ACCORDO DI COLLABORAZIONE tra Agenzia Regionale del Distretto Idrografico della Sardegna

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1 Allegato B alla Delib.G.R. n. 39/34 del Alleg ACCORDO DI COLLABORAZIONE tra Agenzia Regionale del e Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura dell Università degli Studi di Cagliari Finalizzato alla predisposizione del Piano di Gestione del Rischio di alluvioni sui principali corsi d acqua del distretto idrografico della Regione Autonoma della Sardegna, ai sensi dell art. 7 della Direttiva 27/6/CE in data e dell art. 7 del Decreto Legislativo 23 febbraio 21, n. 49 Bacino del Fiume Tirso ALLEGATO 2.1.TI.R8. Relazione sulla verifica di possibilità di laminazione dell invaso di Pranu Antoni Responsabile Scientifico per DICAAR Prof. Giovanni Maria Sechi Elaborazioni Ing. Riccardo Zucca Cagliari, Settembre 216

2 Indice 1 Premessa La traversa Pranu Antoni sul fiume Tirso Descrizione generale dell opera Organi di scarico Scarico di fondo Scarico di superficie effluente dagli scarichi alle differenti quote d invaso Idrogramma di piena in ingresso all invaso di Pranu Antoni Considerazioni preliminari Idrogramma del bacino del Flumineddu di Allai scaricata dall invaso di Cantoniera Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Regole operative per la gestione dell invaso di Pranu Antoni Laminazione dell onda di piena nell invaso di Pranu Antoni Considerazioni preliminari Prima configurazione gestionale Seconda configurazione gestionale Terza configurazione gestionale Riepilogo dei risultati ottenuti Analisi delle criticità per allagamento nell abitato di Fordongianus Considerazioni conclusive Allegato A Procedura di calcolo dell idrogramma triangolare Allegato B Sintesi della procedura analitica di simulazione del processo di laminazione nell invaso Allegato C Tabelle con valori discreti di portata e di livello d invaso con passo temporale di 15 per l invaso di Cantoniera Allegato D Tabelle con valori discreti di portata e di livello d invaso con passo temporale di 15 per l invaso di Pranu Antoni 2

3 1 Premessa All interno delle attività previste dall accordo di collaborazione del Marzo 214 tra l Agenzia di Distretto Idrografico della Sardegna (ARDIS) e il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura (DICAAR) dell Università di Cagliari per la predisposizione del Piano di Gestione del Rischio di Alluvioni (PGRA), all Art. 3 (Obiettivi e attività) è richiamata la necessità di esaminare l effetto di laminazione delle piene ad opera degli invasi. Infatti, per quanto concerne gli interventi non strutturali del PGRA, demandati alle Regioni in coordinamento con il Dipartimento nazionale della protezione civile, (D.Lgs. n. 49/21 - art. 7 comma 5), è previsto che si sviluppi una fase di analisi al fine di predisporre una sintesi dei contenuti dei piani urgenti di emergenza predisposti ai sensi dell'articolo 67, comma 5, del Decreto Legislativo n. 152 del 26, nonché della normativa previgente e tengano conto degli aspetti relativi alle attività di... (punto c) regolazione dei deflussi posta in essere anche attraverso i piani di laminazione. Nella stesso accordo, tra ARDIS e DICAAR, è anche detto i che modelli di simulazione idraulica predisposti nell ambito del Piano Stralcio delle Fasce Fluviali (PSFF) 1 hanno già tenuto in considerazione l effetto della laminazione effettuata dai bacini artificiali esistenti sui valori al colmo delle portate di piena per i diversi tempi di ritorno considerati. Pertanto, al fine di valutare nel PGRA gli interventi strutturali di protezione per le aree a rischio presenti nei tratti a valle dei bacini artificiali, sono state utilizzate dal DICAAR le portate al colmo laminate definite nell ambito del PSFF. Tuttavia, nello stesso Accordo, è puntualizzato che, qualora successivamente alla pianificazione già svolta siano intervenute o siano in progetto delle modifiche delle regole operative di gestione degli invasi, ai sensi dell art. 7 comma 5 del D.Lgs. n. 49/21, ovvero siano stati realizzati interventi strutturali nelle opere di sbarramento e/o di modifica delle opere di scarico, dovranno essere aggiornate le valutazioni già condotte. Di seguito, nell Accordo è puntualizzato che la fase di aggiornamento sarà realizzata sulla base delle indicazioni sulle modifiche delle regole gestionali e delle portate scaricate a valle degli sbarramenti, che saranno fornite da ARDIS e dagli Enti gestori degli invasi. In tempi più recenti, sulla base delle decisioni assunte dal Tavolo Tecnico sui Piani di Laminazione nelle riunioni del 26 Ottobre 215 e del 1 Febbraio 216, con nota dell Agenzia in data 16 Febbraio 216, il DICAAR è stato invitato a partecipare alle riunioni del Tavolo Tecnico al fine di offrire supporto tecnico-scientifico nella predisposizione dei Piani di Laminazione. D altra parte, questa attività era già stata prevista nell aggiornamento del Programma dell accordo tra ARDIS e DICAR, del Novembre 215, per il completamento della fase finale del PGRA. In questo documento, al punto 2, è infatti previsto che il DICAAR fornisca supporto scientifico al Tavolo Tecnico con il compito di coordinare le attività di redazione dei piani di laminazione contenenti le azioni di regolazione dei deflussi dalle dighe nel corso di eventi di piena [...] predisposti dalla struttura della Regione responsabile del governo delle piene, con il concorso tecnico dei Centri Funzionali decentrati, dell'autorità di bacino e del Registro italiano dighe, d'intesa con i gestori, sotto il coordinamento del Dipartimento della protezione civile, prefigurando diversi e possibili scenari d'evento per ciascuna diga e prevedendo le misure e le procedure da adottare tenendo in buon conto sia la mitigazione degli effetti a valle dell'invaso, sia la sicurezza delle opere, sia l'esigenza di utilizzazione dei volumi invasati. 1 Studi, indagini, elaborazioni attinenti all ingegneria integrata, necessari alla redazione dello Studio denominato Progetto di Piano Stralcio delle Fasce Fluviali (P.S.F.F.). Regione Autonoma della Sardegna 3

4 Sulla base di queste premesse, di seguito si illustrano le analisi effettuate dal DICAAR nella predisposizione di un documento che possa essere di supporto alla redazione dei Piani di laminazione statica, anche speditivi, così come definiti sulla base delle decisioni assunte dal Tavolo Tecnico nella riunione del 1 Febbraio 216 e riportate nel documento in data 16 Febbraio 216, prot. n dell Agenzia di Distretto Idrografico. Nello stesso documento sono indicate le seguenti 11 dighe alle quali è connesso il rischio idraulico a valle : 1. Muzzone (fiume Coghinas); 2. Nuraghe Arrubiu (fiume Flumendosa); 3. Cantoniera (fiume Tirso); 4. Is Barroccus (fiume Flumini Mannu); 5. Monte Crispu (fiume Temo); 6. Monteleone Roccadoria (fiume Temo); 7. Nuraghe Pranu Antoni (fiume Tirso); 8. Casteldoria (fiume Coghinas); 9. Maccheronis (fiume Posada); 1. Pedra e Othoni (fiume Cedrino); 11. Genna Is Abis (fiume Cixerri). Nelle prime riunioni del Tavolo Tecnico si è inoltre concordato di predisporre in via prioritaria i Piani per le dighe di Maccheronis e di Pedra e Othoni. Nella presente relazione è analizzato l invaso sotteso dalla traversa Nuraghe Pranu Antoni sul fiume Tirso. Si forniscono preliminarmente alcuni elementi descrittivi dello sbarramento e dell invaso. Quindi, si documentano le analisi effettuate in relazione alla entità della laminazione operata dall invaso con diverse ipotesi di gestione degli organi di scarico, di quota idrica all inizio dell evento di piena e con differenti ipotesi sulla sua entità, basati sulla attribuzione del tempo di ritorno atteso. Si forniscono, infine, i risultati delle simulazioni idrauliche riferite agli allagamenti in corrispondenza dell abitato di Fordongianus ubicato poco a valle dello sbarramento. 4

