RISCHIO IDRAULICO ASSOCIATO AI PICCOLI INVASI

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1 Davide Poggi Filippo Miotto Eliana Perucca RISCHIO IDRAULICO ASSOCIATO AI PICCOLI INVASI Stefania Grimaldi Michela Pozzallo Andrea Cagninei INTRODUZIONE AMBITO Ridefinizione delle competenze regionali in materia di piccoli sbarramenti Contratti di ricerca Regione Piemonte Settore pianificazione difesa del suolo - dighe Definizione di una metodologia speditiva per il calcolo del coefficiente di rischio globale per gli sbarramenti di competenza regionale Archivio anomalie sbarramenti 1

2 LA VULNERABILITA BASE DATI Database Regione Piemonte (Circa 600 invasi) Altezza Volume Lunghezza Categoria Coordinate X e Y Denominazione CARATTERIZZAZIONE TERRITORIO DEM Digital Elevation Model (50 m) SCOPO DEL LAVORO Fornire una metodologia di indagine del rischio legata ai bacini di competenza regionale Sintetica Rapidamente applicabile Scientificamente basata DEFINIZIONE DEL RISCHIO R = P *V *Dp Pericolosità (P = 0-1) 0 (V = 0-1) 0 Danno potenziale Vulnerabilità 2

3 IL CALCOLO DEL RISCHIO TEORIA R = P *V *Dp P probabilità di collasso o di malfunzionamento V Vulnerabilità. Funzione di: a) velocità e profondità onda b) curve di vulnerabilità valore economico o numero di unità esposte all evento Dp IL CALCOLO DEL RISCHIO Le quattro fasi di studio P V D FASE 1: Valutazione della pericolosità legata alle anomalie riscontrabili su ogni invaso FASE 2: Valutazione delle caratteristiche fisiche dell onda di dam break (velocità media e profondità) FASE 3: Valutazione e quantificazione delle curve di vulnerabilità FASE 4: Valutazione del danno potenziale nei territori a valle degli sbarramenti 3

4 FASE 1: Valutazione della pericolosità Esigenza: - Proporre una metodologia di calcolo della pericolosità applicabile a tutte le dighe di competenza della Regione Piemonte (640 invasi) - La metodologia deve essere semplice, robusta, ricorsiva ed in grado di fornire un risultato in tempi molto rapidi - Deve essere compatibile SCHEDE con la procedura di ispezione periodica che i tecnici della pericolosità Regione effettuano agli sbarramenti degli elementi strutturali Procedura proposta: - ispezione allo sbarramento - rilevazione delle caratteristiche e delle anomalie - valutazione quantitativa delle anomalie - assegnazione del livello di PERICOLOSITA dell invaso Possibili anomalie interessanti uno sbarramento ARCHIVIO ANOMALIE! CREAZIONE ARCHIVIO DELLE ANOMALIE 4

5 1) ELEMENTI STRUTTURALI 2) OPERE ACCESSORIE CORONAMENTO PARAMENTO DI VALLE PARAMENTO DI MONTE PERMEABILITA DEL CORP O DIGA FONDAZIONI PERMEABILITA DELLE FONDA ZI ONI ZONE DI CONTATTO CORPO DIGA - VERSANTI- ALTRI ELEMEN TI SCARIC HI DI SUPERFICIE - DESC RIZIONE SCARIC HI PROFOND I - DESCRIZIONE SCARICO DI SUPERFICIE - FUNZIONALITA SCARICHI PROFONDI - FUNZIONALITA CONDOTTO EV ACUA TORE -SCAR ICO SUPERFICIE CONDOTTO EV ACUA TORE -SCAR ICHI PROFONDI ESERCI ZIO - M ANUTEN ZIONE SC ARICO SUPERFCIE ESERCIZIO - M ANUTEN ZIONE SCARICHI PROFONDI CORPO DIGA FONDAZI ONI SISTEMI DI DRENAGGIO OPERE ACCESSORIE VERIFICHE STA TICHE VERIFICHE IDROLOGI CHE E D IDRAULICHE INTERVENTI SULL OPERA INTERSEZIONE CON IL RETICOLO NATURALE LIVELLO TRASPORTO SOLIDO VERSAN TI LAMINA ZIONE SISMA ETA DIGA IN MATERIALE SCIOLTO - FATTORE DI RISCHIO -? P f? STRUTTURA ANOMALIE 5) EVENTI ESTREMI 4) INVASO 3) PROGETTAZIONE IDROLOGIA MA LA PERICOLOSITA? ELEMENTI STRUTTURALI CORONAMENTO ZONE DI CONTATTO PROGETTAZION ALBERI CEDIMENTI ALLINEAMENTO LATO VALLE LATO MONTE PARAMENTO DI VALLE FONDAZIONI RILEVATO PARAMENTO DI MONTE PROGETTAZION ELEMENTI DI PERMEABILITA DEL CORPO DIGA DRENAGGIO PARAMENTO NUCLEO ALTRI. SATURAZIONE FILTRAZIONE EROSIONE FILTRAZIONI ELEMENTI DI PERMEABILITA FONDAZIONI ELEMENTI FILTRAZIONE DIFFERENZIALI PROGETTAZIONE DEFORMAZIONI 5

