REGIONE PIEMONTE CONSORZIO DI BONIFICA DELLA BARAGGIA BIELLESE E VERCELLESE. - Vercelli -

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1 REGIONE PIEMONTE CONSORZIO DI BONIFICA DELLA BARAGGIA BIELLESE E VERCELLESE - Vercelli - EVENTI ALLUVIONALI MAGGIO, GIUGNO, LUGLIO, AGOSTO 2002 D.Lgs. n. 102 del (ex Legge 14 Febbraio 1992, n. 185, art. 3, comma 3, let. b) O.P.C.M. n del ; O.P.C.M. n del ; Legge 11 Dicembre 2000, n.365 DIFESA SPONDALE TORRENTE ELVO TRATTI SCARICATORE ROGGIA DI CIGLIANO E SCARICATORE CANALE DELLA MANDRIA DATA MAGGIO 2015 AGGIORNAMENTO ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE: RELAZIONE IDROLOGICA IL PROGETTISTA (Dott. Ing. Domenico CASTELLI)... CONSULENZA: PROGETTO ESECUTIVO PRATICA N 10206/E ARCH. N OI 138 MODIFICHE AGGIORNAMENTI Aggiornamento Data CONTROLLO OPERATORE CONTROLLO APPROVAZIONE Firma GV SP DC

2 I N D I C E 1. COROGRAFIA DEL BACINO CALCOLO DELLA PORTATA DI PIENA PER ASSOCIATO TEMPO DI RITORNO CALCOLO DELLA CURVA DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA CON IL METODO TCEV Calcolo delle curve di possibilità pluviometrica VALUTAZIONE DEGLI AFFLUSSI IL MODELLO AFFLUSSI-DEFLUSSI CALCOLO DELLE PORTATE L idrogramma unitario di piena Il metodo S.C.S I fenomeni di piena nella attuale configurazione... 23

3 CONSORZIO DI BONIFICA DELLA BARAGGIA BIELLESE E VERCELLESE EVENTI ALLUVIONALI MAGGIO, GIUGNO, LUGLIO, AGOSTO 2002 D.Lgs. n. 102 del (ex Legge 14 Febbraio 1992, n. 185, art. 3, comma 3, let. b) O.P.C.M. n del ; O.P.C.M. n del ; Legge 11 Dicembre 2000, n.365 D I F E S A S P O N D A L E T O R R E N T E E L V O T R A T T I S C A R I C A T O R E R O G G I A D I C I G L I A N O E S C A R I C A T O R E C A N A L E D E L L A M A N D R I A PROGETTO ESECUTIVO RELAZIONE IDROLOGICA 1. Corografia del bacino Il bacino del torrente Elvo, dalle sorgenti fino alla sua confluenza con il torrente Cervo, è stato individuato sul modello altimetrico digitale della Regione Piemonte a maglia quadra di lato 50 metri. Per motivazioni di carattere idrogeologico e climatico, che meglio verranno chiarite in seguito il bacino del torrente Elvo è stato suddiviso in due sottobacini. Il primo sottobacino presenta sezione di chiusura ubicata nel territorio del Comune di Borriana e localizzata a circa 1 km a sud del suddetto centro abitato. La sezione di chiusura in questione, oltre a sottendere il bacino alto del torrente Elvo, comprende due importanti bacini relativi a suoi affluenti: - bacino del torrente Oremo - bacino dei torrenti Viona e Ingagna le cui confluenze con il torrente Elvo distano dalla sezione di chiusura rispettivamente circa 700 e 2000 metri. A nord il bacino è delimitato dalla dorsale formata dal M. Roux (2318), M. Bechil (2320), 1