5 2 La traversa Pranu Antoni sul fiume Tirso 2.1 DESCRIZIONE GENERALE DELL OPERA La traversa Pranu Antoni sbarra il fiume Tirso nel territorio dei comuni di Fordongianus e Busachi (OR), poco a valle della confluenza del rio Flumineddu di Allai. L opera assolve principalmente ai compiti di regolazione ai fini irrigui, idroelettrici, potabili e industriali ed è attualmente gestita dall Ente Acque della Sardegna (Enas). Lo sbarramento è realizzato mediante una traversa in calcestruzzo armato, alta 22.8 m con uno sviluppo del coronamento di 24 m. L invaso ha una capacità di accumulo di 9.3 milioni di metri cubi. Figura 2.1 Traversa Pranu Antoni, vista da valle Le caratteristiche principali dell opera sono riassunte in Tabella e in Figura 2.2 viene fornita la curva d invaso, definita dall interpolazione dei valori forniti dall Ente gestore, evidenziati nel grafico. 2 Foglio di condizioni per l'esercizio e la manutenzione della traversa Pranu Antoni. Direzione Generale per le Dighe, le Infrastrutture Idriche ed Elettriche. Ufficio Tecnico per le Dighe di Cagliari. 5

6 Quota di invaso [m s.l.m.] Volume invasato [Mmc] Figura 2.2 Curva di invaso Pranu Antoni Tabella 2.1 Caratteristiche della traversa Pranu Antoni Altezza sbarramento 22.8 m Sviluppo coronamento 24. m Quota coronamento 46.8 m s.l.m. Quota di massimo invaso 45.3 m s.l.m. Quota massima regolazione 45. m s.l.m. Quota minima regolazione 28.5 m s.l.m. Volume totale di invaso 9.3 x 1 6 m 3 Volume utile di regolazione 8.93 x 1 6 m 3 Volume di laminazione.3 x 1 6 m 3 Superficie del bacino imbrifero 2'961 km ORGANI DI SCARICO L opera di sbarramento è dotata di uno scarico di fondo e di uno scarico di superficie presidiato da paratoie a settore con ventole sovrapposte. La portata esitata è pari: alla quota di massimo invaso, 45.3 m s.l.m.: - dallo scarico di superficie con le paratoie interamente sollevate 4 4 m 3 /s. alla quota di massima regolazione, 45. m s.l.m.: - dallo scarico di superficie con le paratoie interamente sollevate 4 2 m 3 /s; - dallo scarico di superficie con le 5 ventole interamente abbattute 36 m 3 /s; - dallo scarico di fondo 14 m 3 /s; 6

7 2.2.1 SCARICO DI FONDO Lo scarico di fondo è costituito da un condotto metallico in destra di sezione rettangolare variabile regolato da due paratoie piane delle dimensioni di 2.65 x 3.4 m, con soglia pari a 27.6 m s.l.m. Con il massimo grado di apertura delle paratoie la portata scaricata può essere definita dalla seguente equazione 3 di efflusso: con µ coefficiente di deflusso, posto pari a.871; Q A 2gh h carico idraulico rispetto al baricentro della luce di scarico; A sezione della luce di scarico, pari a (2.65 x 3.4) m SCARICO DI SUPERFICIE Lo scarico di superficie (Figura ) è costituito da 5 soglie sfioranti a quota 36. m s.l.m., ognuna larga 15 metri e provvista di una paratoia a settore con ventola sovrapposta, la cui altezza di ritenuta complessiva è pari a 9 metri: 7 m della paratoia inferiore e 2 m della paratoia a ventola. La soglia della paratoia superiore è pertanto pari a 43. m s.l.m. La portata scaricata dalla soglia libera, ovvero efflusso a stramazzo, è definita dalla seguente relazione 3 : con µ coefficiente di deflusso, pari a.485; Q l h 2gh l h luce netta sfiorante pari a (75 1 x.3 h), con.3 coefficiente di contrazione; carico idraulico soglia dello scarico. La portata scaricata dalle paratoie a ventola, poiché la forma delle stesse non corrisponde per esigenze costruttive al classico profilo Creager, segue l equazione dell efflusso a stramazzo a soglia grossa 3, ovvero: con µ coefficiente di deflusso, pari a.385; l larghezza complessiva della soglia, (15 x 5) m; Q l h 2gh h carico idraulico soglia delle paratoie a ventola. 3 Appendice A - Calcoli idraulici. Progetto esecutivo (1972) della traversa di Pranu Antoni. 7

8 Figura 2.3 Sezione scarico di superficie (fonte FCEM) 8

9 2.2.3 PORTATA EFFLUENTE DAGLI SCARICHI ALLE DIFFERENTI QUOTE D INVASO Di seguito si riporta sotto forma di tabella e di grafico la portata effluente dagli scarichi a differenti quote d invaso sulla base delle equazioni di cui sopra. Tabella 2.2 effluente dagli scarichi alle differenti quote d invaso Scarico di fondo Scarico di superficie Paratoie a ventola Scarico di superficie Stramazzo a soglia libera Totale Fondo + Paratoie a ventola Totale Fondo + Stramazzo a soglia libera m s.l.m. m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s

10 effluente [m c /s] Scarico di fondo Totale Fondo + Paratoie a ventola effluente dagli scarichi Scarico di superficie Paratoie a ventola Totale Fondo + Stramazzo a soglia libera Scarico di superficie Stramazzo a soglia libera Livelli [m s.l.m.] Figura 2.4 effluente dagli scarichi 1

11 3 Idrogramma di piena in ingresso all invaso di Pranu Antoni 3.1 CONSIDERAZIONI PRELIMINARI L invaso di Pranu Antoni riceve, oltre alla portata scaricata da Cantoniera, anche i deflussi del rio Flumineddu di Allai che confluisce nel Tirso nel tratto compreso tra i due sbarramenti (Figura 3.1). Pertanto, per la valutazione della portata in ingresso all invaso occorre considerare sia la portata scaricata da Cantoniera sia il contributo idrologico del bacino del Flumineddu, trascurando quello attinente al bacino residuo del fiume Tirso in considerazione della stretta vicinanza dei due invasi Figura 3.1 Ubicazione traversa Pranu Antoni 11