6 FASE 1: Valutazione del rischio di collasso dello sbarramento Stima semi-quantitativa della probabilità di accadimento Livello A Descrizione qualitativa Virtualmente improbabile Descrizione estesa Potrebbe occorrere solo in seguito a cause eccezionali Fascia di probabilità interessata 0,001 0,01 Probabilità di accadimento adottata 0,01 B C D E Molto improbabile Completamen te incerto Molto probabile Virtualmente certo Non è da escludere a priori la possibilità che si generino le condizioni necessarie al suo verificarsi Potrebbe verificarsi in alcuni casi Si possono verificare con una certa facilità le condizioni per il suo verificarsi E molto probabile che le condizioni necessarie si verifichino 0,01 0,10 0,10 0,90 0,90 0,99 0,99 0,999 0,10 0,50 0,90 0,99 Probabilità CORONAMENTO Livello accadiment accadimento o CEDIMENTI PROGETTAZION ALLINEAMENTO ALBERI LATO VALLE LATO MONTE PARAMENTO DI VALLE C 0.50 RILEVATO Rilevazione da Ispezione A 0.01 x B 0.10 D 0.90 E 0.99 A 0.01 PROGETTAZION ELEMENTI DI ELEMENTI STRUTTURALI Inerbimento superficiale discreto, con copertura tra l'40% ed il 100% dell'area. Sono visibili aree FONDAZIONI estese con vegetazione con caratteristiche diverse e/o di altezza diversa. PARAMENTO Inerbimento PERMEABILITA superficiale PERMEABILITA scarso, con copertura tra il DI MONTE 5% DEL ed CORPO il 40% DIGA dell'area. Sono FONDAZIONI visibili aree estese con vegetazione con caratteristiche diverse e/o di altezza diversa. Inerbimento superficiale pessimo, con copertura minore del 5% dell'area. Sono visibili aree estese con vegetazione con caratteristiche diverse e di altezza rilevante. RISULTATO INDAGINE DRENAGGIO PARAMENTO NUCLEO ALTRI. SATURAZIONE FILTRAZIONE Descrizione ELEMENTI FILTRAZIONE ZONE DI CONTATTO Inerbimento superficiale continuo, con copertura prossima al 100% dell'area, di caratteristiche uniformi, assenza di alta vegetazione. EROSIONE DIFFERENZIALI FILTRAZIONI PROGETTAZIONE ELEMENTI DI Inerbimento superficiale buono, con copertura tra l'80% ed il 100% dell'area, di caratteristiche quasi uniformi, assenza di alta vegetazione. DEFORMAZIONI 6

7 Livello accadimento PROGETTAZ. Probabilità accadiment o p 1 1 VEGETAZ. ALBERI PARAMENTO DI VALLE Rilevazione da Ispezione A 0.01 x B 0.10 C 0.50 D 0.90 E 0.99 A 0.01 p I 1 FESSURAZ. Descrizione Inerbimento superficiale continuo, con copertura prossima al 100% dell'area, di caratteristiche uniformi, assenza di alta vegetazione. Inerbimento superficiale buono, con copertura tra l'80% ed il 100% dell'area, di caratteristiche quasi uniformi, assenza di alta vegetazione. pn 1 Inerbimento superficiale discreto, con copertura tra l'40% ed il 100% dell'area. Sono visibili aree estese con vegetazione con caratteristiche diverse e/o di altezza diversa. Inerbimento superficiale scarso, con copertura tra il 5% ed il 40% dell'area. Sono visibili aree estese con vegetazione con caratteristiche diverse e/o di altezza diversa. Inerbimento superficiale pessimo, con copertura minore del 5% dell'area. Sono visibili aree estese con vegetazione con caratteristiche diverse e di altezza rilevante. RISULTATO INDAGINE RILEVATO PARAMENTO DI VALLE Peso dell'anomalia PROGETTAZ. Livello accadimento VEGETAZ. ALBERI PARAMENTO DI VALLE Probabilità accadimento FESSURAZ. ANOMALIA 0,24 A 0,0024 PROGETTAZIONE 0,42 A 0,0042 0,50 A 0,0050 ALBERI ed ARBUSTI 0,58 A 0,0058 0,71 A 0,0071 1,00 A 0,0100 FILTRAZIONE/ 0,42 A 0,0042 ELEMENTI DI 1,00 A 0,0100 GLOBALI DEL RILEVATO 1,00 A 0,0100 ALLA BASE DEL RILEVATO 9 Totale anomalie riscontrabili RILEVATO B 0,057 Probabilità totale di anomalia dell'elemento 7

