Fiume Posada: interventi per la mitigazione del rischio idraulico nei territori a valle della diga di Maccheronis

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1 Regione Autonoma della Sardegna Assessorato dei Lavori Pubblici Servizio Tutela e Difesa del Suolo Consorzio Bonifica Sardegna Centrale Fiume Posada: interventi per la mitigazione del rischio 1 Stralcio PROGETTO ESECUTIVO Elaborato B RELAZIONE IDROLOGICA L Ufficio Tecnico consortile dott. ing. Sebastiano Bussalai Collaboratori geom. Isidoro Murru geom. Arcangelo Pira ottobre 2009

2 INDICE PREMESSA 1 1. IL BACINO IDROGRAFICO Inquadramento geografico Assetto idrografico Caratteristiche geomorfologiche Uso del suolo DATI STORICI DISPONIBILI Pluviometria Idrometria Eventi di piena VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI MASSIMA PIENA Premessa Aspetti metodologici Metodi diretti Metodi indiretti Metodi empirici SCELTA DELLA PORTATA DI PROGETTO Tempo di ritorno dell evento di piena Portata di massima piena ALLEGATO 1: Bacino idrografico ALLEGATO 2: Altezze di pioggia mensili ALLEGATO 3: Deflussi medi mensili... 31

3 PREMESSA Il seguente elaborato contiene lo studio idrologico relativo al bacino idrografico del fiume Posada, effettuato nell ambito dell attività di progettazione dell intervento Fiume Posada. Interventi per la mitigazione del rischio idraulico nei territori a valle della diga di Maccheronis. Progettazione generale e 1 stralcio esecutivo. L obiettivo della presente relazione è quello di illustrare le principali caratteristiche idrologiche del bacino imbrifero oggetto del presente intervento e i metodi adottati per la valutazione della portata di massima piena. Il documento, dopo una prima descrizione delle caratteristiche del bacino, analizza i dati storici relativi a pluviometria ed idrometria ed eventi di piena. Tale analisi è stata condotta con l ausilio delle elaborazioni contenute nel Piano Stralcio di Bacino regionale per l Utilizzo delle Risorse Idriche 1 (PSDRI) e nel Nuovo Studio dell Idrologia Superficiale della Sardegna (Nuovo SISS) 2. Successivamente, dopo una ipotesi di modellazione delle dinamiche di piena, viene determinata la portata di massima piena da utilizzarsi per le verifiche idrauliche e per l individuazione degli interventi volti alla mitigazione del rischio idraulico. In particolare si fa riferimento alle metodologie riportate nel Rapporto Regionale Sardegna Valutazione delle piene in Sardegna 3 ed ai criteri utilizzati su scala regionale per eseguire le attività di individuazione e perimetrazione delle aree a rischio idraulico e geomorfologico e individuazione delle relative misure di salvaguardia ai sensi del D.L. 11 giugno 1998 n.180. Per una maggior definizione dello studio, il bacino è stato suddiviso in due parti: il bacino del fiume Posada a monte della diga di Maccheronis e quello a valle dello sbarramento. Le analisi idrauliche sono quelle realizzate dallo scrivente nell ambito degli studi che hanno portato alla redazione del PAI per il sub-bacino Posada-Cedrino Adottato definitivamente con Deliberazione G.R. N. 17/15 del 26/04/2006 EAF, Ente Autonomo del Flumendosa, 1998 Cao C. et al., Valutazione delle Piene in Sardegna, Rapporto regionale CNR-GNDCI, 1991 Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 1

