SISTEMI IDRAULICI URBANI: TRA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE E CAMBIAMENTI CLIMATICI

Transcript

1 Convegno SISTEMI IDRAULICI URBANI: TRA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE E CAMBIAMENTI CLIMATICI Prof. Ing. Alessandro Paoletti Presidente emerito CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O 2014

2 Indice 1. Evoluzione del drenaggio urbano 2. Tre casi reali: San Paolo - Brasile Napoli Il Seveso e Milano 2

3 Evoluzione del drenaggio urbano Dren. Urb. Sostenibile: Controlli a monte, urbanistica «verde», riqualificazione fiumi (T = anni) Problemi, metodi, livelli di rischio Reti fognarie e ricettori: Interazioni e strategie idrauliche unitarie (T = anni) Reti fognarie e idraulica ambientale: impatti acque reflue e meteoriche (eventi molto frequenti) Reti fognarie: Rigurgiti, sovraccarichi, allagamenti, invasi Idrodinamica a base fisica (T = anni) ~ 1960 Reti fognarie: Dimensionamento reti Idrologia e idraulica di base (T = 2 10 anni) ~ 1980 ~ 2000 tempo CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O

4 Il rischio idraulico nelle aree urbane e nei ricettori PIENE URBANE E PIENE FLUVIALI Gli allagamenti urbani si formano a causa: di esondazioni/riflussi fluviali e/o per le limitazioni delle reti di drenaggio CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O

5

6

7

8

9

10

11 Piene urbane 1. Il drenaggio urbano è altamente complesso in quanto dipende dalle numerose e diffuse limitazioni al deflusso dovute a: le caratteristiche morfologiche e urbanistiche delle superfici e delle edificazioni urbane le dimensioni delle condotte e strutture fognarie normalmente progettate per valori bassi del tempo di ritorno (2 10 anni). 2. In presenza di limitazioni al deflusso, all aumentare del tempo di ritorno: aumentano poco le portate defluenti verso valle aumentano molto i volumi di esondazione CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O

12 Piene urbane 3. La verifica degli allagamenti urbani deve essere proiettata a tempi di ritorno di anni: condotti normali per T = 5 10 anni condotti in situazioni particolari e invasi per T = anni, in funzione della loro importanza piani del rischio idraulico per T = anni Città di Saronno (VA) CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O

13 Piene urbane 4. Nelle aree urbanizzate situate in territori idraulicamente critici le limitazioni delle portate scaricate nei ricettori non possono essere ridotte o eliminate, per non aggravare ulteriormente le criticità a valle (v.: PTUA 2006 Regione Lombardia: Q lim = 20 l/s*ha imp sul nuovo, 40 l/s*ha imp sull esistente). No all aumento delle portate verso valle. URBFEP model (Croci et al., 2013) 5. Gli interventi devono consistere in sistemi sostenibili diffusi o concentrati atti alla riduzione a monte e all invaso delle portate in eccesso. 6. Le modellazioni idrodinamiche fisicamente basate, estese congiuntamente alle aree urbane e al sistema ricettore, consentono una rappresentazione idraulica unitaria per un progetto ottimizzato degli interventi sia interni ai centri urbani sia lungo il reticolo idrografico ricettore. CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O

14

15

16 San Paolo Brasile Rio Tamanduatei 60 km 20 milioni abitanti Sistemi idraulici urbani: tra sostenibilità ambientale e cambiamenti climatici CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O 2014 Sottobacino Anhangabaù superficie 5,4 km2 impermeabilizzazione 78,5 % allagamenti gravi 4 volte/anno Interazione tra reti fognarie e corpi idrici ricettori 8

17 San Paolo Brasile Idrografia sottobacino Anhangabaù superficie 5,4 km 2 9

18 San Paolo Brasile Anhangabaù Sistemi idraulici urbani: tra sostenibilità ambientale e cambiamenti climatici CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O 2014 Interazione tra reti fognarie e corpi idrici ricettori 10