4 Colle di Carisey (2132), Punta della Sella (2315), M. Mars (2600), M. Rosso (2370) e M. Mucrone (2335). Ad est la dorsale prosegue con il Colle della Lace (2163), P.ta Tre Vescovi (2342), Colma di Mombarone (2371), M. Cavalgrosso (2227), M. Cavalpiccolo (2190), M. La Torretta (2179) per discendere poi verso il deposito morenico costituito dalla Serra d'ivrea che in parte delimita la zona di sud-est del bacino. Lo spartiacque individuato prosegue quindi attraverso la Serra d'ivrea, abbandonandola per raggiungere, a sud, la zona denominata "La Bessa". La zona occidentale del bacino passa gradatamente dai 2335 m s.l.m. del M. Mucrone ai circa 800 m s.l.m. del territorio del Comune di Favaro, per poi scendere ulteriormente verso il Comune di Biella e proseguire verso sud fino a chiudere il bacino. L'altimetria è compresa tra i 2600 m s.l.m. del M. Mars e i 290 m s.l.m. della sezione di chiusura. Il secondo sottobacino è compreso fra la sezione di chiusura individuata in precedenza per l'alto bacino del torrente Elvo e la sezione di chiusura del torrente medesimo, localizzata poco prima della sua confluenza con il torrente Cervo, subito a nord dell'abitato di Quinto Vercellese. L'unico affluente del torrente Elvo presente in questo secondo sottobacino è il torrente Olobbia, la cui area sorgiva è individuabile sulle pendici della Serra d'ivrea, in località "Fontanile", a quota circa 613 m s.l.m. e a circa 2 km a nord del Comune di Sala Biellese. La maggior parte del corso del torrente Elvo in questa seconda fase avviene in zone di pianura. Le aree collinari che sono presenti in questo sottobacino sono rappresentate dalla Serra d'ivrea, che costituisce il bacino del torrente Olobbia, e dalla sua propaggine estrema, ove sono situati i Comuni di Salussola, Dorzano e Cavaglià. La superficie totale del bacino completo del torrente Elvo è di circa 295 kmq. A nord il sottobacino di valle è delimitato dallo spartiacque che separa i bacini confinanti dei torrenti Viona e Olobbia e che dalla Serra d'ivrea, attraverso la zona denominata "la Bessa", si porta alla sezione di chiusura relativa all'alto bacino del torrente Elvo. 2

5 Lo spartiacque prosegue poi verso sud, sud-est lungo la Serra d'ivrea, seguendone il digradare verso la pianura fino a Cavaglià per poi procedere con il medesimo orientamento e raggiungere la sezione di chiusura poco a monte dalla confluenza con il torrente Cervo. In sponda sinistra, lo spartiacque individuato ha anch'esso andamento sud, sud-est e dalla zona pre-collinare di Vergnasco, attraversando la Baraggia di Verrone per discendere alla pianura, si porta alla sezione di chiusura. L'altimetria è compresa tra i 754 m s.l.m., relativa alla massima quota riscontrata per questo sottobacino sulla Serra d'ivrea, e i 140 m s.l.m. della sezione di chiusura. 3

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9 Tavola 1

10 Tavola 2

11 Tavola 3

12 2. Calcolo della portata di piena per associato tempo di ritorno In relazione alla mancanza di dati idrometrici per i corsi d acqua minori, da elaborare per la valutazione diretta delle portate di piena, si è fatto ricorso alla stima indiretta delle portate utilizzando il metodo del TCEV proposto dalla Regione Piemonte a mezzo di uno studio idrologico esteso all intero territorio e volto a correlare la zonizzazione idrologica della Regione con i principali dati che individuano il bacino in studio. La portata di piena è stata valutata per tempi di ritorno pari a 20, 30, 50, 100 e 200 anni. 2.1 Calcolo della curva di possibilità pluviometrica con il metodo TCEV Il metodo prevede la suddivisione del territorio regionale in zone omogenee entro le quali si colloca il bacino oggetto di indagine. Il fine ultimo è quello di fornire un espressione della curva di possibilità climatica che ne consenta l utilizzo mediante le formule appropriate. Il bacino del torrente Elvo è disposto entro l area omogenea N 1 come visibile nella cartina di Fig. 1. In Fig. 2 sono riportate le curve funzione del tempo di ritorno e dell ulteriore suddivisione in zone omogenee che consentano la valutazione dell afflusso in correlazione alla frequenza di non superamento dell evento. Il bacino considerato ricade nella zona SZ02. Definita l area omogenea di appartenenza del bacino la Fig. 3 propone le curve di interpolazione h (t) (t,z) E per il calcolo della variabile X T. 7

