalzzazone, nella regone consderata la dpendenza dalla quota z della meda dell altezza gornalera d pogga µ hd sembra segure una relazone lneare: µ hd = cz + d Esprmendo l ntenstà d precptazone medante la legge a tre parametr precedentemente vsta, la meda de valor d t rsulta: m m b µ h0 b µ t = µ 0 = b + t 24 b + t Dalle potes precedent s può rcavare l valore del parametro d trasformazone temporale b e l espressone del parametro m della curva d possbltà pluvometrca: 1 η(cz + d) m = ln b 24µ ln 0 b + 24 La dstrbuzone d probabltà dell ntenstà t rsulta qund: P( t ) Λbe = e t µ0 m b+ t β b 1 Λ*Λ Θ* e b t Θ*µ0 m b t β + b I valor de parametr della legge consderata per la zona n oggetto sono rassunt nella tabella seguente: REGIONE OMOGENEA Cc Λ* Θ* Λ b β c d b µ 0 0,685 2,547 35,9 5,424 0, ,19 0, ,1 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 6

8 Nell Allegato 1 sono rportat tabulat d calcolo con relatv grafc rappresentatv relatv alla applcazone della procedura VAPI per la sottoregone omogenea Cc dell Itala centrale. B.3. RISULTATO DEI CALCOLI Vengono rassunt nel presente paragrafo rsultat delle elaborazon de dat analzzat nterpolat con legg d possbltà pluvometrca a tre parametr. La legge a tre parametr presenta qund l vantaggo d rappresentare con un unca relazone l ntero arco delle durate, e d caratterzzare con maggore affdabltà le durate d poch mnut dando luogo a valor fnt e non tendent all nfnto. h = at ( b + t) m con: b = 0,0264 ed m = 0,5421 ed a varable n funzone del tempo d rtorno secondo la tabella seguente. Tr 20 Ann 50 Ann 100 Ann 200 Ann a 35,060 43,015 49,065 55, \D1 -RI-ID doc pa g. 7

9 C. VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI PIENA C.1. METODO RAZIONALE Le portate d pena d assegnato tempo d rtorno sono state stmate, non essendo dsponbl msure drette, medante applcazone del metodo d corrvazone, secondo cu alle portate calcolate vene attrbuto l medesmo tempo d rtorno delle pogge che le hanno generate. Le potes alla base del progetto sono quelle d consderare un evento d pogga corrspondente ad un certo tempo d rtorno Tr e d adottare quale modello rappresentatvo della trasformazone afflussdefluss quello fornto dall espressone razonale: chs Q = 3,6t dove: c = coeffcente d deflusso del bacno; h = altezza massma d pogga per una durata par al tempo d corrvazone (mm); S = superfce del bacno (km 2 ); t c = tempo d corrvazone del bacno (ore). c ( m 3 / s) Per gungere al dmensonamento delle opere d attraversamento draulco e d tutt ram della rete d drenaggo bsogna preventvamente defnre, sulla base degl element drologc, draulc e geometrc dsponbl, le portate generate da un certo evento meteorco, d assegnata frequenza probable, assunto come sollectazone drologca d progetto. L anals è stata svluppata secondo le seguent fas: delmtazone e classfcazone de bacn drografc d nteresse prmaro e secondaro su base cartografca costtuta dalla Carta Tecnca Regonale n scala 1: e 1:25.000; defnzone de parametr morfologc e fsografc (superfce del bacno sotteso, lunghezza e pendenza dell asta prncpale, acclvtà de versant, la quota massma (H max ), mnma (H mn ) e meda (H med ) del bacno, copertura vegetale, uso del suolo); defnzone de temp d corrvazone n base a dverse formule teorco-spermental e attrbuzone de valor d rfermento; anals de dat d copertura e vegetazone, acclvtà e morfologa per la valutazone del coeffcente d deflusso da attrbure a bacn mbrfer nel calcolo della portata d massma pena; calcolo della portata d massma pena per dvers temp d rtorno, medante applcazone del metodo razonale. 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 8