12 Si deve preliminarmente evidenziare che, considerata la esigua capacità di laminazione dell invaso di Pranu Antoni, il Tavolo Tecnico ha concordato di valutare nell ambito della presente relazione esclusivamente la possibilità di laminazione effettuata con riferimento alle piene ordinarie, in particolare quelle caratterizzate da tempi di ritorno di 2 e 5 anni. La significatività di tale analisi è comunque da mettere in relazione con le note criticità riscontrate nel territorio immediatamente a valle della diga. Per eventi di piena con tempi di ritorno superiori, come evidenziato nella relazione sulla laminazione della diga di Cantoniera Tirso, l effetto di laminazione dell invaso di Pranu Antoni si può considerare assolutamente trascurabile. Si rimanda, pertanto, ai risultati ottenuti nella relazione descrittiva della possibilità di laminazione dell invaso di Cantoniera per la valutazione dell effetto complessivo di laminazione dei due invasi per gli eventi di piena usualmente considerati nei piani di laminazione (Tr = 5, 1, 2 anni). In tale relazione è inoltre valutata la propagazione dell onda nelle sezioni di valle. 3.2 IDROGRAMMA DEL BACINO DEL FLUMINEDDU DI ALLAI Nella definizione dell idrogramma di piena, coerentemente con le indicazioni metodologiche date in premessa e con gli indirizzi che si è dato il Tavolo Tecnico di pervenire in tempi rapidi a Piani di laminazione statica anche di carattere speditivo, ed anche in relazione a quanto emerso dall analisi realizzata per il bacino del Posada in riferimento all utilizzo di differenti idrogrammi, si conferma l impostazione metodologica utilizzata nel Piano Stralcio delle Fasce Fluviali (PSFF) 4 e ripresa dal DICAAR nell ambito del PGRA. Pertanto, l evento di piena è caratterizzato da un idrogramma di forma triangolare nel quale la portata al colmo, l entità della fase di concentrazione e il volume di piena sono definiti coerentemente con le indicazioni di PSFF. Le metodologia di calcolo per la determinazione della portata al colmo è pertanto di tipo diretto ed è basato sulla distribuzione probabilistica TCEV regionalizzata 5. Si ricorre all informazione pluviometrica per determinare il volume complessivo di piena tramite la stima del volume di pioggia netta. Per ulteriori dettagli sulle valutazioni degli elementi di calcolo adottate si rimanda agli allegati alla presente relazione. In Figura 3.2 si riportano gli idrogrammi relativi al bacino del rio Flumineddu di Allai alla sezione di Pranu Antoni per i tempi di ritorno di 2 e 5 anni, i cui parametri caratteristici sono inseriti in Tabella 3.1. Si può notare come già per l evento più frequente, Tr=2 anni, il volume di piena risulti superiore alla capacità totale dell invaso. 4 Relazione Monografica di Bacino Idrografico Fiume Tirso. Studi, indagini, elaborazioni attinenti all ingegneria integrata, necessari alla redazione dello studio denominato Progetto di Piano Stralcio delle Fasce Fluviali (PSFF). Assessorato dei Lavori Pubblici. Regione Autonoma della Sardegna 5 Cao C., Sechi G.M., Becciu G. (1988). Analisi regionale per la valutazione probabilistica delle piene in Sardegna. XXI Convegno di Idraulica e costruzioni idrauliche. L Aquila. 12

13 [m 3 /s] 6 2 anni 5 anni [h] Figura 3.2 Idrogrammi triangolari dell onda di piena del bacino del rio Flumineddu alla sezione di Pranu Antoni Tabella 3.1 Caratteristiche dell onda di piena del bacino del rio Flumineddu alla sezione di Pranu Antoni (fonte PSFF) 2 anni 5 anni al colmo [m 3 /s] Tempo di picco Tp [h] Tempo di base Tb [h] Volume [Mm 3 ] PORTATA SCARICATA DALL INVASO DI CANTONIERA Per la valutazione della portata scaricata dall invaso di Cantoniera per i tempi di ritorno di 2 e 5 anni è stato necessario simulare preliminarmente il processo di laminazione anche per tale invaso. Sono stati, pertanto, definiti gli idrogrammi di piena con il metodo di PSFF sopra descritto (Figura 3.3) caratterizzati dai parametri riportati in Tabella 3.2. Si rimanda alla relazione sulla laminazione dell invaso di Cantoniera Tirso per ulteriori informazioni sulle regole gestionali di tale invaso. 13

14 [m 3 /s] 1'2 2 anni 5 anni 1'1 1' [h] Figura 3.3 Idrogrammi triangolari dell onda di piena del bacino del Tirso alla sezione di Cantoniera Tabella 3.2 Caratteristiche dell onda di piena del bacino del Tirso alla sezione di Cantoniera (fonte PSFF) 2 anni 5 anni al colmo [m 3 /s] Tempo di picco Tp [h] Tempo di base Tb [h] Volume [Mm 3 ] Come più ampiamente descritto in tale relazione, attualmente l invaso possiede una limitazione di quota pari a 11 m s.l.m. e dai due scarichi di fondo è possibile scaricare una portata massima complessiva pari a 7 m 3 /s che si raggiunge in corrispondenza della quota di 13.8 m s.l.m. In Figura 3.4 si riporta l andamento della portata effluente dagli scarichi di fondo tra la quota 1 e 15 m s.l.m., dalla quale si denota la poca variabilità della portata scaricata al variare del livello d invaso. Per una descrizione dettagliata dell invaso e delle equazioni di efflusso degli scarichi si rimanda, ugualmente, alla relazione della laminazione di Cantoniera. 14

15 Quota di invaso [m s.l.m.] Volume invasato [Mmc] Figura 3.4 effluente dagli scarichi di fondo di Cantoniera tra quota 1 e 15 m s.l.m. Nell ambito della presente analisi la procedura di laminazione di Cantoniera per i tempi di ritorno di 2 e 5 anni è stata realizzata considerando un livello d invaso iniziale pari alla quota autorizzata di 11 m s.l.m. e cinque differenti scenari gestionali, caratterizzati dalle seguenti regole operative: A. scarichi di fondo sempre chiusi; B. scarichi di fondo chiusi fino al raggiungimento del livello d invaso di 13.5 m s.l.m., al di sopra di tale quota apertura degli scarichi; C. scarichi di fondo chiusi fino al raggiungimento del livello d invaso di 12 m s.l.m., al di sopra di tale quota apertura degli scarichi; D. utilizzo di un solo scarico di fondo parzializzato al 65% fino al raggiungimento del livello d invaso 12 m s.l.m., al di sopra di tale quota apertura di entrambi gli scarichi di fondo; E. scarichi di fondo aperti al superamento della quota di 11 m s.l.m. I criteri seguiti nell attivazione dello scarico delle acque sono coerenti con quanto riportato al punto 2.1.o) della Direttiva P.C.M. 8 Luglio 214 che prescrive di determinare un incremento graduale delle portate scaricate, contenendone al massimo l entità, che, a partire dalla fase di preallerta per «rischio diga» e in condizione di piena, non deve superare, nella fase crescente, quella della portata affluente al serbatoio; nella fase decrescente la portata scaricata non deve superare quella massima scaricata nella fase crescente. Preliminarmente alla descrizione dei risultati della procedura di laminazione per Tr=2 e 5 anni, qui considerati, si riporta il massimo livello d invaso raggiunto a Cantoniera durante l evento più critico, caratterizzato dal tempo di ritorno di 2 anni, considerando come livello iniziale d invaso le quote di apertura degli scarichi dei differenti scenari gestionali (Tabella 3.3). È stato, inoltre, considerato anche il livello iniziale di 17 m s.l.m., che rappresenta lo scenario limite per la validità delle fasce fluviali per il fiume 15