13 2.1.1 Calcolo delle curve di possibilità pluviometrica Si può calcolare la curva di possibilità climatica per il bacino. Il bacino del T. Elvo appartiene alla zona omogenea di classe A 0 1 per la quale l espressione generale della curva è: h ( t) 30,86 t 0,412 0,00024Z 1,38 Essendo tale espressione funzione della quota media si è ritenuto opportuno dall analisi del modello altimetrico digitale (DTM) del bacino valutare due curve di possibilità pluviometrica, una per l alto Elvo e una per il bacino del basso Elvo. La quota media dell Alto Elvo è di circa 660 m s.l.m. mentre quella del Basso Elvo è di circa 275 m s.l.m.. E possibile ricavare la curva di possibilità pluviometrica per entrambi i sottobacini: - bacino Alto Elvo: h ( t) 30,86 t 0,413 - bacino Basso Elvo h ( t) 30,86 t 0,346 Noto il t c si calcola il parametro E = h(t c ) e quindi dal grafico relativo alle curve di crescita ridetermina il corrispondente fattore di crescita X. Nella tabella seguente sono riportati i fattori di crescita determinati dall analisi della Fig. 2: T R (anni) X 2,08 2,12 2,42 2,72 3,00 Noti i fattori X è possibile calcolare l altezza di precipitazione X t per associato tempo di ritorno mediante la formula: X t = X E 8

14 3. Valutazione degli afflussi Il modello afflussi-deflussi L utilizzo del DTM del bacino del torrente Elvo (vedi tav. 1) ha permesso di concludere lo studio idrologico del bacino stesso ricorrendo al modello SCS nella implementazione fornita dal codice di calcolo automatico HEC-HMS versione e nella sua estensione per sistemi informativi territoriali GIS HEC-GeoHMS versione 1.0. Il codice di calcolo Hydrologic Modeling System, HMS per l appunto, è stato progettato per simulare la trasformazione afflussi-deflussi in un bacino di tipo dendritico. La metodologia di trasformazione adottata è quella denominata SCS-CN proposta dal Soil Conservation Service. L estensione HEC-GeoHMS è un preprocessore di dati utilizzato per estrarre tutti i parametri geomorfologici necessari alla modellazione eseguita col motore di calcolo HEC-HMS (vedi tav.2). L utilizzo delle tecnologie GIS ha permesso di individuare i sottobacini sottesi dalle sezioni di chiusura delle aste naturali ed i sottobacini sottesi dalle sezioni di chiusura poste in corrispondenza dei lavori in progetto. Individuati i sottobacini è stato agevole utilizzando la cartografia tematica digitale fornita dalla Regione attribuire ad ogni sottobacino la litologia e l uso del suolo appropriato (vedi tav.3). 9

15 - Parametri fondamentali nella modellazione della trasformazione afflussi-deflussi Il diverso utilizzo del suolo: urbanizzato (nelle sue suddivisioni ulteriori), agricolo e naturale determina una diversa risposta alle sollecitazioni pluviometriche dei vari bacini considerati. Ogni sottobacino contribuisce con la propria quota parte alla portata superficiale complessiva affluente al bacino. La portata complessiva è il risultato della combinazione e della sovrapposizione dei deflussi superficiali originati dai sottobacini individuati. La scelta degli eventi meteorici da considerare nel modello idrodinamico deve essere molto accurata, in modo che si possa dare ai risultati un significato probabilistico ben preciso. Le curve di possibilità pluviometrica sono state determinate ricorrendo al metodo TCEV proposto dalla Regione Piemonte. La correlazione tra i volumi affluiti nel corso dell evento considerato, caratterizzato da un associato tempo di ritorno e quelli defluiti è avvenuta implementando il calcolo dell Idrogramma Unitario di piena (U.H.M.) tale da consentire di simulare la risposta di un determinato bacino sottoposto all evento meteorologico considerato. A monte della determinazione della pioggia netta, cioè di quella componente che origina il deflusso, è risultato evidentemente necessario valutare la modalità con cui il bacino consente di dare luogo alla formazione del deflusso. 3.1 Calcolo delle portate Definito il tempo di ritorno dell evento meteorologico considerato nonché l entità della pioggia attesa in funzione della durata della stessa, si sono configurati i criteri scelti per la definizione della modalità di formazione dei deflussi. Il calcolo dei deflussi procede quindi con la determinazione, per ciascun bacino e presso le sezioni di chiusura prefissate, dell idrogramma di piena supponendo il verificarsi dell evento considerato in maniera uniforme sull intero bacino complessivo. 10