19 San Paolo Brasile Anhangabaù 11

20 San Paolo Brasile Universidade São Paulo - Fundação Centro Tecnologico de Hidraulica Modello idrodinamico Grado di impermeabilizzazione Rete di drenaggio - 67 km di condotti km di strade caditoie sottobacini nodi di calcolo 12

21 TR = 2 anos San Paolo Brasile Universidade São Paulo - Fundação Centro Tecnologico de Hidraulica Modello idrodinamico Piogge di progetto TR = 5 anos TR = 10 anos TR = 25 anos TR = 50 anos TR = 100 anos Chuvas de Projeto (Equações IDF) 13

22 TR = 2 anos 434 nós San Paolo Brasile Universidade São Paulo - Fundação Centro Tecnologico de Hidraulica Modello idrodinamico Nodi in pressione TR = 5 anos 537 nós TR = 10 anos 589 nós TR = 25 anos TR = 50 anos TR = 100 anos 633 nós 663 nós 678 nós Nós sob Pressão 14

23 TR = 2 anos 217 nós San Paolo Brasile Universidade São Paulo - Fundação Centro Tecnologico de Hidraulica Modello idrodinamico Nodi con esondazioni TR = 5 anos 273 nós TR = 10 anos 320 nós TR = 25 anos TR = 50 anos TR = 100 anos 353 nós 376 nós 403 nós Nós com Extravasamento 15

24 San Paolo Brasile Universidade São Paulo - Fundação Centro Tecnologico de Hidraulica Modello idrodinamico Deflussi stradali: velocità TR = 2 anos TR = 5 anos TR = 10 anos TR = 25 anos TR = 50 anos TR = 100 anos Velocidade Superficial 16

25 TR = 2 anos San Paolo Brasile Universidade São Paulo - Fundação Centro Tecnologico de Hidraulica Modello idrodinamico Deflussi stradali: tiranti TR = 5 anos TR = 10 anos TR = 25 anos TR = 50 anos TR = 100 anos Lâmina Superficial 17

26 Zonazione del rischio R (aree R1, R2, R3, R4) Metodologia della Regione Lombardia (Deliberazione della Giunta regionale del 30 novembre 2011 n. IX/2616. Allegato 4, punto 3.4) Zonazione della Pericolosità H (per T assegnato come da PAI) Elevata (H3) Molto elevata (H4) DANNO POTENZIALE Grave (E4) Medio (E3) Moderato (E2) Basso (E1) Zonazione della Esposizione E al rischio idraulico 18 ELEMENTI A RISCHIO Centri urbani, beni architettonici, storici, artistici, insediamenti produttivi, principali infrastrutture viarie, servizi di elevato valore sociale Aree a vincolo ambientale e paesaggistico, aree attrezzate di interesse comune, infrastrutture viarie secondarie Aree agricole di elevato pregio ( vigneti, frutteti) Seminativi Media o moderata (H2 o H1) Vulnerabilità V assunta = 1 a favore di sicurezza Zonazione del rischio idraulico R Matrice per la determinazione del rischio R = H(T) E V H4 H3 H2 H1 E4 R4 R4 R2 R2 E3 R3 R3 R2 R1 E2 R2 R2 R1 R1 E1 R1 R1 R1 R1 18

27 San Paolo Brasile Estese e ingenti criticità diffuse Anhangabaù Nessuna possibilità di incrementare la sezione della galleria terminale e la portata attualmente scaricata nel ricettore Rio Tamanduatei (portata max scaricabile = ~45 m 3 /s (ca. 80 l/s*ha) Laminazione necessaria ~ m 3 per T = 50 anni (~ 380 m 3 /ha imp ) Analisi alternative in base a distribuzione ed entità delle corrispondenti criticità e dei costi Scelta finale: laminazione distribuita mediante ricostruzione delle dorsali principali con sezioni maggiorate ( supertubi con sezione 10 m 2 ) di lunghezza: 7 km per T = 10 anni (ca. 30 milioni euro) 11 km per T = 25 anni (ca. 50 milioni euro) 19 km per T = 100 anni (ca. 85 milioni euro) 19