16 Tirso definite in PSFF. Tali analisi simula l accadimento dell evento più gravoso in stretta successione ad una piena ordinaria. Tabella 3.3 Massimo livello d invaso raggiunto nell invaso di Cantoniera con Tr 2 anni Tr 2 anni iniziale d invaso [m s.l.m.] Massimo livello d invaso raggiunto [m s.l.m.] Dalla tabella si evidenzia che qualora l evento più gravoso si verifichi con un livello d invaso pari o inferiore a 12 m s.l.m. non verrebbe raggiunta la soglia dello scarico di superficie, pari a 111 m s.l.m. Con livello iniziale di 12 m s.l.m. si supererebbe di poco la quota 11 m s.l.m., considerata dal Gestore un primo valore limite di sicurezza nell ambito della gestione dell invaso. Pertanto, il livello d invaso oltre il quale aprire completamente gli scarichi di fondo di Cantoniera assume notevole importanza oltre che per gli effetti prodotti a valle, come mostrato di seguito, anche per la gestione della diga stessa se l evento in atto si dovesse rivelare particolarmente critico. I risultati della laminazione dell evento con Tr = 2 e 5 anni per i cinque scenari analizzati sono riassunti nella tabella seguente. Tabella 3.4 Risultati della laminazione di Cantoniera Tr 2 e 5 anni Grandezza Scenario 2 anni 5 anni al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] Massimo livello d invaso [m s.l.m.] A - - B C D E A B C D E Si evince, come era prevedibile, che lo scenario che determina la minor portata scaricata è il primo, cui corrisponde però il maggior livello d invaso raggiunto. Per l evento con tempo di ritorno 2 anni gli scenari B e D forniscono gli stessi risultati in termini di massima portata scaricata, con lo scenario D più cautelativo in riferimento al massimo livello d invaso raggiunto. Sempre analizzando il tempo di ritorno minore gli scenari C ed E risultano i meno efficienti dal punto di vista della laminazione in quanto non consentono di ridurre il 16

17 [m 3 /s] [m s.l. [m 3 /s] [m s.l. colmo dell onda in arrivo. Per quanto riguarda il tempo di ritorno 5 anni, escluso il primo scenario, negli altri quattro la portata al colmo assume valori poco differenti e, prossimi alla massima portata scaricabile dagli scarichi di fondo. Questo aspetto è dovuto all andamento della funzione della portata effluente, riportata in Figura 3.4. Nei grafici seguenti si mostra l evoluzione di portate e livelli nel processo di laminazione. In particolare nello scenario B a 2 anni l attesa nell apertura degli scarichi di fondo fino alla quota di 13.5 consente di invasare un elevato volume di piena che permette di superare temporalmente il picco dell onda in arrivo e scaricare una portata caratterizzata da valori modesti. Nello scenario C invece l apertura preventiva a quota 12 m s.l.m. è anticipata rispetto all arrivo del picco di piena, non consentendone la riduzione a valle. Nello scenario D con Tr 2 anni l utilizzo di un solo scarico parzializzato al 65% consente di scaricare l intero volume di piena senza superare la quota 12 m s.l.m. che determinerebbe l apertura di entrambi gli scarichi, come si verifica nel caso dell evento con tempo di ritorno 5 anni. Tempo di ritorno 2 anni 6 2 anni Scenario A in ingresso A A Figura 3.5 Laminazione Cantoniera Scenario A Tr = 2 anni 6 2 anni Scenario B in ingresso B B Figura 3.6 Laminazione Cantoniera Scenario B Tr = 2 anni 17

18 [m 3 /s] [m s.l. [m 3 /s] [m s.l. [m 3 /s] [m s.l. 6 2 anni Scenario C in ingresso C C Figura 3.7 Laminazione Cantoniera Scenario C Tr = 2 anni 6 2 anni Scenario D in ingresso D D Figura 3.8 Laminazione Cantoniera Scenario D Tr = 2 anni 6 2 anni Scenario E in ingresso E E Figura 3.9 Laminazione Cantoniera Scenario E Tr = 2 anni 18

19 [m 3 /s] [m s.l. [m 3 /s] [m s.l. [m 3 /s] [m s.l. Tempo di ritorno 5 anni 1'2 5 anni Scenario A 17 1' in ingresso A A Figura 3.1 Laminazione Cantoniera Scenario A Tr = 5 anni 1'2 5 anni Scenario B 17 1' in ingresso B B Figura 3.11 Laminazione Cantoniera Scenario B Tr = 5 anni 1'2 5 anni Scenario C 17 1' in ingresso C C Figura 3.12 Laminazione Cantoniera Scenario C Tr = 5 anni 19

20 [m 3 /s] [m s.l. [m 3 /s] [m s.l. 1'2 5 anni Scenario D 17 1' in ingresso D D Figura 3.13 Laminazione Cantoniera Scenario D Tr = 5 anni 1'2 5 anni Scenario E 17 1' in ingresso E E Figura 3.14 Laminazione Cantoniera Scenario E Tr = 5 anni Ulteriore aspetto che differenzia i risultati della laminazione nei differenti scenari è rappresentato dal tempo di ritardo per l apertura degli scarichi, ovvero l intervallo di tempo che intercorre tra l inizio dell evento di piena e l apertura massima degli scarichi di fondo cui corrisponde un valore di portata scaricata a valle prossimo alla portata al colmo. Tale aspetto risulta importante nella conformazione dell onda di piena in arrivo all invaso di Pranu Antoni in considerazione della sovrapposizione del contributo del Flumineddu di Allai. Come si evince dalla Tabella 3.5 lo scenario che determina un tempo di ritardo maggiore è lo scenario B. In conclusione a questo paragrafo sull analisi della laminazione effettuata da Cantoniera sugli eventi con modesti tempi di ritorno (Tr=2 e 5 anni) si voglio evidenziare due aspetti: 1) la possibilità di ridurre, anche portando a zero, il valore della piena ordinaria (Tr=2 anni) verso valle da Cantoniera ha come conseguenza l innalzamento della quota di massimo invaso nel caso in cui l evento si dovesse rivelare particolarmente critico. Portare da 11 a 13.5 la quota di inizio scarico da Cantoniera determina un innalzamento da 19.5 a della quota di massimo invaso raggiunto per l evento con Tr=2 anni; 2

21 2) le considerazioni sui tempi di ritardo tra il colmo dell evento in ingresso e laminato sono ovviamente influenzate dalle assunzioni adottate, conformemente con PSFF e PGRA, per l idrogramma in ingresso, semplificato in onda triangolare. Tabella 3.5 Tempo di ritardo apertura scarichi Cantoniera Tr 2 e 5 anni Grandezza Scenario 2 anni 5 anni Tempo di ritardo apertura scarichi [ore] A - - B C D E IDROGRAMMA IN INGRESSO A PRANU ANTONI Sulla base di quanto illustrato nei paragrafi precedenti, può essere valutato l onda di piena in arrivo all invaso di Pranu Antoni come somma dei due contributi provenienti da Cantoniera e dal Flumineddu. Pur con le cautele sopra evidenziate, al variare dello scenario gestionale utilizzato a Cantoniera la procedura di composizione fornisce i risultati riportati in Tabella 3.6. Tabella 3.6 al colmo in ingresso a Pranu Antoni Tr 2 e 5 anni al colmo [m 3 /s] Scenario 2 anni 5 anni A B C D E Ovviamente lo scenario che determina il valore minore di portata al colmo rimane lo scenario A. Con tempo di ritorno a 2 anni si differenziano gli scenari B e D mentre sono equivalenti C ed E. Con tempo di ritorno 5 anni si confermano le esigue differenze degli ultimi quattro scenari. Alla luce di tali risultati si è deciso di non considerare ulteriormente lo scenario C nella procedura di laminazione di Pranu Antoni. Infine, dall analisi dei diversi idrogrammi riportati nei seguenti grafici si evidenzia l influenza che assume il tempo di ritardo nella apertura completa degli scarichi sulla sovrapposizione dei due contributi in arrivo all invaso. Di seguito si riportano le Figure che sintetizzano la composizione dei due contributi fornendo l idrogramma in ingresso a Pranu Antoni con i diversi scenari gestionali ipotizzati per Cantoniera. 21

