NUOVO IMPIANTO DI DEPOSITO E TRATTAMENTO RIFIUTI SPECIALI LIQUIDI PROCEDURA DI V.I.A. E RICHIESTA DI A.I.A.

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1 COMUNE DI COLLESALVETTI PROVINCIA DI LIVORNO NUOVO IMPIANTO DI DEPOSITO E TRATTAMENTO RIFIUTI SPECIALI LIQUIDI PROCEDURA DI V.I.A. E RICHIESTA DI A.I.A. --->Appendice RA2: RELAZIONE RISCHIO IDRAULICO ANTE OPERAM Proponente: LONZI METALLI SRL Ubicazione intervento: ex SS 67 bis km17,300 fraz. Ponte Biscottino Gruppo di lavoro V.I.A. (progetto e S.I.A.) Coordinamento gruppo di lavoro: Ing. Roberto Baraglia Geol. Sergio Crocetti Aspetti impiantistici, di processo e sicurezza: Studio Tecnico Ingg. Baraglia e Zecchini Aspetti topografici e urbanistici: Studio Tecnico Dott. Ing. Dante Blasi Aspetti idraulici e strutturali: Ing. Andrea Chines, Ing. Pietro Chiavaccini Aspetti ambientali e geologici: Studio Geologico Ambientale Geol. Sergio Crocetti Aspetti naturalistici: Dott. Francesca Ruggeri Aspetti chimici: Dott. Chiara Corradi Aspetti acustici: Ing. Marco Bernini FEBBRAIO 2012

2 Comune di Collesalvetti Provincia di Livorno Ecomar Biscottino Oggetto: Idr-Relazione tecnica STUDIO IDROLOGICO IDRAULICO VERIFICA IDRAULICA Revisione Codice Elaborato Data Redatto Approvato 00 PT97-11-ECB-R01-00 Apr M. Cosentino P. Chiavaccini Il tecnico incaricato: Ing. Pietro Chiavaccini Collaboratore: Ing. Marta Cosentino Studio Associato di Ingegneria Via G. Civinini n livorno P.I: Tel

3 INDICE INDICE INTRODUZIONE IDROLOGIA DEI BACINI CANALE EMISSARIO BIENTINA FOSSA CHIARA ANALISI DELLE INONDAZIONI I RISULTATI CONCLUSIONI

4 1. INTRODUZIONE Il presente lavoro consiste in un approfondimento delle problematiche idrauliche relative ad un area sita in località Biscottino, comune di Collesalvetti (LI), tra il Canale Emissario Bientina e il Fossa Chiara (Tabella 1). Tabella 1: Inquadramento dell'area oggetto dello studio L area in esame è soggetta a tre problematiche di natura idraulica: 1) L idrovora Acque Industriali risulta insufficiente al fine di allontanare le acque di drenaggio dell area di Biscottino; 2) Il Fossa Chiara è insufficiente al deflusso delle portate che lo interessano; 3) Il Canale Emissario Bientina è insufficiente al deflusso delle portate che lo interessano. Per quel che riguarda il primo punto (insufficienza Idrovora Acque Industriali), il problema è già stato affrontato nello studio idrologico idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico, che ha 3

5 evidenziato che, a causa dell inefficienza dell idrovora stessa ad allontanare l intero quantitativo d acqua drenato nella zona di Biscottino, l'area in questione risulta allagata con tiranti idrici che comunque, per un evento con tempo di ritorno 200 anni, sono inferiori a quelli relativi all insufficienza dei corsi d acqua vicini, come meglio evidenziato nel seguito. Tabella 2: Aree allagate per Tr= 200 anni - Estratto dal RU Nello studio allegato al Regolamento Urbanistico cui si fa riferimento, il bacino del Biscottino è stato suddiviso in due sottobacini (Biscottino 1 e del Biscottino 2) ubicati rispettivamente ad est e a ovest dell idrovora Acque Industriali. La superficie totale del primo risulta pari a 0.18 kmq con quote che per gran parte della superficie sono posizionate al di sotto del l.m.m. La pendenza media del collettore principale che corre lungo la SS Arnaccio è pari circa allo 0,04%. Il Biscottino 2 ricopre, invece, una superficie complessiva di 0.64 kmq con quote che, anche in questo caso, oscillano attorno al l.m.m. ed una pendenza media sull intero percorso pari a circa lo 0,0250%. Sempre nello studio allegato al Regolamento Urbanistico, al fine di individuare la curva di possibilità pluviometrica per il bacino del Biscottino, sono stati utilizzati i dati di pioggia registrati alla stazione pluviometrica di Coltano; la curva di possibilità pluviometrica è stata ricavata impiegando i parametri individuati dalla Regione Toscana con il progetto AlTO (Alluvioni in Toscana), determinati secondo una legge statistica tipo GEV, e relativi ad una curva di possibilità climatica e pluviometrica del tipo m h at n Tr 4