4 1. IL BACINO IDROGRAFICO 1.1 Inquadramento geografico Il bacino in oggetto, meglio indicato nell Allegato 1, è situato nella parte nord orientale dell isola, all interno della zona idrografica n. 5 (Posada-Cedrino), a cavallo fra le Province di Nuoro, Sassari e Olbia-Tempio. ALA' DEI SARDI LODE' TORPE' POSADA BITTI ONANI LULA Figura 1: Inquadramento geografico 1.2 Assetto idrografico Il bacino del fiume Posada, alla foce di Orvile, ha un estensione di circa 680 km 2 con un asta fluviale lunga oltre 88 km. Il corso d acqua è interrotto da uno sbarramento artificiale, sorto il località Maccheronis, in agro di Torpè, che permette un volume utile di regolazione di circa 25 Mm 3. La parte montana del bacino idrografico, sottesa dalla diga di Maccheronis, ha un estensione complessiva di circa 605 km 2 ed è costituita dall unione di due sottobacini indipendenti: quello del fiume Posada e quello del rio Mannu di Bitti. Il fiume Posada ha origine nei pressi della località di Janna Rerosa, a seguito della confluenza di quattro corsi d acqua, quali il río Battau, il río Neolti, il río Pistamu e il Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 2

5 rio Lacc umbrosu che a loro volta raccolgono lungo il loro cammino gli apporti di numerosi affluenti minori. Il río Mannu si sviluppa nei pressi dell abitato di Bitti dalla confluenza di alcuni torrenti secondari, quali il río Guore, il río Sos Ispinos e il río Survare. Analogamente al fiume Posada, anche il río Mannu lungo il suo percorso riceve gli apporti di molteplici corsi d acqua minori. A valle della diga il fiume è regimato in destra e in sinistra con argini che si estendono dall abitato di Torpè fin quasi alla foce. Il principale affluente prima della foce è, in sinistra idraulica, il rio San Simone mentre l altro corso d acqua della piana, il Rio Santa Caterina, sfocia direttamente nello stagno costiero. bacino montano rio Posada bacino rio Posada valle diga bacino rio S. Caterina bacino rio Mannu di Bitti Figura 2: sottobacini rio Posada 1.3 Caratteristiche geomorfologiche Per la presenza dello sbarramento di Maccheronis, il bacino idrografico del Posada è stato diviso in due parti, a monte (unione del bacino montano del fiume Posada e del rio Mannu di Bitti) e a valle della diga. I parametri analizzati per lo studio dei singoli sottobacini sono stati i seguenti: superficie del bacino S; altezza media del bacino H m, calcolata con la formula curva ipsografica, i Si hi H m = : S i i Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 3

6 S i i ib i pendenza media del bacino i b, calcolata con la formula i b = ; S lunghezza dell asta principale; pendenza media dell asta fluviale i f, calcolata con la formula i i L i m =. ln n in curve number CN, calcolato dopo aver individuato il tipo di suolo prevalente (e quindi il gruppo di appartenenza) e aver effettuato una media pesata rispetto alla superficie del tipo di copertura vegetale esistente. Di seguito si riportano, per i due sottobacini, le tabelle riassuntive dei principali parametri analizzati Tabella 1: Parametri caratteristici del bacino del Posada a Maccheronis Parametro Simbolo Valore Unità di misura Superficie S 604,0 [km 2 ] Lunghezza asta principale L 74,46 [km] Quota sezione di chiusura H o 32,0 [m s.l.m.] Altezza media del bacino H m 516,5 [m s.l.m.] Pendenza media bacino i b 0,164 Pendenza media dell'asta fluviale i f 0,005 Curve Number (AMC III) CN 93 Tabella 2: Parametri caratteristici del bacino del Posada valle diga Maccheronis a foce Parametro Simbolo Valore Unità di misura Superficie S 73,60 [km 2 ] Lunghezza asta principale L 14,86 [km] Quota sezione di chiusura H o [m s.l.m.] Altezza media del bacino H m 142,1 [m s.l.m.] Pendenza media bacino i b 0,165 Pendenza media dell'asta fluviale i f 0,001 Curve Number (AMC III) CN 87 Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 4