22 [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Tempo di ritorno 2 anni Scenario A 2 anni Figura 3.15 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario A Tr = 2 anni Scenario B 2 anni Figura 3.16 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario B Tr = 2 anni Scenario C 2 anni Figura 3.17 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario C Tr = 2 anni 22

23 [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Scenario D 2 anni Figura 3.18 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario D Tr = 2 anni Scenario E 2 anni Figura 3.19 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario E Tr = 2 anni Tempo di ritorno 5 anni 1'2 Scenario A 5 anni 1' Figura 3.2 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario A Tr = 5 anni 23

24 [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] 1'2 Scenario B 5 anni 1' Figura 3.21 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario B Tr = 5 anni 1'2 Scenario C 5 anni 1' Figura 3.22 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario C Tr = 5 anni 1'2 Scenario D 5 anni 1' Figura 3.23 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario D Tr = 5 anni 24

25 [m 3 /s] 1'2 Scenario E 5 anni 1' Figura 3.24 Idrogramma in ingresso a Pranu Antoni Scenario E Tr = 5 anni 25

26 4 Regole operative per la gestione dell invaso di Pranu Antoni La gestione attuale dell invaso di Pranu Antoni non prevede strettamente limitazioni di invaso al di sotto della massima regolazione, pari a 45 m s.l.m. Occorre comunque tener conto che la quota minima per la produzione idroelettrica della centrale ubicata ai piedi dello sbarramento è pari a 39 m s.l.m. Pertanto, nella procedura di laminazione si dovrà tener conto anche degli aspetti legati all eventuale mancata o ridotta produzione idroelettrica nell ambito della valutazione degli eventuali benefici conseguenti all incremento del volume di laminazione. In sede di Tavolo Tecnico è stato deciso di analizzare tre differenti configurazioni gestionali degli organi di scarico dell invaso di Pranu Antoni, descritte in Tabella 4.1, anche con riferimento alle quote di invaso caratteristiche. Tabella 4.1 Configurazioni gestionali degli organi di scarico di Pranu Antoni Organi di scarico Configurazioni gestionali Scarico di fondo Aperto Aperto Aperto Scarico di superficie Paratoie a settore Sollevate Abbassate Abbassate Scarico di superficie Paratoie a ventola - Abbattute Abbattute Quota limite di invaso [m s.l.m.] Le tre configurazioni si differenziano per la gestione dello scarico di superficie, mentre è sempre previsto l utilizzo dello scarico di fondo. Nella prima si considerano le paratoie a settore completamente sollevate e pertanto la quota limite di invaso è pari alla soglia dello scarico di superficie, ovvero 36 m s.l.m. Si evidenzia che tale configurazione non consentirebbe di ottenere un carico idraulico sufficiente per consentire la produzione idroelettrica. Tuttavia tale configurazione è stata esaminata per evidenziare eventuali significativi aumenti nella capacità di laminazione. Nella seconda configurazione le paratoie a settore vengono ipotizzate abbassate e le ventole superiori abbattute, per cui in tal caso il limite di invaso è pari alla soglia di quest ultime, 43 m s.l.m. Nel caso in cui, durante l evento di piena venga raggiunta la quota di massimo invaso (45.3 m s.l.m.) si ipotizza l apertura graduale delle paratoie a settore per consentire un maggior deflusso a valle. Infine, nella terza configurazione si prevede la chiusura totale dello scarico di superficie, ovvero paratoie a settore abbassate e ventole sollevate, con quota limite di invaso pari alla massima quota di regolazione ovvero 45 m s.l.m. Anche in questo caso al raggiungimento della quota di massimo invaso si considera l apertura graduale delle paratoie a settore. 26

27 5 Laminazione dell onda di piena nell invaso di Pranu Antoni 5.1 CONSIDERAZIONI PRELIMINARI Nel presente capitolo si illustrano i risultati della procedura di laminazione dell onda di piena nell invaso Pranu Antoni. Come già evidenziato nel Capitolo 3.1, data l esigua capacità dell invaso il Tavolo Tecnico ha deciso di considerare nell ambito della presente analisi esclusivamente le piene ordinarie, caratterizzate da tempi di ritorno di 2 e 5 anni. La laminazione è stata effettuata nelle tre configurazioni gestionali descritte in precedenza e l idrogramma in ingresso all invaso è quello definito nel Paragrafo 3.4 considerando i differenti scenari di portata scaricata dall invaso di Cantoniera, escludendo lo scenario C. I criteri seguiti nell attivazione dello scarico delle acque sono coerenti con quanto riportato al punto 2.1.o) della Direttiva P.C.M. 8 Luglio 214 che prescrive di determinare un incremento graduale delle portate scaricate, contenendone al massimo l entità, che, a partire dalla fase di preallerta per «rischio diga» e in condizione di piena, non deve superare, nella fase crescente, quella della portata affluente al serbatoio; nella fase decrescente la portata scaricata non deve superare quella massima scaricata nella fase crescente. Inoltre, al raggiungimento del livello d invaso di partenza vengono chiusi gli organi di scarico e interrotto l efflusso a valle diga. 27

28 5.2 PRIMA CONFIGURAZIONE GESTIONALE Nella prima configurazione gestionale, che prevede l utilizzo dello scarico di fondo ed il sollevamento completo delle paratoie a settore, si ipotizza lo stramazzo libero dallo scarico di superficie. Il livello iniziale d invaso è stato posto pari a 36 m s.l.m., ovvero la massima quota invasabile per tale configurazione, che implica l impossibilità di utilizzo della centrale idroelettrica a valle. I risultati della laminazione per i differenti scenari di portata in ingresso all invaso e per i due tempi di ritorno analizzati sono riportati in Tabella 5.1, dalla quale si può notare come la riduzione della portata al colmo in ingresso sia molta esigua, così come evidenziato anche dai grafici a seguire. Tabella 5.1 Risultati della laminazione di Pranu Antoni, 1 configurazione gestionale, Tr 2 e 5 anni Scenario Grandezza 2 anni 5 anni al colmo in arrivo [m 3 /s] A al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 36,9 37,7 al colmo in arrivo [m 3 /s] B al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 37,1 39,3 al colmo in arrivo [m 3 /s] D al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 37,7 39,5 al colmo in arrivo [m 3 /s] E al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 38,6 39,5 La limitata capacità di laminazione dell invaso conferma le stesse considerazioni sulle portate al colmo in ingresso all invaso, ovvero valori inferiori di portata per lo scenario A e a seguire per lo scenario B, D ed E. L unica differenza risiede nell inversione d ordine tra lo scenario D ed E con Tr 5 anni dovuto alla differente conformazione dell idrogramma in ingresso che comporta una minor laminazione dell onda di piena dello scenario E. Per il tempo di ritorno 5 anni per gli ultimi tre scenari si confermano portate al colmo laminate caratterizzate da esigue differenze tra i valori ottenuti. 28