6 dove h è l altezza di pioggia cumulata espressa in mm, t la durata in ore e Tr il tempo di ritorno (espresso in anni). I valori dei coefficienti a, n e m per la stazione di Coltano sono risultati i seguenti: STAZIONE t<1h t>1h a n m a n m Coltano Dello studio allegato al Regolamento Urbanistico prima citato verranno in seguito richiamati i punti salienti e ne verranno utilizzati i risultati anche per l analisi dei punti 2 e 3 (insufficienza Fossa Chiara e Canale Emissario Bientina). Il presente studio ha dunque come base quello allegato al RU, che è stato però dettagliato nella zona di interesse inserendo nelle simulazioni i corsi d acqua Fossa Chiara e Canale Emissario Bientina, che non compaiono nel suddetto studio. L andamento temporale dell evento pluviometrico è stato schematizzato ricorrendo ad uno ietogramma sintetico del tipo ad intensità costante mentre per la determinazione delle perdite di bacino è stato utilizzato il metodo del CN del Soil Conservation Service che consente di determinare il deflusso corrispondente allo scorrimento superficiale di bacini per i quali non esistono osservazioni di deflusso. Per il calcolo del CN del bacino del Biscottino lo studio citato fa riferimento ad una condizione AMCIII (vedi Tabella 3) vista la ridotta estensione e la conseguente maggiore probabilità che i terreni siano completamente saturati da precedenti precipitazioni. CLASSE AMC STAGIONE DI RIPOSO STAGIONE DI CRESCITA I < 12.7 < 35.5 II III >28.0 > 53.3 Tabella 3 Condizioni di umidità antecedenti individuate in base alla precipitazione totale nei 5 giorni precedenti In Tabella 4 sono riportati i valori del CN risultanti dall analisi per i due sottobacini di interesse. Bacino Superficie CN (III) ( Km²) BISCOTTINO BISCOTTINO Tabella 4 Valori di CN assunti per i bacini in condizione AMCIII Per la determinazione degli idrogrammi di piena, in corrispondenza delle sezioni di maggiore interesse idraulico del bacino, è stato utilizzato il modello di trasformazione afflussi-deflussi basato sul metodo di Clark, impiegando, per il calcolo del tempo di corrivazione, la formula di Kirpich- Kerby: 5

7 T c 0.67 i L N nella quale: L è la lunghezza del corso d acqua espressa in piedi, i la pendenza ed N un coefficiente adimensionale variabile da 0.1, per suoli nudi, a 0.8 per foreste o aree ricoperte da folta vegetazione. N è stato assunto pari a 0.2. I valori dei tempi di corrivazione Tc calcolati con la formula di Kerby sono riportati, di seguito, nella Tabella 5. Bacino Tc (h) BISCOTTINO BISCOTTINO Tabella 5 Tempi di corrivazione impiegati nel modello di trasformazione afflussi deflussi Si riportano di seguito i grafici, tratti dallo studio idraulico allegato al RU, dell andamento delle portate in punti significativi del bacino per durate di 2, 3, 6 e 9 h, e tempi di ritorno 20, 30, 100 e 200. Tabella 6: Idrogramma di piena dell area del Biscottino-parte Ovest 6

8 Tabella 7 Idrogramma di piena dell area del Biscottino 2 I valori massimi delle portate calcolate per i tempi di ritorno considerati sono riportati in Tabella 8 BACINO Q (m 3 /s) Tr 200 anni Tr 100 anni Tr 30 anni Tr 20 anni BISCOTTINO BISCOTTINO Tabella 8: Portate massime dei bacini Attualmente l area del Biscottino è servita da una idrovora con una capacità di smaltimento stimata di circa 200 l/s, valore che corrisponde circa alla portata con Tr=2 anni. Gli allagamenti sono pertanto indotti non da una insufficienza della capacità di deflusso dei collettori, ma dal fatto che l impianto non consente di mantenere i livelli liquidi a quote inferiori a quelle dei terreni circostanti. 7