16 3.1.1 L idrogramma unitario di piena Il metodo di calcolo fa riferimento all ipotesi fondamentale che ogni bacino imbrifero abbia un comportamento lineare e stazionario e che l idrogramma relativo ad un ipotetica pioggia istantanea e di intensità unitaria (definito proprio come idrogramma unitario istantaneo) sia una caratteristica intrinseca del bacino stesso. Così operando è possibile determinare la risposta del sistema ad una pioggia d intensità variabile e durata qualsiasi, semplicemente applicando il principio di sovrapposizione degli effetti. Attraverso l implementazione di tale metodo è risultato possibile fornire, per ogni sottobacino, gli idrogrammi di piena relativi agli eventi piovosi considerati, utilizzando come dati di ingresso la geometria del bacino, il tipo di terreno e naturalmente le caratteristiche della pioggia, che deve necessariamente essere assunta di intensità costante per tutta la durata della precipitazione ed uniformemente distribuita sull intera area. L idrogramma unitario, secondo la teoria proposta da L.K. Sherman è infatti basata sulle considerazioni precedentemente esposte. I principali idrogrammi fanno riferimento ai seguenti modelli: - idrogramma unitario adimensionale - idrogramma unitario triangolare. L idrogramma unitario dimensionale fornito dal metodo S.C.S. fu inizialmente sviluppato da V. Mockus come risultato finale di una serie di elaborazioni condotte su idrogrammi rilevati presso bacini aventi caratteristiche note a priori. Esso è proposto nella forma riportata nella figura seguente ove le ascisse e le ordinate contengono parametri dimensionali di portata e tempo rispettivamente. La tabella ripropone i parametri propedeutici al tracciamento dell idrogramma. 11

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18 L idrogramma unitario dimensionale viene correntemente rappresentato da un equivalente idrogramma triangolare contenente analoghi riferimenti per ciò che concerne gli intervalli di portata e tempo. La conformazione geometrica del triangolo consente la risoluzione e la proposta delle equazioni necessarie alla determinazione di tempo e portate. Si avrà quindi: T b 1,0 0,375 2,67 T r T b T p 1,67 Da queste equazioni si passa a definire l equazione della portata al colmo. 13

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20 Il volume complessivo trasferito dall idrogramma triangolare risulta: Q q p 2 T p q p 2 T r q p 2 T p T r e quindi q p 2 T p Q T 2 Posto K 1 2 T T r p si ottiene q p K Q T p Il metodo S.C.S. Il metodo Soil Conservation Service è una procedura che consente la ricostruzione delle piene nei bacini idrografici. Il metodo consente sia la semplice determinazione del volume della piena o della sua portata al colmo sia la completa ricostruzione dell idrogramma di piena. Per la determinazione del volume di piena il metodo si fonda sull ipotesi che sia sempre valida la seguente relazione: V Pn W S avendo indicato con V il volume di deflusso, con P n la precipitazione netta, con W l invaso del suolo, cioè il volume idrico effettivamente immagazzinato nel suolo, e con S il valore massimo del suddetto invaso. La precipitazione netta si ottiene sottraendo alla precipitazione totale P le perdite iniziali I a dovute all immagazzinamento superficiale, imputabili per esempio, alla presenza sulla 15

21 superficie del bacino di zone che, per la loro morfologia, consentono l accumulo di volumi i- drici, all intercettazione operata dalla copertura vegetale presente e all infiltrazione prima della formazione del deflusso. La precipitazione netta si ripartisce completamente tra il volume di deflusso superficiale e l invaso del suolo: P n V W Sostituendo il valore di W ricavato in precedenza, si ottiene: V P n P 2 n S Le perdite iniziali sono espresse dalla relazione in pratica costante per ogni tipo di bacino: I a 0, 2S e tenendo conto che P n = P I a, si ottiene: V P P 0,2S 0,8S 2 L applicazione dell espressione ottenuta presuppone, oltre la conoscenza della precipitazione totale P, la stima del massimo invaso S del suolo che, teoricamente, può assumere tutti i valori positivi compresi tra 0 (superficie perfettamente impermeabile) e infinito (nessuna formazione di deflusso superficiale). La valutazione di S viene condotta mediante la seguente relazione: S 25, CN 10 in cui figura un paramento CN, denominato curve number, che assume valori compresi tra 100 e 0. Il CN rappresenta l attitudine del bacino esaminato a produrre deflusso e si stima, sulla base dei valori riportati in un apposita tabella, in relazione alle caratteristiche idrologiche dei suoli e di copertura vegetale presenti nel bacino. La stima del CN presuppone, inizialmente, la determinazione del gruppo idrologico di ciascun suolo ricadente nel bacino e, all interno di ciascun gruppo, l individuazione di aree omogenee per destinazione d uso, sistemazione e 16