7 Tabella 3: Parametri caratteristici del bacino del rio S. Caterina a foce Parametro Simbolo Valore Unità di misura Superficie S 9,80 [km 2 ] Lunghezza asta principale L 7,30 [km] Quota sezione di chiusura H o 0,40 [m s.l.m.] Altezza media del bacino H m 50,5 [m s.l.m.] Pendenza media bacino i b Pendenza media dell'asta fluviale i f 0,001 Curve Number (AMC III) CN 75 I valori ottenuti sono poi stati confrontati, laddove possibile, con i dati di letteratura relativi ai bacini in oggetto. Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 5

8 1.4 Uso del suolo Per ognuno dei sottobacini è stato analizzato l uso del suolo facendo riferimento alla campagna di rilievo satellitare CORINE Land Cover (utilizzando la decodifica di terzo livello). A titolo esemplificativo viene riportata la cartografia del rio Mannu di Bitti. Aree a vegetazione boschiva e arbustiva in evoluzione Aree a vegetazione sclerofilla aree agroforestali Aree con vegetazione rada Aree prevalentemente occupate da colture agrarie con spazi naturali Boschi di latifoglie Boschi misti rocce nude, falesie, rupi affioramenti Seminativi in aree non irrigue Sistemi colturali e particellari complessi Tessuto urbano continuo Tessuto urbano discontinuo Figura 3: Uso del suolo: sottobacino Rio Mannu di Bitti Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 6

9 2. DATI STORICI DISPONIBILI L analisi delle serie storiche disponibili, relative agli afflussi e ai deflussi, è stata condotta con l ausilio delle elaborazioni contenute nel Piano Stralcio di Bacino regionale per l Utilizzo delle Risorse Idriche 1 (PSDRI) e nel Nuovo Studio dell Idrologia Superficiale della Sardegna (Nuovo SISS) 2. I dati relativi ai recenti eventi di piena sul bacino del fiume Posada sono invece elaborazioni effettuate dallo scrivente su dati forniti dal Consorzio di Bonifica della Sardegna Centrale di Nuoro, fino al 2008 ente gestore dell invaso di Maccheronis. 2.1 Pluviometria All interno del bacino imbrifero del fiume Posada sotteso dalla diga di Maccheronis, sono attualmente disponibili le serie storiche di tre stazioni di misura pluviometrica (Alà dei Sardi, Lodè e Lula), mentre altre quattro stazioni di misura (Buddusò, Mazzinaiu, Orune e Torpè) sono situate nelle sue vicinanze. Le misurazioni pluviometriche disponibili nell ambito del presente studio, così come ricostruite nell ambito del SISS, abbracciano un intervallo temporale complessivo di 69 anni, dall anno idrologico sino all anno La tabella seguente illustra le altezze medie di precipitazione registrate nel corso di questo periodo presso le stazioni di misura in questione ed il numero di anni per i quali queste misure sono disponibili, mentre l intera serie storica delle altezze medie mensili è illustrata nell Allegato 2. Come si può osservare, le registrazioni presso le stazioni di Buddusò e Orune non sono continue ma hanno subito numerose interruzioni. Da rilevare ancora che la stazione di Lodé è stata messa in funzione nel Tabella 4: Altezze medie di precipitazione Stazioni Precipitazione [mm] Anni di osservazione Interne al bacino Alà dei Sardi Lodè Lula Esterne al bacino Buddusò Mazzinaiu C.ra Orune Torpè Adottato definitivamente con Deliberazione G.R. N. 17/15 del 26/04/2006 EAF, Ente Autonomo del Flumendosa, 1998 Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 7