29 [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. Tempo di ritorno 2 anni in ingresso A 2 anni Scenario A A in ingresso B 2 anni Scenario B B Max invaso A Max invaso B in ingresso D 2 anni Scenario D D in ingresso E 2 anni Scenario E E Max invaso D Max invaso E Figura 5.1 Laminazione Pranu Antoni, 1 configurazione gestionale, scenari A-B-D-E, Tr = 2 anni 29

30 [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. Tempo di ritorno 5 anni in ingresso A 5 anni Scenario A A in ingresso B 5 anni Scenario B B Max invaso A Max invaso B 1'2 46 1'2 46 1' 44 1' in ingresso D 5 anni Scenario D D in ingresso E 5 anni Scenario E E Max invaso D Max invaso E 1'2 46 1'2 46 1' 44 1' Figura 5.2 Laminazione Pranu Antoni, 1 configurazione gestionale, scenari A-B-D-E, Tr = 5 anni 3

31 5.3 SECONDA CONFIGURAZIONE GESTIONALE Nella seconda configurazione gestionale si prevede l utilizzo dello scarico di fondo ed il contributo delle sole paratoie a ventola dello scarico di superficie, che vengono ipotizzate abbattute e pertanto sormontabili da efflusso libero al superamento della quota di 43 m s.l.m. Per tale configurazione sono stati ipotizzati tre livelli iniziali d invaso: - 35 m s.l.m., soglia dello scarico di superficie; - 39 m s.l.m., quota minima per la produzione idroelettrica; - 43 m s.l.m., massima quota invasabile con le regole gestionali sopra citate. Anche in questo caso il primo livello iniziale d invaso non permette l attivazione della centrale idroelettrica. I risultati della laminazione sono riassunti nella tabella e nei grafici seguenti. Tabella 5.2 Risultati della laminazione di Pranu Antoni, 2 configurazione, Tr 2 e 5 anni Scenario iniziale d invaso Grandezza 2 anni 5 anni [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 36 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 43,3 44,81 A al colmo [m 39 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 43,5 44,84 al colmo [m 43 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 43,8 44,86 [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 36 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 43,82 45,3 B al colmo [m 39 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 43,83 45,3 al colmo [m 43 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 43,83 45,3 [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 36 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 44,8 45,3 D al colmo [m 39 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 44,8 45,3 al colmo [m 43 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 44,8 45,3 [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 36 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 45,3 45,3 E al colmo [m 39 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 45,3 45,3 al colmo [m 43 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] 45,3 45,3 31

32 Emerge che il livello iniziale d invaso influenza la portata al colmo solo per lo scenario A; negli altri scenari si ottiene lo stesso valore di portata a prescindere dal livello iniziale considerato. Tale aspetto è molto significativo in relazione alla possibilità di produzione idroelettrica e giustifica la opportunità di non scendere al di sotto della quota di 39 m s.l.m. che consente di mantenere attiva la produzione idroelettrica senza ridurre in modo significativo la possibilità di laminazione. Rispetto alla configurazione precedente si ottiene una sensibile riduzione del colmo di piena in particolare per i primi due scenari con Tr 2 anni, come riportato in Tabella 5.3. Negli altri scenari le differenze risultano minime. È interessante notare che nello scenario B e D con Tr 5 anni e nello scenario E, sia a 2 che a 5 anni, si raggiunge la quota di massimo invaso. Questo aspetto ha determinato nella procedura di laminazione la simulazione del sollevamento graduale delle paratoie a settore, in maniera da far defluire una portata pari a quella entrante e quindi evitare di superare tale quota. Nel caso dello scenario B il raggiungimento della quota di massimo invaso, e quindi l apertura delle paratoie a settore, è risultata successiva all arrivo all invaso del picco dell onda di piena, il che ha comportato una, seppur minima, riduzione della portata entrante. Negli altri casi, invece, l apertura delle paratoie a settore anticipa il picco di piena e di conseguenza il valore di portata al colmo coincide con quello della portata entrante all invaso. In generale il raggiungimento della quota di massimo invaso si verifica allorquando la portata in ingresso all invaso è superiore alla massima portata scaricabile dalla traversa utilizzando lo scarico di fondo e le paratoie a ventola dello scarico di superficie, ovvero 588 m 3 /s (vedi Tabella 2.2). Tabella 5.3 Valori incrementali 1 configurazione gestionale Grandezza al colmo [m 3 /s] Scenario iniziale d invaso [m s.l.m.] 2 anni 5 anni A B / D 36/39/ E 36/39/ Le considerazioni di cui sopra sono riscontrabili anche dall analisi dei seguenti grafici. 32

33 [m 3 /s] [m s.l.m.] [m 3 /s] [m s.l.m.] Tempo di ritorno 2 anni anni Scenario A in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.3 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario A, Tr = 2 anni anni Scenario B in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.4 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario B, Tr = 2 anni 33

34 [m 3 /s] [m s.l.m.] [m 3 /s] [m s.l.m.] anni Scenario D in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.5 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario D, Tr = 2 anni anni Scenario E in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.6 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario E, Tr = 2 anni 34

35 [m 3 /s] [m s.l.m.] [m 3 /s] [m s.l.m.] Tempo di ritorno 5 anni 1'4 1'3 1'2 1'1 1' anni Scenario A in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.7 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario A, Tr = 5 anni 1'4 1'3 1'2 1'1 1' anni Scenario B in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.8 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario B, Tr = 5 anni 35

36 [m 3 /s] [m s.l.m.] [m 3 /s] [m s.l.m.] 1'4 1'3 1'2 1'1 1' anni Scenario D in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.9 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario D, Tr = 5 anni 1'4 1'3 1'2 1'1 1' anni Scenario E in ingresso [H iniz. 36 m] [H iniz. 39 m] [H iniz. 43 m] di invaso [H iniz. 36 m] di invaso [H iniz. 39 m] di invaso [H iniz. 43 m] Max invaso Figura 5.1 Laminazione Pranu Antoni, 2 configurazione gestionale, scenario E, Tr = 5 anni 36

37 5.4 TERZA CONFIGURAZIONE GESTIONALE L ultima configurazione analizzata prevede, oltre all utilizzo dello scarico di fondo, la chiusura totale dello scarico di superficie, ipotizzando abbassate le paratoie a settore e sollevate le paratoie a ventola. Il livello iniziale d invaso è stato considerato pari alla quota di massima regolazione, ovvero 45 m s.l.m. Si simula la manovra delle sole paratoie a ventola fino al raggiungimento della quota di massimo di invaso (45.3 m s.l.m.), che come visto in precedenza è ammissibile fino a valori di portata in ingresso non superiori a 588 m 3 /s. Oltre tale valore è necessario aprire gradualmente le paratoie a settore e scaricare una portata non superiore a quella entrante per non superare la quota limite. Dall analisi dei risultati riportati in Tabella 5.4 si evince che in tutti gli scenari analizzati non si ottiene alcuna riduzione nel colmo dell onda di piena, e pertanto tale configurazione risulta meno efficiente rispetto a quella considerata precedentemente Tabella 5.4 Risultati della laminazione di Pranu Antoni, 3 configurazione gestionale, Tr 2 e 5 anni Scenario Grandezza 2 anni 5 anni al colmo in arrivo [m 3 /s] A al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] B al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] D al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] E al colmo [m 3 /s] Max livello d invaso [m s.l.m.] Nei casi in cui la portata al colmo entrante all invaso risulta inferiore a 52 m 3 /s si riesce a mantenere il livello iniziale d invaso; tale portata è il valore massimo scaricabile dallo scarico di fondo abbinato alle ventole alla quota di massima regolazione (vedi Tabella 2.2). Per valori superiori di portata in ingresso si otterrà un incremento del livello iniziale d invaso fino al raggiungimento della quota di massimo invaso, a cui corrisponde una portata evacuata dai due organi di 588 m 3 /s. Oltre tale valore, come descritto in precedenza, si attiveranno le paratoie a settore al fine di mantenere il massimo livello d invaso ammissibile per l opera di sbarramento. Tali aspetti sono facilmente riscontrabili nei grafici dati di seguito. 37