10 C.1.1. Caratterstche fsografche del bacno La corretta consderazone del ruolo gocato dalle caratterstche spazal de bacn drografc n una vasta sere d applcazon ambental, costtusce un aspetto fondamentale della rcerca drologca classca. Ogn processo d trasformazone drologca a scala d bacno derva, nfatt, dall nterazone d camp spazo- e tempo-varant. Per bacno drografco s ntende la porzone d terrtoro che raccogle tutte le acque che, trasformandos n portate nella rete d drenaggo, defluscono attraverso la sezone d chusura assegnata per l corso d acqua n esame. La delmtazone del bacno è ndvduata dalla lnea dello spartacque (bacno mbrfero). Le prncpal caratterstche topografche, che nfluenzano la formazone de defluss d un bacno, sono quelle d seguto elencate. Superfce È espressa n km 2 e msura l area delmtata dalla proezone su un pano orzzontale dello spartacque topografco; essa è rcavata su base cartografca costtuta dalla Carta Tecnca Regonale n scala 1: o nferore; Fattor d forma. Sono parametr che caratterzzano la forma d un bacno. Permetro. È espresso n km e msura la lunghezza del contorno che delmta l bacno n esame. Lunghezza del bacno. S assume par alla lunghezza dell asta prncpale lungo l effettvo percorso dell acqua a partre dalla sezone d chusura (foce) fno allo spartacque, coè del pù lungo percorso della rete drografche. Pendenza meda de versant. È calcolable con la formula: = hl/s; con h equdstanza tra curve d lvello contgue; L lunghezza totale delle curve d lvello d assegnata equdstanza rcadent nel bacno; S superfce del bacno. Curva psografca. Descrve l andamento altmetrco d un bacno e s ottene rportando n un dagramma cartesano punt le cu coordnate rappresentano l area delle porzon d bacno che s trovano a quote superor a un dato valore e l valore d tale quota. Dalla curva psografca s determnano: l alttudne meda h: h = Σ h S /S dove S è la superfce d bacno compresa tra due curve d lvello successve, h, l alttudne meda corrspondente, S l area totale del bacno. In tabella sono rportate le caratterstche fsografche de bacn d maggore nteresse per l traccato stradale n progetto: l'area del bacno sotteso (S), la lunghezza (L) e la pendenza caratterstca () dell asta prncpale, la pendenza meda de versant (y), la quota massma (H max ), mnma (H mn ) e meda (H med ) del bacno. 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 9

11 C.1.2. Tempo d corrvazone La determnazone del valore del tempo d corrvazone è stata effettuata medante applcazone delle formule d Gandott, Pasn, Ventura, Pezzol, Krpch. e Tournon, n funzone delle caratterstche fsografche d cascun bacno: - superfce S [km 2 ]; - alttudne massma Hmax [m s.m.]; - alttudne meda Hmed [m s.m.]; - quota della sezone d chusura Hsez [m s.m.]; - lunghezza dell'asta prncpale L [km]; - pendenza dell'asta prncpale [m/m]; - pendenza meda de versant y [m/m]; - coeffcente medo d scabrezza c [m 1/3 s -1 ]; Vengono d seguto rportate le espresson d calcolo relatve ad ognuno de metod adottat: Gandott: Pasn: Ventura: t c S + 1, 5 L 0 =, 8 t c = ( Hmed Hsez) 0108, ( S L) 1/ 3 Pezzol: Krpch: t c t c = 0, 127 S t c = L = 0,945 ( Ld) (d= H max -H sez ) Tournon: t c = L A 2 L y \D1 -RI-ID doc pa g. 1 0

12 In rfermento alle caratterstche fsografche de bacn drografc n esame, s ottengono qund seguent valor del tempo d corrvazone espresso n ore: TEMPO DI CORRIVAZIONE GIANDOTTI S (Km 2 ) L (Km) Hmed (m) Hmn (m) tc (ore) Lao 19,5 7, PASINI S (Km 2 ) L (Km) a (m/m) a^0,5 tc (ore) Lao 19,5 7,84 0,0535 0,231 2,50 VENTURA S (Km 2 ) a (m/m) tc (ore) Lao 19,5 0,0535 2,43 PEZZOLI S (Km 2 ) L (Km) a (m/m) tc (ore) Lao 19,5 7,84 0,0535 1,87 KIRPICH H [m] L (Km) tc (ore) Lao ,84 0,66 TOURNON S (Km 2 ) L (Km) a (m/m) m (m/m) tc (ore) Lao 19,5 7,84 0,0535 0,311 3,12 Per l bacno del Fume Lao s assume quale tempo d corrvazone quello ottenuto dalla meda de valor precedentemente determnat ad esclusone d quello rcavato con la formula d Krpch che presenta lo scartamento maggore dalla meda. S assume n defntva t c =2.44. C.1.3. Valutazone de coeffcent d deflusso Per la stma del coeffcente d deflusso c, parametro dpendente dal tpo d suolo, dalla copertura vegetale, dalla acclvtà de versant nonché dalla capactà d accumulo e d lamnazone della rete drografca superfcale, s fa rfermento a valor rportat n letteratura ed a consderazon basate sull utlzzazone prncpale e sulle caratterstche del suolo stesso. In partcolare per l progetto n esame sono state prese a rfermento le carte tematche della regone Abruzzo con partcolare rguardo a quelle d maggor nteresse per una pù corretta determnazone del coeffcente d deflusso. In partcolare dall anals della carta del vncolo drogeologco forestale e zone ssmche, pratcamente tutto l bacno del Fume Lao rsulta essere sottoposto a vncolo drogeologco fatta eccezone della fasca vallva attgua all asta fluvale, n quanto pana e stable, con una pccola 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 1 1