22 condizione idrica. A ciascuna area omogenea, di nota superficie, viene attribuito l appropriato CN sulla base di quelli riportati in letteratura; il valore di CN b dell intero bacino si ottiene come media pesata, con peso la superficie, dei valori stimati per le singole aree omogenee. Per la stima del CN si distinguono i seguenti quattro gruppi idrologici denominati A, B, C e D. Gruppo A: Bassa capacità di formazione del deflusso. Suoli con elevata filtrabilità anche in condizioni di completa saturazione. Si tratta di sabbie o ghiaie profonde molto ben drenate. La conducibilità idrica alla saturazione è elevata. Gruppo B: Suoli con modesta filtrabilità se saturi. Discretamente drenati e profondi sono caratterizzati da una tessitura medio-grossa e da una conducibilità idrica non molto elevata. Gruppo C: Suoli con bassa filtrabilità se saturi. Sono per lo più suoli con uno strato che impedisce il movimento dell acqua verso il basso (a drenaggio impedito) oppure suoli con tessitura medio-fine e bassa filtrabilità. La conducibilità idrica è bassa. Gruppo D: Suoli a elevata capacità di formazione del deflusso. Appartengono a questo gruppo i suoli ricchi di argilla con capacità rigonfianti, i suoli con uno strato di argilla presso la superficie, i suoli poco profondi su substrati impermeabili. La conducibilità idrica è estremamente bassa. 17

23 Gruppi idrologici Incolto Coltivazione in filari Cereali da granella Destinazione Sistemazione Condizione idrica A B C D Prati di leguminose o a rotazione Prato permanente Boschi Strade sterrate Superfici impermeabili e superfici d acqua Rittochino Girapoggio Terrazzato Rittochino Girapoggio Terrazzato Rittochino Girapoggio Terrazzato Povera Buona Povera Buona Povera Buona Povera Buona Povera Buona Povera Buona Povera Buona Povera Buona Povera Buona Buona Povera Discreta Buona Il metodo tiene anche conto delle condizioni di umidità del suolo antecedenti all inizio dell evento (Antecedent Moisture Conditions, AMC) e a tal fine va precisato che i valori di CN riportati si riferiscono a condizioni medie del parametro AMC denominate AMCII. La definizione di AMC richiede la determinazione della precipitazione totale caduta nei cinque giorni precedenti l evento in esame che consente di definire la condizione di umidità antecedente l evento (AMCI, AMCII, AMCIII). 18

24 Definizione delle condizioni di umidità antecedenti l evento (AMC) Periodo vegetativo Riposo vegetativo AMC Altezza di precipitazione caduta nei cinque giorni precedenti l evento minore di 35 mm Altezza di precipitazione caduta nei cinque giorni precedenti l evento tra 35 e 53 mm Altezza di precipitazione caduta nei cinque giorni precedenti l evento maggiore di 53 mm Altezza di precipitazione caduta nei cinque giorni precedenti l evento minore di 13 mm Altezza di precipitazione caduta nei cinque giorni precedenti l evento tra 13 e 28 mm Altezza di precipitazione caduta nei cinque giorni precedenti l evento maggiore di 28 mm I II III Nel caso in cui si ricada nella condizione AMCI (secca) o in quella AMCII (umida) devono essere utilizzati i valori di CN riportati nella tabella seguente. In alternativa i valori di CN devono essere corretti utilizzando i fattori FI e FIII, rispettivamente per la condizione secca e per quella umida, aventi le seguenti espressioni: Valori di CN per le condizioni AMCI, AMCII e AMCIII CN per AMCI CN per AMCII CN per AMCIII

25 FI = 0,3 + 0,00636 CN valida per valori di 20 CN 95, e: FIII = 3,4212-1,1999 log CN valida in tutto il campo dei valori di CN (5 CN 100) Dall idrogramma triangolare definito in precedenza derivano le valutazioni circa la costruzione dell idrogramma del corso d acqua in studio. L idrogramma di base è quindi riportato nella seguente figura. Per il calcolo della portata al colmo Q p si considera un idrogramma approssimato di forma triangolare che ha una fase crescente di durata t a (tempo di accumulo) e una fase di e- saurimento di durata t e (tempo di esaurimento) e il cui volume V ha la seguente espressione: V Q 2 p t a t e Q p 2 t b avendo indicato con t b la durata dell evento di piena. Poiché è stato stabilito sperimentalmente che nella fase crescente dell idrogramma defluisce un volume idrico che è pari al 37,5 % del volume totale V di deflusso, ne consegue che la durata della fase crescente è pari a 0,375 volte la durata dell evento di piena t b e pertanto: t b = 2,67 t a Utilizzando tali espressioni, esprimendo il volume di deflusso V in mm, il tempo t a in ore, l area A del bacino in km 2, si ottiene: 20

