Studio Idrologico Idraulico dell Asta Valliva a Valle Della Diga di Laminazione di Flumina Vinco

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1 CONSORZIO DI BONIFICA DELL'ORISTANESE Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Servizio Tecnico Ufficio Progettazioni Centro di Ricerca CERI, Previsione, Prevenzione e Controllo dei Rischi Geologici Studio Idrologico Idraulico dell Asta Valliva a Valle Della Diga di Laminazione di Flumina Vinco Master di II livello in ANALISI E MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO Relatori: Ing. Roberto Sanna Prof. Alberto Prestininzi Roma, Luglio 2013 Tonino Mulas Matr

2 Sede Stage Consorzio di Bonifica dell Oristanese Attività di bonifica svolta dal Consorzio Territorio Ha, 32 distretti irrigui Superficie irrigua attrezzata di Ha (tubata canali) Canali smaltimento 374 km Condotti per irrigazioni -Adduttori principali pelo libero 23 Km - Ripartitori a pressione 17 - Dispensatori 84 km Impianti idrovori -Prosciugamento n 9 -Irrigazione n 17 Argini 110 km

3 OBIETTIVI GENERALI DELLO STUDIO Servizio monitoraggio piene, intervento idraulico e presidio territoriale Analisi delle portate di piena Identificazione delle criticità idrauliche Predisposizione delle aste idrometriche Definizione delle soglie di allerta idrometriche

4 INQUADRAMENTO GENERALE

5 INQUADRAMENTO GENERALE 2 Lunghezza asta fluviale: Km 10 Km tratto arginato rivestito 5.6 km argini in terra

6 CARTOGRAFIA STORICA (prima bonifica)

7 CARTOGRAFIA STORICA (dopo bonifica)

8 CARATTERIZZAZIONE MORFOMETRICA

9 PERMEABILITA DEI SUOLI

10 CARATTERIZZAZIONE MORFOMETRICA (2)

11 DETERMINAZIONE DELLE ALTEZZE DI PIOGGIA La pioggia di progetto é stata stimata utilizzando le curve segnalatrici di possibilità pluviometriche di Deidda et al., (2000) basate sulla distribuzione di probabilità TCEV, metodologia più recente e meglio referenziabile alle singole località. 3 LIVELLI DI REGIONALIZZAZIONE Cost= Coeff. asimmetria 2 parametri del modello Aggregazione delle stazioni con metodi di cluster analysis

12 PORTATE DI PIENA (1) Metodo razionale, o metodo cinematico fornisce la portata di piena tramite l'espressione: Q = Φ ARF S H / (3.6 Tc) Φ = Rappresenta l'aliquota di precipitazione che, in occasione della piena, scorre in superficie, (metodo curve number). ARF = Areal Reduction Factor Coefficiente di Riduzione Areale esprime il rapporto tra l'altezza di pioggia media su tutto il bacino e l'altezza di pioggia in un punto al suo interno, valutati a parità di durata e di tempo di ritorno. Tc = Tempo di corrivazione espresso in ore. H = Altezza di precipitazione, in mm, che cade in un punto del bacino in una durata pari a Tc con l'assegnato Tempo di ritorno. S = Superficie del bacino Km 2

13 PORTATE DI PIENA (2)

14 LAMINAZIONE INVASO FLUMINA VINCO (1) Per valutare l'effetto di laminazione dell'invaso di Flumina Vinco si é ricostruita l'onda di piena di progetto in ingresso che ha portata massima al colmo Qc, data dalla somma dei contributi dei bacini A, B e C. Al variare del tempo t la portata in ingresso ha equazione: Qe(t) = Qc*(t/Tc)*e (1-t/Tc) Tc = 9.08 ore.

15 LAMINAZIONE INVASO FLUMINA VINCO (2) Lo sbarramento fluviale é costituito da una diga a gravità ordinaria in muratura di pietrame su una base di calcestruzzo con quota del coronamento a m s.l.m. Sul corpo stesso dell opera é ricavato lo sfioratore con una soglia a quota m s.l.m. e della lunghezza di m. Lo sbarramento é attraversato longitudinalmente, a una quota corrispondente al fondo dell alveo, m s.l.m., da un condotto circolare di 3.00 m di diametro in calcestruzzo e pendenza pari a quella dell'alveo stesso.

16 LAMINAZIONE INVASO FLUMINA VINCO (2) I fattori che influiscono sull effetto di laminazione operato da un invaso di tipo statico (ovvero privo di organi di regolazione mobili) sono il volume massimo in esso contenibile, la sua geometria e le caratteristiche della sua bocca di scarico. Il processo di laminazione nel tempo t é perciò descritto matematicamente dal: Equazione differenziale di continuità Legge di efflusso, l uscita dall invaso Stramazzo: Battente: Legame geometrico tra il volume invasato e il battente idrico H nell invaso

17 LAMINAZIONE INVASO FLUMINA VINCO (3) Esprimendo tutto in funzione del battente Y com eincognita si ottiene

18 PORTATE DI PROGETTO

19 MODELLO IDRAULICO sezioni La modellazione idraulica è stata eseguita mediante l'impiego del software Hec- Ras 4.1.0, prodotto dall'us Army Corps of Engineers (Corpo degli Ingegneri dell'esercito degli Stati Uniti d'america), che permette il calcolo del profilo del pelo libero per diversi valori delle portate defluenti. Il calcolo dei profili è stato effettuato in condizioni di moto permanente per portate che variano da quelle nulle a quelle con tempi di ritorno di 500 anni. Il programma richiede la definizione dei dati geometrici dell'alveo e delle opere in esso presenti è stato effettuato, un rilievo topografico di precisione con stazione totale e riflettore ottico. Ha permesso la definizione di 23 sezioni trasversali e della geometria delle opere in alveo.