10 Tuttavia i valori riportati nella precedente tabella non rispecchiano l attuale situazione idrologica del bacino imbrifero del Posada. I numerosi eventi estremi di magra registrati nel corso dell ultimo ventennio hanno infatti messo in evidenza una tendenza al ribasso, nelle diverse regioni dell Isola, dei valori massimi e minimi delle precipitazioni. In tal senso si è potuta constatare la totale scomparsa delle piene catastrofiche tipiche della prima metà del ventesimo secolo come pure la sempre più frequente assenza di anni molto piovosi, vale a dire con un deflusso superiore alla media. D altro canto si sono manifestati in modo sempre più frequente e prolungato i periodi siccitosi, in particolar modo a partire dalla seconda metà degli anni ottanta. A riprova della veridicità di tale fenomeno, per ognuna delle stazioni pluviometriche di cui sopra, la Tabella 2 illustra l altezza media delle precipitazioni registrate nel corso del periodo e nel corso del periodo successivo. Tabella 5: Media delle precipitazioni nei diversi periodi considerati Media [mm] Media [mm] Deficit Interne al bacino Alà dei Sardi % Lodè % Lula % Esterne al bacino Buddusò % Mazzinaiu C.ra % Orune % Torpè % Da rilevare la flessione piuttosto marcata dell altezza media delle precipitazioni registrate nel corso del periodo rispetto ai valori registrati durante i precedenti 53 anni. In effetti, salvo l eccezione rappresentata dalla stazione pluviometrica di Orune, presso le restanti stazioni di misura, tra i due intervalli di tempo considerati, si osserva un deficit della media delle precipitazioni che varia da un minimo di 11.1 % (Lula) fino ad un massimo di 31.2 % (Buddusò). Questa flessione è confermata anche prendendo in considerazione i dati relativi alla stazione di Torpè ricavabili dal Piano Stralcio di Bacino regionale per l Utilizzo delle Risorse Idriche che presenta una serie storica ricostruita per i dati mancanti ed integrata con dati forniti dal SAR fino all anno : Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 8

11 2.2 Idrometria Nel bacino imbrifero non esistono attualmente stazioni di misura di portata. Per le portate naturali affluenti è quindi stato fatto riferimento alla serie storica dei deflussi ricostruiti nel nuovo Studio dell Idrologia Superficiale della Sardegna (SISS) che fornisce, per i bacini imbriferi interessati dallo studio, i deflussi ricostruiti con riferimento al periodo La serie storica di tali deflussi è illustrata nell Allegato 3. È opportuno osservare che, vista la flessione delle precipitazioni verificatasi nell ultimo trentennio, nel PSDRI sono poi state fatte delle valutazioni prendendo in esame le variazioni del rapporto tra afflussi e deflussi al diminuire dell entità del primo termine. Le analisi hanno messo in evidenza, sull intero territorio regionale, una riduzione delle precipitazioni del 18% e dei deflussi del 52-53%. 2.3 Eventi di piena Fra gli eventi di piena di particolare intensità registratisi nel bacino in oggetto evidenziano, in particolare, quelli più recenti, verificatisi nel dicembre 2004 e nel gennaio L evento del dicembre 2004 Nei giorni 6 e 7 dicembre 2004 il bacino del Posada fu interessato da un evento di piena con portate al colmo, alla sezione di Maccheronis, di circa m 3 /s e con portate scaricate a valle che raggiunsero, nei valori massimi, circa 700 m 3 /s. Il volume d acqua scaricato a valle, in una sola settimana, fu pari a circa 100 Mm 3. Posada: portate di piena alla sezione di Maccheronis (diga) /12/04 8/12/04 9/12/04 10/12/04 11/12/04 12/12/04 13/12/ Q [m 3 /s] Portate in uscita Portate in ingresso t [ore] Figura 4: Idrogramma piena dicembre 2004 a Maccheronis 1 1 Fonte Consorzio di Bonifica della Sardegna Centrale Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 9

12 Mentre non si verificò alcun problema nello sbarramento, notevoli furono a valle di danni a causa della rottura arginale, in sinistra idraulica, in due differenti punti che provocarono la sommersione di un estesa area dell agro di Torpè e di Posada La piena del gennaio 2006 A poco più di un anno di distanza dall evento di piena appena descritto, intense precipitazioni nei giorni 30 e 31 gennaio 2006 (nel pluviometro della diga furono misurati 145 mm) provocarono un ulteriore evento di piena: la portata di colmo, in ingresso all invaso, raggiunse un valore di circa 800 m 3 /s con portate scaricate a valle pari, nei valori massimi, a circa 650 m 3 /s. I volumi scaricati nei soli giorni 31 gennaio e 1 febbraio furono pari a circa 40 M m 3. Posada: portate di piena alla sezione di Maccheronis (diga) /01/ /01/ /02/ /02/2006 Q [m 3 /s] Portate in uscita Portate in ingresso t [ore] Figura 5: Idrogramma piena gennaio 2006 a Maccheronis 1 Anche se il serbatoio laminò le portate in ingresso in condizioni di assoluta sicurezza notevoli danni furono registrati a valle dello sbarramento a causa di rotture arginali verificatesi in più punti. 1 Fonte Consorzio di Bonifica della Sardegna Centrale Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 10