38 [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. Tempo di ritorno 2 anni in ingresso A 2 anni Scenario A A in ingresso B 2 anni Scenario B B Max invaso A Max invaso B in ingresso D 2 anni Scenario D D in ingresso E 2 anni Scenario D E Max invaso D Max invaso E Figura 5.11 Laminazione Pranu Antoni, 3 configurazione gestionale, scenari A-B-D-E, Tr = 2 anni 38

39 [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. [m3/s] [m s.l.m. Tempo di ritorno 5 anni in ingresso A 5 anni Scenario A A in ingresso B 5 anni Scenario B B Max invaso A Max invaso B 1'2 46 1'2 46 1'1 1'1 1' 44 1' in ingresso D 5 anni Scenario D D in ingresso E 2 anni Scenario E E Max invaso D Max invaso E 1'2 46 1'2 46 1'1 1'1 1' 44 1' Figura 5.12 Laminazione Pranu Antoni, 3 configurazione gestionale, scenari A-B-D-E, Tr = 5 anni 39

40 5.5 RIEPILOGO DEI RISULTATI OTTENUTI Nelle tabelle che seguono sono riassunti i principali risultati ottenuti nelle differenti configurazioni. Tabella 5.5 Riepilogo risultati della laminazione di Pranu Antoni, 1 configurazione gestionale Scenario Grandezza 2 anni 5 anni A al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] B al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] D al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] E al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] Tabella 5.6 Riepilogo risultati della laminazione di Pranu Antoni, 2 configurazione Scenario iniziale d invaso Grandezza 2 anni 5 anni [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] A al colmo [m 3 /s] [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] B 39 al colmo [m 3 /s] [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] D al colmo [m 3 /s] [m s.l.m.] al colmo in arrivo [m 3 /s] E al colmo [m 3 /s] Tabella 5.7 Riepilogo risultati della laminazione di Pranu Antoni, 3 configurazione gestionale Scenario Grandezza 2 anni 5 anni A al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] B al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] D al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s] E al colmo in arrivo [m 3 /s] al colmo [m 3 /s]

41 In conclusione, si riportano alcune considerazioni di sintesi: Il primo aspetto che emerge dall analisi sopra riportata è la conferma del fatto che l invaso di Pranu Antoni sia in grado di laminare esclusivamente eventi di piena ordinaria (Tr=2 anni). Già per eventi con picco superiore ai 4 m 3 /s la capacità di laminazione praticamente si annulla; ciò significa che anche nell ipotesi di scarichi nulli da Cantoniera il solo contributo del bacino del Flumineddu con tempo di ritorno 5 anni non è laminato dall invaso di Pranu Antoni. A conferma del fatto che si può ipotizzare l effetto di laminazione di Pranu Antoni limitato ad eventi con Tr=2 anni, si evidenzia che lo scenario A (nessuno scarico da Cantoniera) sia ipotizzabile fino al raggiungimento di quote di invaso a Cantoniera dell ordine di 13.5 m s.l.m. che ne consentirebbe di invasare completamente la sola piena biennale con invaso iniziale a quota 11 m s.l.m. e non certo quella con Tr=5 anni. Delle tre configurazioni analizzate per Pranu Antoni (con quote iniziali rispettivamente a 36, 43 e 45 m s.l.m.) l ultima è quella meno efficace in quanto non consente alcuna riduzione della portata al colmo in ingresso, nemmeno per l evento di piena con Tr 2 anni. Tra le prime due configurazioni di Pranu Antoni, con Tr=2, anni la seconda configurazione consente di ottenere una maggior laminazione dell onda di piena ed è ovviamente associata alla possibilità di mantenere in esercizio l impianto di produzione idroelettrica e pertanto si individua come quella più idonea. Sulla base di tali considerazioni si ritiene opportuno considerare come livello d invaso iniziale la soglia delle paratoie a ventola, a 43 m s.l.m., che consente di mantenere attiva la produzione idroelettrica, pur con una perdita di 2 metri di carico quota di massima regolazione a favore dell incremento del volume di laminazione. Relativamente agli scenari gestionali considerati nell invaso di Cantoniera per eventi con tempi di ritorno limitato (Tr=2 anni), quello più cautelativo per Pranu Antoni è, ovviamente, lo scenario A, che prevede la chiusura degli scarichi dell invaso più a monte. Si ritiene, tuttavia, che lo scenario B possa essere considerato come compromesso e riferimento gestionale, lasciando, ovviamente, al Tavolo Tecnico le valutazioni in merito alla ammissibilità del livello massimo raggiunto nel caso di accadimento di eventi molto critici. 41

42 6 Analisi delle criticità per allagamento nell abitato di Fordongianus A conclusione delle valutazioni sulle possibilità di laminazione è stata svolta un analisi per evidenziare le aree di allagamento del fiume Tirso, in corrispondenza dell abitato di Fordongianus, al raggiungimento progressivo di soglie di portata critica. Si ricorda che l abitato di Fordongianus è ubicato sulle sponde del fiume Tirso in sinistra idraulica a pochi chilometri a valle dell invaso di Pranu Antoni (Figura 6.1) e pertanto risulta direttamente condizionato dalla portata scaricata dalla traversa. Figura 6.1 Ubicazione del centro abitato di Fordongianus Le mappe di allagamento, riportate di seguito, sono state ricavate dal software HEC-RAS 6 tramite il modello di simulazione idraulica utilizzato in PGRA considerando valori incrementali di portata transitante nel tronco del fiume Tirso in corrispondenza del centro abitato di Fordongianus. Gli elementi più critici dell abitato di Fordongianus risultano le antiche terme romane e i bagni termali comunali che sono ubicati a pochi metri di distanza dalle sponde del fiume Tirso. Le abitazioni più a rischio risultano quelle della zona nord-est del centro urbano, evidenziate in giallo nella seguente Figura U.S. Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center 42

43 Figura 6.2 Elementi caratterizzati da criticità idraulica nell abitato di Fordongianus Dall analisi delle seguenti mappe si denota che già per valori di portata di 8 m 3 /s il fiume non riesce ad essere contenuto nelle sponde naturali di portata ordinaria del corso d acqua che esonda interessando le terme romane ed i bagni termali comunali. Con riferimento alla portata di 2 m 3 /s, che si può assumere come riferimento per le possibilità di laminazione dell invaso di Pranu Antoni nella 2 configurazione ipotizzando lo scenario gestionale B a Cantoniera, dalla Figura 6.3 si evidenzia che pur essendo ovviamente più estesa l area di esondazione, sono fatte salve le aree edificate e la viabilità principale. Le abitazioni del centro urbano iniziano ad essere lambite dall acqua per valori di portata in alveo dell ordine dei 1' m 3 /s, corrispondente alla portata che viene rilasciata a valle di Pranu Antoni in tutti gli scenari considerati già per tempi di ritorno di 5 anni (fatta eccezione per lo scenario A di Cantoniera, peraltro, non realizzabile). A conclusione della documentazione nelle figure finali, estratte dallo studio di PGRA, si riporta il critico interessamento dell abitato di Fordongianus per le piene con Tempo di ritorno di 5, 1, 2 e 5 anni. 43