13 porzone d area boscata e con nsedament urban resdenzal o produttv pratcamente assent, come s rleva dalla carta degl nsedament urbanzzat. Il comune d Guardagrele è stuato n zona ssmca d prma categora. Dalla carta della vegetazone e da quella relatva all uso del suolo s osserva noltre la presenza d una notevole porzone d terrtoro con aree nude present solo nella parte pù alta del bacno e prat, pascol e semnatvo altrove. Dall esame nfne della carta relatva alle zone d rscho drogeologco s rleva nvece che non c sono aree a rscho nondazone poste drettamente all nterno del bacno del Lao, ma tal zone sono present pù a valle alla confluenza nel Fume Aventno dove sono stat segnalat noltre dvers event alluvonal nel corso degl ann. Le anals effettuate sulle caratterstche del bacno del Fume Lao evdenzano stuazon d rscho draulco ed drogeologco dffuso nell ambto dell ntero bacno evdenzate dalla scarsa presenza d sstemazon draulche e forestal e da una rete drografca superfcale che, anche se molto ftta e ramfcata, sembra presentare scarsa capactà d accumulo e d lamnazone. S rtene dunque cautelatvo n questa fase assumere un coeffcente d deflusso medo par a 0,75. C.1.4. Rsultat de calcol S rportano nella seguente tabella valor d portata d pena determnat con l metodo razonale per dvers temp d rtorno per l Fume Lao. Tal valor, n funzone de dvers temp d rtorno, saranno assunt nelle smulazon draulche a fn della verfca degl attraversament maggor. Gl stess saranno confrontat con quell dervant da altre metodologe d anals esposte nel seguto della presente relazone. FIUME LAIO Tr 20 Ann 50 Ann 100 Ann 200 Ann a 35,060 43,015 49,065 55,116 b 0,0264 0,0264 0,0264 0,0264 m 0,5421 0,5421 0,5421 0,5421 tc (ore) h (mm) 52,40 64,29 73,33 82,38 (mm/h) 21,51 26,39 30,10 33,82 φ S (Km) Q (m 3 /s) 87,39 107,22 122,30 137, \D1 -RI-ID doc pa g. 1 2

14 C.2. FORMULE EMPIRICHE La valutazone delle portate d pena può altresì essere effettuata medante applcazone d formule emprche d comune utlzzo per la determnazone del contrbuto specfco d pena q Max (m 3 /s/km 2 ) n funzone d parametr, essenzalmente l estensone S (km 2 ), del bacno. S espongono nel segutole prncpal utlzzate. J. Whstler (1919) propose la seguente formula: q Max 1538 = S che E. Scmem rscontrò essere applcable a cors d acqua talan per S compreso tra 1000 e km 2. Lo stesso Scmem ancora per S<1000 km 2 propose: Da A. Fort s ebbero le proposte: q Max q Max 600 = + 1 S = S per bacn espost a precptazon massme d crca 400 mm n 24 ore, mentre per pogge d crca mm (24 ore) la formula dventa: q Max 500 = S F. Paglaro dede, per S tra 20 e 1000 km 2 la relazone: 2900 q Max = S + 90 da usars, secondo l autore, per l calcolo del valore della portata massma da assumers per serbato, qund con temp d rtorno elevat. Ancora tra le formule emprche d maggore utlzzo sono da menzonare quella proposta dal Gandott: q Max = + 5 S \D1 -RI-ID doc pa g. 1 3

15 quella proposta da Tournon per partcolar bacn pemontes, che solo a scopo d confronto vene comunque rportata: q Max 900 = + 3 S + 24 ed nfne quella proposta da De March per S<150 km 2 e pogge eccezonal (h>400 mm n 12 ore): q Max 3000 = + 5 S Un ndrzzo levemente dverso per l calcolo d q Max utlzza una struttura monoma d dpendenza da S del tpo: q Max = q 100 S 100 essendo q 100 l valore d q Max per un bacno d 100 km 2. Gherardell e Marchett proposero per l esponente n l valore d 2/3 con q 100 varable, per bacn umbro lazal e campan tra 5 e 6. Una formulazone successva d Mongardn prevede un valore dell esponente n par ad 1/2 e q 100 varable tra 5.97 e Ne calcol s sono assunt valor med tra quell ctat. I rsultat delle elaborazon sono rportat nella tabella seguente. n FORMULA LAIO WHISTLER 109 SCIMEMI 416 FORTI 239 FORTI 168 PAGLIARO 516 GIANDOTTI 388 TOURNON 462 DE MARCHI 502 GHERARDELLI 319 MONGIARDINI 357 Come s evnce faclmente tal valor presentano una notevole dspersone de rsultat a causa della dversa applcabltà delle formule utlzzate a cas specfc. 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 1 4

16 I rsultat verranno comunque tenut n consderazone a fn dell effettuazone delle verfche draulche degl attraversament stradal. 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 1 5

17 D. ALLEGATO 1 Rsultat elaborazon medante applcazone metodologe d regonalzzazone (VAPI) 00 1\D1 -RI-ID doc pa g. 1 6