13 3. VALUTAZIONE DELLE PORTATE DI MASSIMA PIENA 3.1 Premessa Le piccole dimensioni del bacino di valle rispetto a quello misurato alla diga di Maccheronis, unitamente all adozione di parametri molto cautelativi della definizione di alcune grandezze idrologiche (coefficiente di laminazione pari all unità, CN in condizione CN III etc.) ha portato a considerare, nel modello idrologico per la definizione delle portate all interno dell area arginata, solo il contributo relativo al bacino principale a monte della diga. 3.2 Tempo di ritorno dell evento di piena Nella sola ottica di una verifica di compatibilità idraulica dell intervento, così come definita nelle norme di attuazione del PAI, in questo studio sono stati considerati eventi con tempi di ritorno di 50, 100, 200 e 500 anni. 3.3 Aspetti metodologici La valutazione della portata di massima piena, per un assegnato periodo di ritorno, in una data sezione di un corso d acqua che drena un assegnata superficie di bacino, viene effettuata con metodologie diverse in relazione alla qualità e alla quantità dell informazione idrologica disponibile. A grandi linee può essere condotta: a) con metodi diretti, elaborando i dati di portata disponibili per il corso d acqua che si esamina (indagine di tipo prevalentemente statistico); b) con metodi indiretti, ricorrendo, per supplire all insufficienza di dati di portata, a dati osservati su altri corsi d acqua della medesima regione idrologica anche attraverso l uso di modelli di trasformazione afflussi-deflussi; c) con l applicazione di formule empiriche ricavate dai vari Autori in base alle informazioni idrologiche note dei bacini. Per l esecuzione dello studio in oggetto si è fatto riferimento alle metodologie riportate nel Rapporto Regionale Sardegna Valutazione delle piene in Sardegna 1 e, in particolare, a quelle utilizzate su scala regionale per eseguire le attività di individuazione e perimetrazione delle aree a rischio idraulico e geomorfologico e individuazione delle relative misure di salvaguardia ai sensi del D.L. 11 giugno 1998 n Cao C. et al., Valutazione delle Piene in Sardegna, Rapporto regionale CNR-GNDCI, 1991 Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 11

14 3.4 Metodi diretti Distribuzione probabilistica TCEV Questa metodologia, recentemente utilizzata per la stima delle portate di piena in Sardegna, interpreta i fenomeni di piena con la distribuzione TCEV (Two Components Extreme Values) nella quale la probabilità di non superamento è data dalla seguente relazione: P ( q Q) = e q q ϑ λ 1 2 1e λ ϑ 2e caratterizzata dai quattro parametri λ 1, θ 1, λ 2, θ 2. con: ε = ϑ ln( 1 ) ; 1 1 λ θ * 2 θ = ; ϑ1 e: λ = per i bacini orientali dell isola; λ * = valore valido per tutto il territorio regionale; θ * = valore valido per tutto il territorio regionale. λ * 2 λ = ; ln( ε 1 ) = ln( S) λ1 Pertanto i valori di piena per i tempi di ritorno presi in considerazione sono i seguenti: Tabella 6: Portate di piena risultanti dall applicazione distribuzione probabilistica TCEV Bacino Simbolo Q 50 Q 100 Q 200 Q 500 Posada a Maccheronis Q 2,113 2,570 3,025 3, Distribuzione probabilistica lognormale (formula di Lazzari) Questa metodologia, introdotta da Lazzari nel 1967, esprime la portata al colmo come: Q = 10 ( μ + u σ ) nella quale μ e σ sono i parametri della distribuzione log-normale delle portate e u e il frattile della distribuzione normale. Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 12

