LA MOVIMENTAZIONE DEI SEDIMENTI INDOTTA DAL TRAFFICO NAVALE CASI DI STUDIO NEI PORTI ITALIANI

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1 LA MOVIMENTAZIONE DEI SEDIMENTI INDOTTA DAL TRAFFICO NAVALE CASI DI STUDIO NEI PORTI ITALIANI A.Pedroncini 1, A.Guarnieri 1, P.Letizia 1, F.De Palma 2, A.Politano 3, R.Malorgio 3 (1) DHI S.r.l; (2) AECOM URS Italia S.p.A.; DBA Lab S.p.A. Gestione ambientale di marina e porti Parte I Mercoledì 19 Settembre 2018 RemTech Expo 2018 (19, 20, 21 Settembre) FerraraFiere

2 LA MOVIMENTAZIONE DEI SEDIMENTI INDOTTA DAL TRAFFICO NAVALE CASI DI STUDIO NEI PORTI ITALIANI Cause principali: eliche di propulsione (e/o di manovra) delle navi; eliche dei rimorchiatori depressione indotta dalla nave in movimento (Bernoulli wake); scia viscosa al seguito della nave in movimento; onde generate al passaggio della nave in movimento (Kelvin ship waves) Le ricadute sono: ambientali (la concentrazione di sedimento sospeso in ambito portuale indotta dal passaggio di navi e rimorchiatori può talvolta essere paragonabile a quella associata a interventi di dragaggio); gestionali: ai fini della previsione / ottimizzazione dei dragaggi manutentivi all interno del bacino.

3 la risospensione dei sedimenti dovrà essere oggetto di una valutazione eventuale cumulativa rispetto al traffico navale in essere

4 1) modello di circolazione portuale 2) acquisizione e processamento dei dati di traffico navale 3) calcolo del campo di moto indotto dal passaggio delle navi (scia viscosa, eliche di propulsione e manovra, eliche dei rimorchiatori) 4) modello di trasporto e deposizione del sedimento messo in sospensione dal traffico navale

5 1) modellazione della circolazione all interno del porto di Trieste Sim 3D relativa a un intero anno rappresentativo di riferimento (2007) Downscaling da modello Mediterraneo CMEMS Modello 3D 22 layer verticali

6 2A) Analisi del traffico navale storico e classificazione in navi-tipo Ship larghezza lunghezza Pescaggio GT [m] [m] [m] media n navi n passaggi Ship ' Ship ' Ship ' Ship ' totale 336 1'197 circa 3-4 passaggi al giorno in media

7 2B) Individuazione delle rotte di navi e di rimorchiatori Matrice delle rotte e delle navi e rimorchiatori simulati (4 classi di navi, 4 rimorchiatori, 16 rotte totali delle navi) ship/rotta tug/rotta siot 1 e 1 s1-r1 s2-r1 s3-r1 s4-r1 siot 1 e 1 t1-r1 t2-r1 t3-r1 siot 1 u 2 s1-r2 s2-r2 s3-r2 s4-r2 siot 1 u 2 siot 2 e 3 s1-r3 s2-r3 s3-r3 s4-r3 siot 2 e 3 t1-r3 t2-r3 t3-r3 siot 2 u 4 s1-r4 s2-r4 s3-r4 s4-r4 siot 2 u 4 siot 3 e 5 s2-r5 s3-r5 s4-r5 siot 3 e 5 t1-r5 t2-r5 t3-r5 siot 3 u 6 s2-r6 s3-r6 s4-r6 siot 3 u 6 siot 4 e 7 s1-r7 s2-r7 s3-r7 s4-r7 siot 4 e 7 t1-r7 t2-r7 t3-r7 siot 4 u 8 s1-r8 s2-r8 s3-r8 s4-r8 siot 4 u 8 san sabba e 9 s1-r9 s2-r9 san sabba e 9 san sabba u 10 s1-r10 s2-r10 san sabba u 10 silone e 11 s1-r11 s2-r11 silone e 11 silone u 12 s1-r12 s2-r12 silone u 12 alder e 13 s1-r13 alder e 13 alder u 14 s1-r14 alder u 14 gas natural e 15 s4-r15 gas natural e 15 t1-r15 t2-r15 t3-r15 t4-r15 gas natural u 16 s4-r16 gas natural u 16