28 Napoli Bacino Arena S. Antonio 20

29 Napoli ovest Corografia periodo Cupa di Pianura Arena S. Antonio Arena S. Antonio 21

30 Bacino Arena S. Antonio (Napoli ovest) Bacino Arena S. Antonio bacino di circa 21 km 2, interessato per oltre due terzi da intensa urbanizzazione con una popolazione di circa abitanti l urbanizzazione ha completamente eliminato il reticolo idrografico naturale, con intubamento e trasformazione in fognatura degli antichi corsi d acqua portate di piena molto elevate, per effetto delle pendenze e dell impermeabilità dei bacini scolanti, largamente incompatibili con le sezioni disponibili caratterizzate da numerosi restringimenti elevata frequenza di esondazioni (T=2-5 anni) con danni e gravi rischi per la pubblica incolumità trasporto solido assai ingente a causa dell erodibilità dei versanti, con gravi penalizzazioni delle sezioni di deflusso e difficoltà nel convogliamento dei reflui verso l impianto di depurazione di Napoli ovest (Cuma) 22

31 Bacino Arena S. Antonio (Napoli ovest) Allagamenti 9 settembre 2003 via Marconi e piazzale Tecchio 23

32 Bacino Arena S. Antonio (Napoli ovest) Allagamenti settembre

33 Bacino Arena S. Antonio (Napoli ovest) Collettori e scolmatori principali Arena S. Antonio Collettrice di Pianura Emissario di Cuma Scolmatore Nuovo Cinthia - Emissario di Bagnoli attuale portata compatibile - portata di progetto (T = 50 anni) (m 3 /s) Si al potenziamento della rete poiché: vasche di laminazione non compatibili con l urbanistica e l uso del suolo presenza del mare quale ricettore idraulicamente illimitato Potenziamento gallerie e condotti fognari per portate complessive allo scarico pari a circa 320 m 3 /s (per T = 50 anni) (ca. 250 l/s*haimp). Comunque auspicabili misure diffuse di riduzione a monte. all impianto di depurazione Napoli Ovest (Cuma) Impianti di pretrattamento di Coroglio

34 Il Seveso e Milano Canale Scolmatore Nord Ovest (C.S.N.O.) T. Seveso 26

35 Il Seveso e Milano Milano 2010 Milano 2010 Monza. Esondazioni Lambro (T = anni) Milano. Esondazioni Seveso (T 1 anno) 27

36 Il Seveso e Milano - A Milano dal 1976 si sono avute 101 esondazioni (in media 2.6 eventi all anno). -Dal 2010 si sono verificate 18 esondazioni (in media oltre 3 all anno) e precisamente: Anno 2010: 03/05, 14/05, 23/07, 05/08, 12/08, 18/09, 01/11, 16/11 Anno 2011: 27/05, 06/08 Anno 2012: 12/09 Anno 2013: 23/10 Anno 2014: 25/06, 08/07, 26/07, 29/07, 03/08, 22/08 28

37 Il Seveso e Milano AdBPo- Controllo delle piene nel bacino idrografico Lambro Olona Studio di fattibilità 2004 Sup. totale bacino fino al Po 2'490 km 2 Sup. urbana bacino fino al Po 722 km 2 (29%) Sup. totale bacino fino a Milano 1'770 km 2 Sup. urbana bacino fino a Milano 640 km 2 (36%) Interventi di laminazione fluviale: n. totale vasche di laminazione 33 volume complessivo vasche 17'000'000 m 3 Interventi di laminazione urbana atti a rispettare i limiti allo scarico del PTUA regionale (20 l/s*ha imp sul nuovo, 40 l/s*ha imp sull esistente) 29

38 Il Seveso e Milano ASSETTO PROGETTO AdBPo 2004 L impostazione generale adottata dall Autorità di bacino del fiume Po consiste nel laminare e controllare le piene all interno di ciascun corso d acqua e non quella di scolmare le piene da un corso d acqua ad un altro, data la criticità generale dell intero reticolo. Tale assetto è coerente con l esigenza, di carattere soprattutto ambientale, di non aggravare l entità delle piene scaricate in Ticino dal CSNO. 30