15 I parametri μ e σ sono espressi in funzione della superficie S del bacino e della sua altitudine media H m, differentemente per i bacini aventi esposizione orientale od occidentale. Più precisamente, per i bacini aventi esposizione orientale: μ log( S H ) e σ = = m Il metodo è valido per prodotti S H > Nel caso in oggetto: S H m = = per cui il metodo risulta applicabile. Pertanto: m Tabella 7: Portate di piena risultanti dall applicazione formula di Lazzari Bacino Simbolo Q 50 Q 100 Q 200 Q 500 Posada a Maccheronis Q Metodi indiretti Metodo razionale con curva di possibilità pluviometrica TCEV Il metodo in oggetto, detto anche cinematico, fornisce la portata di piena tramite l espressione: h S Q = C ε T p dove: Q = portata di massima piena [m 3 /s]; C = coefficiente di afflusso; h = altezza di pioggia ragguagliata sul bacino [mm]; S = superficie del bacino [km 2 ]; T p = durata di pioggia critica [ore] ε = coefficiente di laminazione Di seguito vengono brevemente illustrate le modalità di definizione dei parametri sopra riportati Altezza di pioggia h L intensità di precipitazione che determina la massima piena (intensità critica) è ottenuta dalla curva di possibilità pluviometrica che, com è noto, esprime la legge di variazione dei massimi annuali di pioggia in funzione della durata di precipitazione, d, ad assegnata frequenza di accadimento o periodo di ritorno T. Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 13

16 Tale curva è solitamente indicata come: h( T ) = a d n La metodologia di calcolo regionale si basa sull inferenza statistica del modello probabilistico TCEV della variabile adimensionale h (T) così definita: ' h ( T ) = h( d) h ( d) che rappresenta il massimo annuale di pioggia per assegnata durata, d, normalizzato rispetto alla media h e successivamente sul calcolo della h (d) per le diverse durate. L equazione della curva di possibilità pluviometrica normalizzata è per ciascun tempo di ritorno T: h' ( T ) = a d n dove i parametri della curva, a(t) ed n(t), vengono definiti per tre sottozone omogenee per durate minori e maggiori di 1 ora e per tempi di ritorno non minori di 10 anni. Per il bacino in oggetto (sottozona 3) questi valori sono: durata 1 ora: a = 0, ,1441log( T ) ; 2 2 n = 0, , log( T ) 3, log ( T ) durata > 1 ora: a = 0, ,1441log( T ) ; 2 3 n = 1, , log( T ) La pioggia media per diverse durate, detta anche pioggia indice, h (d), è funzione della pioggia giornaliera h g, secondo l espressione: hg h d ) = ( 0,493+ 0,476 log( h g 0, ( 0,493+ 0,476 log( h d )) ( g Facendo riferimento alla distribuzione spaziale dell altezza di pioggia giornaliera sull isola riportata in Studio regionale delle massime precipitazioni giornaliere in Sardegna (Deidda, Piga, Sechi, 1993), la pioggia media giornaliera h g è stata calcolata effettuando la media pesata, sull intera superficie del bacino in oggetto, di tutte le altezze di pioggia ricadenti su quel territorio (vedi figura pagina seguente). )) hg = 88,4 mm Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 14