20 MODELLO IDRAULICO coefficienti di scabrezza Il modello utilizzato impiega il parametro di resistenza al moto di Manning. I valori del parametro sono assegnati, sezione per sezione, in dipendenza delle condizioni dell alveo rilevate e tengono conto della presenza di vegetazione, rivestimenti murari ecc. I criteri di attribuzione del valore sono soggettivi e variabili nel tempo a seconda delle condizioni in cui si trova il corso d acqua. La sezione tipo del tratto oggetto di studio è stata suddivisa in tre tratti omogenei, che si possono identificare come: 1 - sponda sinistra dell'alveo inciso; 2 - alveo centrale; 3 - sponda destra dell'alveo inciso;

21 MODELLO IDRAULICO Condizione Idraulica al Contorno Le caratteristiche della corrente sono generalmente per tutti i tratti simulati di tipo lento. Per quanto riguarda le condizioni al contorno nell asta considerata é stata inserita, per ogni simulazione, la portata per assegnato tempo di ritorno, mentre nella sezione di valle, che corrisponde a un salto di fondo, nel modello é stato imposto il passaggio per l'altezza critica "Critical Depth".

22 SIMULAZIONE HEC-RAS individuazione criticità idrauliche (1) Dall analisi dei diversi eventi di piena modellati, emerge che la capacità di contenimento delle portate in alveo non sia tale da garantire un adeguato margine di sicurezza già per eventi con tempo ritorno di 20 anni. Sulla base dei risultati di output di Hec-Ras si sono individuati i punti più critici, dove le sezioni dell alveo sono insufficienti e si avranno delle volumetrie esondate, che andranno a occupare le aree limitrofe al corso d acqua, le quali vengono cosi a rappresentare aree di laminazione naturali.

23 SIMULAZIONE HEC-RAS individuazione criticità idrauliche (2)

24 PREDISPOSIZIONE SEZIONI DI CONTROLLO (1) Studiando i profili di corrente é stato possibile scartare i siti dove si verifica il passaggio da una condizione di corrente lenta ad una di corrente veloce. Tale comportamento può compromettere la definizione di una scala di deflusso affidabile provocando il cambio di pendenza della curva in corrispondenza della portata di passaggio corrente veloce-lenta e un suo appiattimento per le portate superiori, dovuta alla minore sensibilità di variazione del livello rispetto alla portata in condizioni di corrente veloce. Inoltre sono stati scartati i tratti, dove si verificano dei profili di rigurgito causati dalle immissioni degli affluenti che come nel caso precedente possono compromettere la definizione di una scala di deflusso affidabile

25 PREDISPOSIZIONE SEZIONI DI CONTROLLO (2)

26 SCALE DI DEFLUSSO SOGLIE DI CONTROLLO (1) Sono state definite considerando i livelli di rischio sulla sezione di controllo e del tratto a valle della sezione stessa, tenendo conto: a) delle quote delle sommità arginali che sono indicative dell inizio dell esondazione; b) della quota d'intradosso (la quota più bassa dell impalcato del ponte) che é indicativa dell inizio dell insufficienza della sezione a smaltire le portate e della concreta possibilità che l evento possa evolvere velocemente in situazioni molto gravi, come il sormonto dell impalcato del ponte, con il conseguente blocco della transitabilità, l esondazione delle aree circostanti, etc; c) che a quote inferiori possono presentarsi già altri gravi problemi, come i fenomeni di rigurgito sui recapiti laterali (impossibilità per gli affluenti di scaricare le portate nel corso principale a causa della differenza di quota negativa, etc);

27 SCALE DI DEFLUSSO SOGLIE DI CONTROLLO (2)

28 CONCLUSIONI Lo studio fa parte delle attività preliminari previste servizio monitoraggio piene e intervento idraulico, oltre lo studio idrologico idraulico, l installazione di apparecchiature di misura di livelli idrici e la predisposizione di schede monitoraggio controllo e ispezione sono previsti nello schema di convenzione: l attività di vigilanza idraulica finalizzate al buon mantenimento delle opere idrauliche di seconda categoria ed alla salvaguardia del territorio, da svolgere in ordinario, ovvero al di fuori da eventi critici o di emergenza, comprendenti: sopralluoghi ispettivi e ricognitivi secondo prefissate periodicità e l esecuzione di interventi manutentivi. Predisposizione di un piano di allerta e di sicurezza che prevede l esecuzione di eventuali interventi di somma urgenza in caso di pericolosità manifesta.

29 CONCLUSIONI GRAZIE PER L ATTENZIONE!