9 2. IDROLOGIA DEI BACINI Per le portate relative ai due corsi d acqua di interesse per questo studio (Fossa Chiara e Canale Emissario Bientina) si fa riferimento ai risultati di studi precedenti, adeguatamente riportati ai tempi di ritorno presi in considerazione. In particolare le informazioni riguardanti il Canale Emissario Bientina sono state tratte dallo Studio Idrologico Idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico del comune di Bientina (1999). Le portate relative al Fossa Chiara sono state invece ricavate facendo alcune considerazioni sulla base dei dati riportati nella Relazione Tecnico Illustrativa del Progetto Preliminare di Adeguamento Idraulico e Navigabilità del Canale Scolmatore dell Arno. 2.1 CANALE EMISSARIO BIENTINA Nello Studio Idrologico Idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico del comune di Bientina è condotta un analisi conoscitiva dell intero bacino del Canale Emissario Bientina, fino alla sezione de la Botte, in corrispondenza della quale il corso d acqua si interra e sottopassa il fiume Arno. Il bacino, complessivamente, ha una superficie di circa 320 kmq. Il Canale Emissario Bientina nasce dalla confluenza tra il Canale Rogio e il Rio Navareccia sul territorio di Bientina, quasi all estremità Nord. Il bacino di monte, in corrispondenza di suddetta confluenza, presenta una superficie di circa 173 kmq. Da quando il Canale Emissario Bientina diventa asta principale, riceve le acque, sia in destra che in sinistra idraulica, di numerosi affluenti, di cui alcuni assai rilevanti. Complessivamente possono essere individuati 31 diversi sottobacini che vanno a costituire l intero bacino del Canale Emissario fino a la Botte. Le modellazioni idrologiche condotte nello Studio Idrologico Idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico del comune di Bientina hanno portato alla definizione dei seguenti idrogrammi di piena, per tempi di ritorno pari a 20, 30, 100, 200 e 500 anni e una durata di pioggia pari a quella risultata essere critica per il bacino in esame (4 ore). 8

10 Tabella 9: Idrogrammi di piena per tempi di ritorno 20, 30, 100, 200 e 500 anni per il Canale Emissario Bientina a monte della sezione de la Botte. I picchi di portata risultano essere: Tabella 10: Picchi di portata del Canale Emissario Bientina I dati di portata riportati qui sopra non tengono conto delle esondazioni che si verificano a monte; a tal fine nello studio sopra citato è stato adottato un sistema semplificato per simulare la laminazione nel bacino di monte dovuta all esondazione dei vari affluenti. La figura e la tabella seguente riportano i risultati della laminazione. 9

11 Tabella 11: Idrogrammi di piena laminati per tempi di ritorno 20, 30, 100, 200 e 500 anni per il Canale Emissario Bientina a monte della sezione de la Botte. Tabella 12: Picchi di portata del modello idrologico laminato La sezione di chiusura del bacino, in corrispondenza de la Botte, impone il passaggio di una portata di circa 85 mc/s. Questo valore, riportato nel prima citato Studio Idrologico Idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico del comune di Bientina, è stato prelevato dalla documentazione messa a disposizione dalla Provincia di Pisa relativa a la Botte e al progetto di raddoppio della stessa (anni 70). Il valore di portata fissato dalle botti a sifone sull Arno si mantiene all incirca costante fino allo sbocco del canale, data la modesta estensione del bacino tributario a valle (780 ha circa); ne segue che per il tratto di canale di interesse per l area oggetto di studio, il picco di portata in arrivo è dunque sempre pari a 85 mc/s, per qualsiasi tempo di ritorno. In Tabella 13 si riporta a titolo di esempio l idrogramma di piena a valle della botte per un evento ventennale, così come fornito dallo studio idraulico citato. 10

12 Tabella 13: Idrogramma di piena a valle de "la Botte" per un evento ventennale Analogo andamento dell idrogramma si verifica anche per gli altri idrogrammi di peina. 2.2 FOSSA CHIARA Il Fossa Chiara è un canale di bonifica nel quale scaricano sia collettori di bonifica di acque basse, attraverso gli impianti idrovori della Padulella (0,5 mc/s) e dell Arnaccio (6,5mc/s), sia canali di acque alte. Ha una lunghezza di circa m dall origine, situata nel Comune di Calcinaia, allo sbocco nel canale dei Navicelli poche centinaia di metri prima della confluenza nello Scolmatore. Il suo bacino è esteso circa ha (di cui ha a scolo meccanico e ha a scolo naturale) e include sia aree a destinazione agricola sia vaste aree industriali attualmente in forte crescita, in particolare nei Comuni di Pisa e Cascina. Il canale Fossa Chiara costituisce anche il recapito finale di diversi canali di drenaggio urbano nei quali scolano i centri abitati di Riglione e Fornacette compresi a cavallo della dorsale Tosco Romagnola. Negli allegati al Progetto Preliminare di Adeguamento Idraulico e Navigabilità del Canale Scolmatore dell Arno si riporta un valore di portata, relativa ad una durata dell evento di pioggia di 24 ore e un tempo di ritorno pari a 50 anni, di 15 mc/s, di cui 7 mc/s relativi agli impianti idrovori. Sulla base di questo dato e dei dati di pioggia registrati alla stazione pluviometrica di Coltano sono stati ricavati gli idrogrammi di piena per eventi con tempi di ritorno pari a 20, 30 e 200 anni. Tr (anni) Qmax (mc/s) Tabella 14: Portate di picco per il Fossa Chiara per diversi tempi di ritorno 11