17 80 Fiume Posada. Interventi per la mitigazione del rischio Figura 6: piogge medie giornaliere in Sardegna e sul bacino del Posada a Maccheronis Il coefficiente di ragguaglio delle piogge all area, legato alla durata della precipitazione e alla superficie del bacino è stato calcolato con la formulazione utilizzata dal VAPI Sardegna (valida per A >20 km 2 );: r = 1 (0,0394 A 0,354 ) d ( 0,40+ 0, ln(4,6 ln( A)) = 0,85 in cui: d = durata della precipitazione [ore]; A = superficie del bacino [km 2 ]; Coefficiente di afflusso C Il valore del coefficiente di afflusso è stato calcolato con il metodo del Curve Number (CN) introdotto dal Soil Conservation Service americano, che permette di ricavare la pioggia netta in base all espressione: h netta ( h = ( h lorda lorda I a ) + S I dove h lorda è la pioggia stimata per assegnata distribuzione di probabilità, S (in mm) rappresenta l assorbimento del bacino, espresso dalla relazione: 100 S = 254 ( 1) CN 2 a ) Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 15

18 e I a è l assorbimento iniziale, legato empiricamente al parametro S dalla relazione: I a = 0, 2 S Dopo aver individuato il tipo di suolo prevalente del bacino in oggetto (e dunque il gruppo di appartenenza), l indice CN viene calcolato effettuando una media pesata rispetto alla superficie del tipo di copertura vegetale esistente. Nel caso in oggetto il tipo di suolo è stato ricavato dal rilievo CORINE Land Cover: (nell ipotesi di terreni appartenenti al gruppo D). Tralasciando gli usi del suolo residuali, la superficie del bacino è così suddivisa Tabella 8: Valori di CN II nel bacino idrografico del Posada a diga Maccheronis Uso Suolo Area [km 2 ] CN Zone boscate Zone caratterizzate da vegetazione arbustiva e/o erbacea Acque continentali Zone aperte con vegetazione rada o assente Seminativi Zone agricole eterogenee Zone urbanizzate per un valor medio di CN = 84. Tale valore precedente si riferisce una condizione di umidità del suolo, all inizio dell evento meteorico, di tipo standard, precisamente a quella indicata come AMC II (Antecedent Moisture Condition II). Le elaborazioni sono state eseguite nelle ipotesi, più gravose, di condizioni di suolo bagnato 1, utilizzando i valori di AMC III definiti secondo la seguente relazione: Coefficiente di laminazione ε 23 CN( II) CN( III) = = ,13 CN( II) In considerazione della pendenza del bacino, abbastanza elevata, e per una maggiore sicurezza, è stato considerato un coefficiente di laminazione pari all unità. Durata della pioggia critica T p È stata assunta pari alla somma del tempo di formazione del deflusso superficiale e del tempo di corrivazione. Il primo è stato calcolato con la formulazione: 1 Precipitazioni abbondanti nei cinque giorni precedenti l evento di piena Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 16

19 I a t f = i dove I a rappresenta l assorbimento iniziale e i l intensità di pioggia corrispondente alla durata critica. La stima di t f è stata evidentemente effettuata in maniera iterativa. Il tempo di corrivazione t c è stato calcolato con le formulazioni del Soil Conservation Service, del Pasini, del Giandotti e del VAPI Sardegna. Viste le caratteristiche del bacino si è ritenuto opportuno utilizzare la formulazione VAPI, maggiormente cautelativa rispetto alle altre H m t c = A ( ) = 9.55 ore J m dove: A = area del bacino [km 2 ]; L = lunghezza asta principale [km]; J m = pendenza media asta fluviale H m = quota media del bacino s. l. m. [m] calcolata con la formula: H m i S i h = S i I valori di piena sono stati calcolati per 4 tempi di ritorno: 50, 100, 200 e 500 anni. Di seguito si riportano sinteticamente i risultati dei calcoli idrologici: i i Tabella 9: Parametri caratteristici dell evento di piena in condizioni AMC III Parametro Simbolo T=50 anni T=100 anni T=200 anni T=500 anni Tempo di deflusso [ore] t f 0,26 0,23 0,20 0,17 Durata pioggia critica [ore] ϑ 9,81 9,77 9,75 9,72 Altezza di pioggia lorda [mm] h 169,53 193, ,07 Coefficiente di ragguaglio e 0,85 0,85 0,85 0,85 Coefficiente di deflusso C 0,88 0,89 0,90 0,91 Portata di piena [m 3 /s] Q Metodi empirici Metodo della curva inviluppo (formula di Sirchia-Fassò) La formula di Sirchia-Fassò è stata ottenuta come inviluppo dei massimi contributi unitari (q=q/s, espresso in m 3 /s/km 2 ) delle piene registrate in Sardegna fino al 1969, ed ha espressione (per 21 km 2 S 1000 km 2 ): Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 17