26 VA Q p 0, 208 t a La determinazione di t a, nell ipotesi di precipitazione di intensità costante di durata t p e indicando con t L il tempo di ritardo (distanza tra il baricentro dello istogramma e il picco dell idrogramma triangolare), si effettua con la semplice relazione: t a = 0,5 t p + t L Per la determinazione del tempo di ritardo, espresso in ore, si utilizza la formula di Mockus : t L L 0,342 s 0,8 0, CN 9 0,7 in cui s è la pendenza del bacino espressa in %, L è la lunghezza dell asta principale prolungata fino alla displuviale espressa in km. L idrogramma unitario SCS relativo a un volume di deflusso V pari a un millimetro, si costruisce a partire dall idrogramma adimensionale di Mockus che è una curva dimensionale, ricavata da numerosi idrogrammi unitari ottenuti da idrogrammi di piena registrati in bacini di differente estensione e posizione geografica, che mette in relazione il rapporto tra la generica portata Q all istante t e la portata al colmo Q p che si verifica all istante t a (durata della fase di crescita) con la variabile dimensionale t/t a. Per il suddetto idrogramma unitario il 37,5% del volume totale di deflusso, che corrisponde ovviamente all intera area ricadente tra l idrogramma e l asse delle ascisse t/t a, si verifica in corrispondenza della sola fase ascendente dell idrogramma stesso. In altri termini il volume di deflusso corrispondente alla fase crescente dell idrogramma è pari al 37,5% del volume totale di deflusso. L idrogramma triangolare già esaminato per il calcolo della portata al colmo di piena è, pertanto, una semplificazione dell idrogramma di Mockus che è stata costruita facendo in modo che i due idrogrammi (triangolare e Mockus) abbiano la stessa portata al picco Q p e sottendano la stessa area, cioè abbiano lo stesso volume totale di deflusso. 21

27 Idrogramma adimensionale di Mockus t/t a 0,1 0,9 Q/Q p 0,03 0,99 t/t a 1,7 3,0 Q/Q p 0,46 0,055 0,2 1,0 0,10 1,00 1,8 3,2 0,39 0,04 0,3 1,1 0,19 0,99 1,9 3,4 0,33 0,029 0,4 1,2 0,31 0,93 2,0 3,6 0,28 0,021 0,5 1,3 0,47 0,86 2,2 3,8 0,207 0,015 0,6 1,4 0,66 0,78 2,4 4,0 0,147 0,011 0,7 1,5 0,82 0,68 2,6 4,5 0,107 0,005 0,8 1,6 0,93 0,56 2,8 5,0 0,077 0,0 La portata al colmo Q p dell idrogramma unitario si ottiene ponendo V = 1 e pertanto ha la seguente espressione: Q 0, 208 p A t a La durata t p della precipitazione che produce l idrogramma unitario viene correlata al tempo di accumulo t a dalla seguente relazione: t p = 0,2 t a Si ricavano infine le relazioni che legano il tempo di accumulo e la durata t p al tempo di ritardo: t t a p t L 0,9 t L 4,5 Poiché le coordinate dell idrogramma unitario di Mockus sono espresse in termini Q/Q p e di t/t a, per un particolare bacino occorre calcolare il tempo di accumulo e poi il valore della portata al picco. La determinazione dell idrogramma unitario di un bacino di note caratteristiche (A, L, s, CN) consiste, in definitiva, nell amplificare l ascissa e l ordinata dell idrogramma u- nitario di Mockus mediante due fattori, rispettivamente pari a t a e Q p, che sono specifici del bacino esaminato. 22