13 3. ANALISI DELLE INONDAZIONI In questo capitolo sono illustrati i risultati ottenuti mediante l applicazione all area oggetto di studio, del modello mono, bi-dimensionale TUFLOW (Two-dimensional Unsteady FLOW). Il modello è stato applicato con le stesse condizioni impiegate per lo studio idraulico a supporto del RU e la stessa griglia di calcolo; per il presente studio sono però stati presi in considerazione solo i due corsi d acqua di interesse (Fossa Chiara e Canale Emissario Bientina) che, come già sottolineato, non erano stati analizzati nello studio precedente cui si fa riferimento. La definizione dei coefficienti di scabrezza è stata fatta sulla base di quanto già definito nel precedente studio, sovrapponendo pertanto al terreno la Carta dell Uso del Suolo Land Corine e fissando per ogni zona il corrispondente coefficiente di Manning (impiegando i valori noti in letteratura ed in particolare quelli riportati in Open channel hydraulics (V. T. Chow, Tokyo: McGraw-Hill 1959). Tale parametro è assegnato anche ad ogni sezione dei corsi d acqua rilevati lungo i quali sono inoltre individuate e collocate le singolarità: ponti, attraversamenti, tratti tombati,. In Tabella 15 è riportato il valore del coefficiente di scabrezza impiegato nella simulazione: USO DEL SUOLO Codice CORINE Manning n Tessuto Urbano continuo Tessuto Urbano discontinuo Aree industriali o commerciali Reti stradali e ferroviarie e spazi accessori Aree portuali Aree estrattive Aree verdi urbane Seminativi in aree non irrigue Vigneti Frutteti e frutti minori Oliveti Prati Stabili Boschi di latifoglie Boschi di conifere Boschi misti Tabella 15 Coefficienti di scabrezza impiegati nel modello bidimensionale La griglia di calcolo utilizzata nel presente studio ha maglia 10 m (come nello studio allegato al RU) e ricopre un'area di 15x6 Km circa. Le condizioni al contorno assegnate alle sezioni iniziali e terminali dei corsi d'acqua sono state ricavate come descritto nei paragrafi precedenti: per le sezioni iniziali gli idrogrammi di piena 12

14 relativi ad un evento duecentennale, per le sezioni terminali le scale di deflusso. Le simulazioni hanno una durata complessiva di 24 ore ed il passo temporale di integrazione è di 4 s. Il profilo e le sezioni sono state ricavate dagli elaborati disponibili nel citato Progetto Preliminare di Adeguamento Idraulico e Navigabilità del Canale Scolmatore dell Arno. 3.1 I RISULTATI Per un evento duecentennale né il Fossa Chiara né il Canale Emissario Bientina risultano avere sezioni adeguate a far defluire le relative portate. In particolare le acque che esondano dal Bientina in un tratto a circa 1,5 km a monte rispetto l area di interesse, vanno ad interessare quest ultima con tiranti che da 0,7 m nella zona centrale del lato lungo del confine lato ovest vanno via via decrescendo all interno dell area di interesse. In Tabella 16 è riportato il tirante idrico relativo ad un evento con tempo di ritorno pari a 200 anni. Tabella 16: Tiranti idrici per Tr=200 anni Dai risultati della simulazione si evince che, considerando un franco di 30 cm, tutti i muretti all interno dell area in esame dovranno essere elevati fino a raggiungere una quota in sommità di 1 m rispetto al piano campagna. 13

15 4. CONCLUSIONI L analisi del deflusso di una portata con tempo di ritorno duecentennale ha evidenziato che il Fossa Chiara e il Canale Emissario Bientina non hanno sezioni adeguate al deflusso di tale portata, che causa in entrambi i corsi d acqua il superamento del livello arginale con conseguente allagamento delle aree. In particolare l area di interesse in questo studio risulta interessata da un tirante idrico massimo di 70 cm, ragion per cui è necessario portare la quota di sommità dei muretti perimetrali a 1 m rispetto al piano campagna. Livorno, 08/04/11 Il tecnico Ing. Pietro Chiavaccini 14