20 0.6 q = ψ 207 S, ovvero Q =ψ 207 S 0.4 dove ψ è un coefficiente che dipende dalla posizione geografica del bacino e che, per il bacino in esame, assume valori variabili da 0.8 a 1.0. Posto ψ=0,9, si ottiene: 0.6 q = ψ 207 S = = m 3 /s 0,4 Da rilevare che nella formula di Sirchia-Fassò è assente qualunque riferimento probabilistico, per cui alla portata di massima piena non è possibile associare alcun tempo di ritorno Metodo della curva inviluppo modificato In occasione della redazione dello studio VAPI citato (Valutazione delle Piene in Sardegna, al quale si rimanda per ulteriori dettagli), è stata proposta una variante al metodo della curva inviluppo esposta al punto precedente, indicando il contributo unitario, per bacini avente un estensione maggiore di 21 km 2, con l espressione: q = P P 207 S s a 0.6, ovvero la portata totale pari a Q = P P 207 S s a 0.4 in cui P s e P a sono dei coefficienti che variano a seconda della zona idrografica esaminata e che tengono conto il primo, del tempo di ritorno della piena considerata, il secondo, di un effetto di dimensione del bacino. Nel caso in oggetto, poiché il bacino in oggetto è incluso, nella pubblicazione citata, nella zona idrografica n. 7: Zona idrografica Tempo di ritorno T (anni) P s Mentre il valore di P a si ricava dal diagramma sotto riportato: Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 18

21 La portata di piena per i 4 tempi di ritorno considerati nel PAI risulta quindi essere: Tabella 10: Portate di piena con la formula della curva inviluppo modificata Bacino Simbolo Q 50 Q 100 Q 200 Q 500 Posada a Maccheronis Q Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 19

22 4. SCELTA DELLA PORTATA DI PROGETTO 4.1 Portata di massima piena La tabella seguente riporta i valori di massima piena per i 4 tempi di ritorno considerati. Tabella 11: Riassunto valore delle portate di piena con le diverse formule utilizzate Metodologia Q 50 Q 100 Q 200 Q 500 Distribuzione probabilistica TCEV 2,113 2,570 3,025 3,626 Formula di Lazzari Formula razionale con TCEV Formula curva inviluppo modificata Valori medi L esame dei dati evidenzia una marcata discordanza, ai valori estremi, della formula di Lazzari rispetto alle altre tre. Fra queste è stato ritenuto opportuno, conformemente alle ipotesi poste alla base del PAI, assumere come riferimento le portate di piena calcolate utilizzando il metodo razionale con curva di possibilità pluviometrica TCEV. Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 20

23 Allegato 1 Bacino Idrografico Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 21

24 Bacino idrografico del Rio Posada (scala 1: ) Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 22

25 Allegato 2: Altezze di pioggia mensili Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 23

26 Alà dei Sardi (cod. SISS 3) - precipitazioni osservate [mm] Anno Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Tot , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,042.4 media media media Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 24

27 Lodè (cod. SISS 161) - precipitazioni osservate [mm] Anno Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Tot , , , , , media media media Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 25

28 Lula (cod. SISS 162) - precipitazioni osservate [mm] Anno Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Tot , , , , , , , , , , , , , , ,025.4 media media media Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 26

29 Buddusò (cod. SISS 49) - precipitazioni osservate [mm] Anno Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Tot , , , , , , , , , , , , , , media media media Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 27

30 Mazzinaiu (cod. SISS 176) - precipitazioni osservate [mm] Anno Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Tot , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , media media media Progetto esecutivo. Relazione idrologica pagina 28