28 Nel caso più complesso in cui l evento di pioggia sia caratterizzato da una distribuzione cumulata della precipitazione nel tempo, relativa a un certo evento, o sia disponibile la curva di probabilità pluviometrica di assegnato tempo di ritorno, la ricostruzione dell idrogramma necessita la preliminare determinazione degli incrementi di deflusso relativi agli intervalli di precipitazione di durata t p, cioè pari alla durata della precipitazione che provoca l idrogramma unitario. Amplificando le ordinate dell idrogramma unitario di Mockus con ciascuno di tali incrementi di deflusso si ottengono una serie di idrogrammi le cui ordinate sommate, per ogni istante t, forniscono quelle dell idrogramma della piena I fenomeni di piena nella attuale configurazione Per ciascuno dei bacini in studio è stato quindi implementato nell ordine: Modello pluviometrico rappresentativo degli afflussi meteorici per il comprensorio, adottando il tempo di ritorno di 20, 30, 50, 100 e 200 anni. La precipitazione su ogni sottobacino è stata considerata uniforme e con durata pari al tempo di corrivazione. Modello numerico per la determinazione dell idrogramma unitario di risposta del singolo bacino valutato sulla base dei risultati ottenuti dall implementazione del S.C.S. Curve Number. Il valore del parametro CN è stato calcolato come media ponderata sulle aree di utilizzo del suolo in cui è suddiviso ogni bacino. La classificazione dell uso del suolo è stata condotta utilizzando come base la cartografia tematica della Regione Piemonte. Per ogni bacino sono state valutate le aree di pertinenza di ciascun tipo di uso del suolo. Le aree così valutate sono impiegate come pesi per il calcolo del valore medio ponderale del CN areale nella condizione AMCII e AMCIII. Nella tabella 1 sono riportati i passi effettuati per il calcolo del CN medio areale. 23

29 Uso del suolo Bacino Superficie [mq] Totale complessivo R1050W R1180W R1200W R1260W R1360W R1500W R1510W R1520W R1550W R1590W R1660W R1790W R1880W R1890W R1920W R1930W R1960W R2000W R2070W R2090W R2110W R2120W R2130W R2140W R2150W R2160W Totale complessivo Tabella 1 Calcolo delle superficie adibite a diverso uso del suolo. 24

30 Si è quindi calcolato l idrogramma unitario di ciascun bacino, unitamente alle caratteristiche di tempo di formazione del picco di portata e di tempo di corrivazione nonché l idrogramma complessivo generato dalla sovrapposizione degli idrogrammi elementari. Nelle tabelle 2 e 3 sono riportati i principali parametri necessari ai calcoli sviluppati utilizzando il metodo adottato. La tabella 2 riassume i principali parametri geomorfologici propedeutici al calcolo dell idrogramma di piena. Nella tabella 3 sono riportati i valori delle grandezze caratterizzanti il modello precedentemente descritte. La figura 4 rappresenta in forma grafica l idrogramma unitario in corrispondenza della sezione di chiusura ubicata nei pressi delle opere in progetto per i tempi di ritorno adottati per la valutazione degli afflussi meteorici. Tale idrogramma è ottenuto dagli idrogrammi elementari calcolati per ogni sottobacino a monte della sezione applicando il principio di sovrapposizione degli effetti. Morfologia Bacino Perimetro Area Quota media Pendenza Lung. Asta R 1 R 2 R 3 [km] [kmq] [m s.l.m.] media [km] R1050W ,10 23, ,8 0,162 9,01 0,29 1,66 1,52 R1180W ,40 18,82 577,4 0,101 12,36 0,12 2,54 2,09 R1200W ,80 8, ,5 0,265 6,42 0,21 1,95 1,61 R1260W ,60 12,38 522,9 0,067 14,31 0,06 3,62 2,99 R1360W ,90 6,56 467,4 0,034 9,48 0,07 3,29 2,61 R1500W ,60 29,47 673,0 0,146 9,67 0,32 1,59 1,42 R1510W ,50 11,89 402,0 0,040 7,02 0,24 1,81 1,75 R1520W ,80 2,99 323,0 0,016 5,49 0,10 2,83 2,72 R1550W ,00 17,76 561,0 0,095 18,80 0,05 3,97 2,99 R1590W1590 5,80 0,65 314,0 0,016 1,85 0,19 2,04 2,02 R1660W ,00 3,04 321,0 0,029 3,85 0,21 1,96 1,77 R1790W ,80 13,69 323,0 0,016 12,04 0,09 2,90 2,25 R1880W ,90 32,08 534,0 0,035 13,70 0,17 2,15 1,87 R1890W1890 4,30 0,38 250,0 0,016 1,38 0,20 1,99 1,95 R1920W ,30 5,76 337,0 0,026 5,64 0,18 2,09 2,14 R1930W ,90 7,72 298,0 0,013 14,18 0,04 4,54 3,72 R1960W ,30 9,75 354,0 0,023 11,50 0,07 3,28 3,35 R2000W ,00 10,84 268,0 0,011 12,25 0,07 3,31 2,72 R2070W ,50 5,49 220,0 0,008 6,19 0,14 2,35 1,97 R2090W ,10 9,39 253,0 0,020 7,69 0,16 2,23 1,84 R2110W ,50 29,36 159,0 0,003 15,73 0,12 2,58 2,30 R2120W ,00 16,15 195,0 0,006 9,72 0,17 2,15 2,02 R2130W ,10 4,82 249,0 0,011 5,20 0,18 2,11 2,95 R2140W ,00 4,31 282,0 0,021 4,62 0,20 1,98 2,29 R2150W2150 6,10 0,84 259,0 0,015 1,91 0,23 1,85 1,86 R2160W ,80 9,11 280,0 0,013 5,83 0,27 1,72 1,93 Tabella 2 Caratterizzazione geomorfologica del bacino del T. Elvo Proprieta' areali bacino 25