44 Figura 6.3 Aree di allagamento del fiume Tirso in corrispondenza dell abitato di Fordongianus con portata Q = 8 m 3/s Figura 6.4 Aree di allagamento del fiume Tirso in corrispondenza dell abitato di Fordongianus con portata Q = 2 m 3/s 44

45 Figura 6.5 Aree di allagamento del fiume Tirso in corrispondenza dell abitato di Fordongianus con portata Q = 1 m 3 /s Figura 6.6 Aree di allagamento del fiume Tirso in corrispondenza dell abitato di Fordongianus con portata Q = 2'615 m 3 /s (Tr 5 anni) 45

46 Figura 6.7 Aree di allagamento del fiume Tirso in corrispondenza dell abitato di Fordongianus con portata Q = 2'99 m 3 /s (Tr 1 anni) Figura 6.8 Aree di allagamento del fiume Tirso in corrispondenza dell abitato di Fordongianus con portata Q = 3'315 m 3 /s (Tr 2 anni) 46

47 Figura 6.9 Aree di allagamento del fiume Tirso in corrispondenza dell abitato di Fordongianus con portata Q = 3'885 m 3 /s (Tr 5 anni) 47

48 7 Considerazioni conclusive Nella relazione sono stati illustrati i risultati delle elaborazioni effettuate per la verifica della possibilità di laminazione dell invaso di Pranu Antoni sul fiume Tirso, considerando eventi di piena ordinaria con tempi di ritorno pari a 2 e 5 anni. Si ricorda che le analisi effettuate dal DICAAR hanno la finalità di predisposizione di un documento che possa essere di supporto alla redazione dei Piani di laminazione statica, anche speditivi, così come definiti sulla base delle decisioni assunte dal Tavolo Tecnico nella riunione del 1 Febbraio 216 e riportato nel documento in data 16 Febbraio 216, prot. n dell Agenzia di. L effetto di laminazione dell invaso è stato analizzato per tre configurazioni gestionali degli organi di scarico dell opera e differenti livelli iniziali d invaso. Per ciascuna configurazione sono stati considerati differenti scenari gestionali dell invaso di Cantoniera. Inoltre, i risultati ottenuti sono stati messi in relazione con le mappe degli allagamenti del fiume Tirso in corrispondenza del centro abitato di Fordongianus, ubicato a valle della traversa. Si ritiene che la seconda configurazione gestionale dell invaso di Pranu Antoni sia quella da preferire nell ambito della laminazione delle onde di piena ordinarie, con livello iniziale d invaso pari a 43 m s.l.m., e che la valutazione dello scenario gestionale più idoneo per l invaso di Cantoniera per le piene ordinarie sia quello indicato come Scenario B che prevede di invasare la piena, partendo da 11, fino alla quota 13.5 m s.l.m. alla quale iniziano gli scarichi verso valle. Il Tavolo Tecnico dovrà ovviamente valutare la ricaduta di tale ipotesi sui livelli massimi che verrebbero raggiunti a Cantoniera nel caso si verificasse una piena con criticità di 2 anni. Questo aspetto, infatti, oltre che essere messo in relazione con la valutazione della portata scaricata a valle nell invaso di Pranu Antoni, è ovviamente da considerare in relazione agli attuali vincoli di invaso previsti per Cantoniera. 48

49 Allegato A - Procedura di calcolo dell idrogramma triangolare Nel PGRA per le valutazioni idrologiche e, pertanto, anche nel presente documento, si sono seguite le indicazioni e le quantificazioni delle portate di piena ai diversi tempi di ritorno date nel PSFF. Si ricorda che per il calcolo dell'idrogramma di piena il PSFF, come esplicitato nell'elaborato Integrazioni metodologiche 1, utilizza una metodologia semplificata proposta dal Soil Conservation Service. E infatti detto in PSFF: La definizione dell idrogramma di piena, allorché la portata al colmo è stimata con il metodo diretto (analisi locale o metodo regionale) può essere condotta con tecniche semplificate, quale quella proposta dal SCS. Queste assegnano la forma triangolare dell idrogramma, ipotizzando che il tempo di base, T b, sia dato da: 2 W T b Q dove W è il volume dell idrogramma depurato della portata di base e quindi pari al volume di pioggia netta e Q max la portata al colmo stimata. max Figura 1 Idrogramma di forma triangolare di volume W Il volume dell idrogramma di piena è calcolato con la metodologia indiretta ricercando l altezza di pioggia netta che per una durata pari al tempo di corrivazione genera la portata assegnata. Una volta stimato il volume di pioggia netta è quindi possibile calcolare i tempi caratteristici dell idrogramma note le relazioni: Tb Tp 2.67 L'idrogramma avrà quindi le seguenti ordinate: T T T b p p 1 Linee guida per la redazione del progetto di Piano Stralcio delle Fasce Fluviali. Integrazioni Metodologiche. Regione Autonoma della Sardegna. Assessorato dei Lavori Pubblici. Servizio Difesa del Suolo. 26

50 q t Qmax t Tp Q max Tp Tb t T b t T T p p t T b Stima della portata al colmo Per il calcolo delle portate al colmo attese in bacini di dimensioni superiori a 6 km 2 il PSFF 2 fa riferimento al metodo diretto riportata nella Relazione regionale del GNDCI - VAPI per la stima delle delle portate al colmo per la Sardegna, utilizzando la distribuzione probabilistica TCEV 3. Per quanto concerne il primo livello di analisi regionale che contraddistingue la distribuzione probabilistica, si è ritenuto coerente non operare alcuna differenziazione territoriale, pertanto i parametri validi per l intero regionale sono: λ* =.3938 ϑ* =.5887 Al secondo livello di regionalizzazione è stata effettuata una differenziazione in relazione al versante di appartenenza del bacino in esame, orientale od occidentale, secondo la schematizzazione riportata in Figura 2. Gli ulteriori parametri della distribuzione probabilistica si differenziano quindi in: Bacini occidentali λ 1 = 6.286; η = Bacini orientali λ 1 = 4.571; η = Metodologie di analisi. Studi, indagini, elaborazioni attinenti all ingegneria integrata, necessari alla redazione dello studio denominato progetto di piano stralcio delle fasce fluviali (PSFF). Regione Autonoma della Sardegna Cao C., Sechi G.M., Becciu G. (1988). Analisi regionale per la valutazione probabilistica delle piene in Sardegna. XXI Convegno di Idraulica e costruzioni idrauliche. L Aquila.

51 Figura 2 Suddivisione della Regione Sardegna nei due versanti (Fonte PSFF) Infine, per quanto riguarda il terzo livello di analisi delle piene, nella struttura gerarchica del modello TCEV si è fatto riferimento all analisi del parametro modale ε 1. Il legame teorico tra questo parametro e la piena media annua µ x è: 1 x ln Il parametro ε 1.risulta funzione della superficie del bacino (A b) con differenziazione secondo l esposizione del bacino: 1 Bacini occidentali Bacini orientali ln ε 1 = ln A b ln ε 1 = ln A b In termini applicativi, la portata di picco per assegnato tempo di ritorno T viene stimata considerando un fattore di crescita K(T) secondo la seguente relazione: con Q T x K T Bacini occidentali Bacini orientali K(T) = ln T K(T) = ln T