8 ELEMENTI STRUTTURALI CORONAMENTO 1 7 ZONE DI CONTATTO PROGETTAZION CEDIMENTI ALLINEAMENTO LATO VALLE LATO MONTE 2 3 pf 5 pf 6 PARAMENTO DI VALLE FONDAZIONI ALBERI RILEVATO PARAMENTO DI MONTE PERMEABILITA DEL CORPO DIGA PERMEABILITA FONDAZIONI PROGETTAZION ELEMENTI DI DRENAGGIO PARAMENTO NUCLEO ALTRI. SATURAZIONE PROGETTAZIONE FILTRAZIONE ELEMENTI FILTRAZIONE EROSIONE FILTRAZIONI ELEMENTI DI 4 DIFFERENZIALI DEFORMAZIONI 1) ELEMENTI STRUTTURALI 2) OPERE ACCESSORIE CORONAMENTO PARAMENTO DI VALLE PARAMENTO DI MONTE PERMEABILITA DEL CORPO DIGA FONDA ZIONI PERMEABILITA DELLE FONDA ZI ONI ZONE DI CONTATTO CORPO DIGA - VERSANTI- ALTRI ELEMEN TI SCARIC HI DI SUPERFICIE - DESCRIZIONE SCARIC HI PROFONDI - DESCRIZIONE SCARIC O DI SU PERFICIE - FUN ZIONALITA SCARICHI PROFONDI - FUNZIONALITA CONDOTTO EV ACUA TORE -SCAR ICO SUPERFICIE CONDOTTO EV ACUA TORE -SCARICHI PROFONDI ESERCI ZIO - M ANUTEN ZIONE SC ARICO SUPERFCIE ESERCI ZIO - M ANUTEN ZIONE SC ARICHI PROFONDI CORPO DIGA FONDAZI ONI SISTEMI DI DRENAGGIO OPERE ACCESSORIE VERIFICHE STA TICHE VERIFICHE IDROLOGICHE ED IDRAULICHE INTERVENTI SULL OPERA INTERSEZIONE CON IL RETICOLO NATURALE LIVELLO TRASPORTO SOLIDO VERSAN TI LAMINA ZIONE SISMA ETA DIGA IN MATERIALE SCIOLTO - FATTORE DI RISCHIO -?! P f!? pf 4 5 5) EVENTI ESTREMI 4) INVASO 3) PROGETTAZIONE p 1 1 p 1 I pn 1 IDROLOGIA 8

9 LA VULNERABILITA DEL TERRITORIO VULNERABILITA : grado di perdita prodotto su un certo elemento Dipende da : Velocità del flusso v (m/s) Altezza d acqua d (m) v * d (m 2 /s) CURVE DI VULNERABILITA 3 zone delimitate da rami d iperbole Range di variazione diversi a seconda dei soggetti esposti Danno totale Danno parziale Danno limitato LA VULNERABILITA BASE DATI Database Regione Piemonte (Circa 600 invasi) Altezza Volume Lunghezza Categoria Coordinate X e Y Denominazione CARATTERIZZAZIONE TERRITORIO DEM Digital Elevation Model (50 m) 9

10 CONCETTI DI DAM-BREAK Moto di un onda di piena: EQUAZIONI DI DE SAINT VENANT (moto vario in un canale a pelo libero) Ricerca di v(x,t) e h(x,t) Come sfruttare le poche informazioni disponibili? SEMPLIFICAZIONI ANALITICHE SOLUZIONI NUMERICHE SOLUZIONI SPERIMENTALI CONCETTI DI DAM-BREAK PROBLEMI: a) Troppi invasi b) Pochi dati c) DEM a bassa risoluzione Ricerca di v(x,t) e h(x,t) Come sfruttare le poche informazioni disponibili? SOLUZIONE Ricerca di formulazioni speditive basate su a) Lab numerico b) Lab sperimentale PECULIARITA : VOLUME FINITO 10

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12 UNA SOLUZIONE NUMERICA: IL SOFTWARE BREZO 4.0 INPUT: A) Matrice strutturata delle quote del terreno (DEM) B) Ampia casistica di casi semplici: influenza Volume, altezza diga, morfologia alveo a valle, etc.. Simulazione e ricostruzione della superficie libera (h e v dell acqua) 12

13 LAB NUMERICI DEM Casi ideali LAB NUMERICI Casi ideali 13

14 Davide Poggi Filippo Miotto Eliana Perucca GRAZIE PER L ATTENZIONE Stefania Grimaldi Michela Pozzallo Andrea Cagninei 14