31 Metodo SCS-CN Idrogramma unitario Bacino CN medio S Ia t L t C t A t a t P q P areale [mm] [mm] [h] [h] [h] [h] [h] [mc/s] R1050W ,17 107,96 21,59 1,57 2,62 2,89 1,75 0,35 2,77 R1180W ,92 137,26 27,45 2,95 4,92 5,41 3,28 0,66 1,19 R1200W ,52 116,70 23,34 0,98 1,64 1,80 1,09 0,22 1,63 R1260W ,50 146,03 29,21 4,23 7,05 7,75 4,70 0,94 0,55 R1360W ,64 138,94 27,79 4,14 6,90 7,59 4,60 0,92 0,30 R1500W ,58 127,47 25,49 1,93 3,22 3,54 2,15 0,43 2,86 R1510W ,38 146,78 29,36 3,10 5,17 5,69 3,45 0,69 0,72 R1520W ,39 173,69 34,74 4,46 7,44 8,18 4,96 0,99 0,13 R1550W ,76 126,46 25,29 4,06 6,76 7,44 4,51 0,90 0,82 R1590W ,34 174,04 34,81 1,87 3,12 3,43 2,08 0,42 0,06 R1660W ,26 141,25 28,25 2,20 3,67 4,04 2,45 0,49 0,26 R1790W ,05 162,08 32,42 8,02 13,37 14,70 8,91 1,78 0,32 R1880W ,67 144,91 28,98 5,62 9,37 10,31 6,25 1,25 1,07 R1890W ,30 129,10 25,82 1,24 2,06 2,27 1,37 0,27 0,06 R1920W ,49 146,08 29,22 3,22 5,37 5,91 3,58 0,72 0,33 R1930W ,41 159,59 31,92 10,05 16,75 18,42 11,17 2,23 0,14 R1960W ,75 150,80 30,16 6,18 10,29 11,32 6,86 1,37 0,30 R2000W ,73 178,51 35,70 10,40 17,33 19,07 11,56 2,31 0,20 R2070W ,07 98,42 19,68 4,98 8,30 9,13 5,53 1,11 0,21 R2090W ,58 158,45 31,69 4,94 8,24 9,06 5,49 1,10 0,36 R2110W ,10 44,47 8,89 11,49 19,16 21,07 12,77 2,55 0,48 R2120W ,95 52,22 10,44 5,95 9,92 10,91 6,61 1,32 0,51 R2130W ,00 155,66 31,13 4,83 8,04 8,85 5,36 1,07 0,19 R2140W ,51 152,30 30,46 3,13 5,22 5,74 3,48 0,70 0,26 R2150W ,45 173,26 34,65 1,98 3,30 3,63 2,20 0,44 0,08 R2160W ,53 158,84 31,77 4,92 8,20 9,02 5,47 1,09 0,35 Tabella 3 Parametri principalil del metodo di calcolo SCS-CN. 26

32 Q [m 3 /s] Figura 4 -Idrogramma di piena in corrispondenza della sezione di chiusura ubicata nei pressi delle opere in progetto TR=20 anni TR=30 anni TR=50 anni TR=100 anni TR=200 anni t [h] 27

33 Dall analisi dell idrogramma della portata di piena al colmo si ricava il valore della portata massima di piena per associato tempo di ritorno. Nel prospetto seguente si riportano le portate determinate: Tempo di ritorno (anni) Q HMS (m 3 /s) Q p (m 3 /s) con Q HMS si è indicata la portata desunta dall analisi dei risultati della modellazione arotondata per eccesso mentre con Q p sono state indicate le portate effettivamente adottate nei calcoli e previste dall Agenzia Interregionale per il fiume PO di Parma Autorità di Bacino per il Torrente Elvo a San Damiano, di cui alla nota prot. n 1351 del (Ufficio di Alessandria), rispettivamente per le portate relative a T r 20, 100 e 200 anni. 28