39 Il Seveso e Milano Modello idrodinamico Risultati per T = 100 anni Bacino : Superficie: 226 km 2 Superficie urbanizzata: 100 km 2 All interno delle aree urbanizzate si formano allagamenti per un totale di 782'000 m³ di invaso, mentre i volumi scaricati in Seveso dalle stesse aree assommano a circa 2'000'000 m³ Il contributo medio allo scarico è pari a 89 l/s/ha imp, cioè pari a circa il doppio del limite regionale di 40 l/s/ha imp La portata di piena nella sezione di Palazzolo è di 150 m 3 /s, rispetto a 60 m 3 /s compatibili nel CSNO (25 m 3 /s nel CSNO a valle di Senago) Volumi (m³) Portata specifica scaricata in Seveso (l/s ha IMP) 340' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '000 80'000 60'000 40'000 20' sev-9 sev-9 sev-10 T.Seveso, bacini urbani. Situazione attuale. Simulazione T = 100 anni Volume scaricato in Seveso - Totale Wsc = 1'966'400 m³ Volume allagamenti urbani - Totale Wall = 782'100 m³ Volume immagazzinato nelle fognature - Totale Wfgn = 52'200 m³ sev-11 sev-12 sev-13 sev-14 sev-15 sev-16 T.Seveso, bacini urbani. Situazione attuale. Simulazione T = 100 anni Portata specifica scaricata in Seveso sev-10 sev-11 Volumi scaricati in Seveso Volumi allagamenti urbani Volumi nelle fognature sev-12 sev-13 sev-14 sev-15 sev-16 sev-17 sev-17 sev-18 sev-18 sev-19 sev-19 sev-20 sev-20 sev l/s ha imp = Portata specifica limite da Normativa Regione Lombardia l/s ha imp = Valore medio delle portate specifiche scaricate in sev-21 cer-2 cer-2 cer-3 cer-3 cer-4 cer-4 Lungo il T. Seveso: invasi di laminazione fluviale progettati da Autorità di Bacino, AIPO e Regione Lombardia a nord di Palazzolo: n. 5 sistemi di invaso volume = 4.8 Mm 3 costo complessivo = 110 M costo di gestione: = 2.0 M /anno Nelle aree urbanizzate: pianificazione idraulica ( invarianza ) per eliminazione/riduzione dei volumi di allagamento urbani: vasche di laminazione per rispettare il limite regionale allo scarico di 20/40 l/s*ha imp misure diffuse di riduzione a monte 31

40 Il Seveso e Milano AIPO Studio di fattibilità 2011 e successivi progetti approvati Invasi di laminazione lungo il T. Seveso: n. 5 sistemi di invaso volume = 4.8 Mm 3 costo complessivo = 110 M costo di gestione: = 2.0 M /anno Obiettivo a valle del nodo di Palazzolo: portata (T = 100 anni) = 0 (paratoia chiusa in piena) Invasi di laminazione per m 3 per T = 100 anni Q attuale = 150 m 3 /s Q progetto = 60 m 3 /s Seveso nodo di Palazzolo Seveso C.S.N.O. Paratoia chiusa in piena Q progetto = 0 m 3 /s CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O

41 Il Seveso e Milano AIPO Studio di fattibilità 2011 e successivi progetti approvati AREA DI LAMINAZIONE DI SENAGO NUOVE INFRASTRUTTURE DI TUTELA ATTIVA DEL TERRITORIO PER PAESAGGI VIVI E MULTIFUNZIONALI CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O

42 Il Seveso e Milano AIPO Studio di fattibilità 2011 e successivi progetti approvati AREA DI LAMINAZIONE DI SENAGO NUOVE INFRASTRUTTURE DI TUTELA ATTIVA DEL TERRITORIO PER PAESAGGI VIVI E MULTIFUNZIONALI Grazie per l attenzione CSDU 24 Ottobre 2014, Bologna Fiere H2O