8 Assunzioni per la riproduzione del traffico navale reale da analisi dati di traffico e dal contenuto dell ordinanza della Capitaneria di Porto di Trieste: - le navi percorrono i primi m del canale d accesso (dalla bocca di entrata al primo faro) a velocità di 5 nodi; - solo le navi servite dal pontile SIOT (1, 2, 3 e 4) e dal pontile di Gas Natural sono manovrate con l aiuto dei rimorchiatori - mediamente il tempo tra l entrata nella baia e la fine dell ormeggio della nave è di circa 2 ore

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17 3) calcolo del campo di moto indotto dal passaggio delle navi (scia viscosa, eliche di propulsione e manovra, eliche dei rimorchiatori) utilizzo di modellazione CFD: Openfoam, maglia 0.5 x 0.5 m per scia viscosa; Bernoulli wake

18 Campo di velocità e spill indotto dal passaggio di una nave grande a 5 nodi DHI

19 Concentrazione del sedimento in sospensione al passaggio di una nave grande

20 Per il calcolo del campo di moto indotto dalle eliche di propulsione si può: ancora fare riferimento alla modellazione CFD (approccio complesso)

21 Per il calcolo del campo di moto indotto dalle eliche di propulsione si può: ancora fare riferimento alla modellazione CFD (approccio complesso) utilizzare formulazioni semplificate Calculating the propeller jet trajectory (DHI s integrated jet model) Free jet region Bed-attached wall jet region Estimating the induced bed shear stress over the bed, and the resulting suspended sediment flux (DHI s advanced sediment transport formulations)

22 Per il calcolo del campo di moto indotto dalle eliche di propulsione si può: ancora fare riferimento alla modellazione CFD (approccio complesso) utilizzare formulazioni semplificate Insertion of the calculated shear stress into the large-scale MIKE model, over an area corresponding to the impact area behind the propeller, following the vessel movement An example of the model input (values are arbitrary) An example of the model performance (dimensions and values are arbitrary)

23 NEL PORTO DI TARANTO Il campo di corrente e le onde anomale ( Bernoulli Wake ) generate dal transito delle navi che si propagano anche verso il basso fondale dando luogo a stress e a conseguente risospensione dei sedimenti dovrà essere valutato a mezzo di opportuni software tridimensionali (i.e. Shipflow o equivalenti) che tengano conto delle reali caratteristiche delle navi

24 NEL PORTO DI TARANTO

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26 LA PIATTAFORMA MODELLISTICA PREVISIONALE ISMAEL PER IL PORTO DI BARI Che cosa è? Ismael è un sistema integrato per la valutazione e la predizione degli impatti ambientali di filiere di trasporto e di movimentazione merci in ambito portuale. Il porto di Bari è stato individuato come luogo per l installazione pilota. Il progetto è iniziato nel 2016 e si concluderà agli inizi del 2019.

27 LA PIATTAFORMA MODELLISTICA PREVISIONALE ISMAEL PER IL PORTO DI BARI Quali funzionalità offre? Il sistema è in grado di: visualizzare una rappresentazione 3D del porto e della situazione navi, in real time e nel passato, navigabile e interattiva stimare e prevedere gli impatti delle attività portuali, in particolare i movimenti nave offrire uno strumento DSS per la valutazione di scenari alternativi, per esempio relativi agli arrivi nave, che hanno impatti sulla qualità dell aria e dell acqua

28 LA PIATTAFORMA MODELLISTICA PREVISIONALE ISMAEL PER IL PORTO DI BARI Operazione cofinanziata con il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Puglia (POR Puglia )

29 LA PIATTAFORMA MODELLISTICA PREVISIONALE ISMAEL PER IL PORTO DI BARI Modello 3D della circolazione del porto di Bari: Risoluzione orizzontale variabile tra 50 e 10 m (lungo le rotte nave) Risoluzione verticale su 7 strati Focus su 8 banchine Darsena di Ponente Darsena di Levante

30 LA PIATTAFORMA MODELLISTICA PREVISIONALE ISMAEL PER IL PORTO DI BARI Forzante Vento Forzante Mareale al fondo Concentrazione di sedimento generata da una nave in ingresso al porto e in attracco al Molo San Vito banchina Pontone

31 GRAZIE PER L ATTENZIONE, Andrea Pedroncini DHI S.r.l anp@dhigroup.com