LE ARGINATURE FLUVIALI: PROBLEMATICHE E NUOVE CONOSCENZE

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1 LE ARGINATURE FLUVIALI: PROBLEMATICHE E NUOVE CONOSCENZE Enio Paris Università Università degli Studi di Firenze Seminario IL RISCHIO IDROGEOLOGICO IN TOSCANA: LE STRUTTURE ARGINALI Firenze, 17 marzo 2015

2 IL QUADRO CONOSCITIVO dai dati lidar e possibile ricavare forma e dimensioni delle strutture arginali

3 Esempio di ricostruzione del profilo arginale da dati LIDAR Sezione A-A da rilievo LIDAR

4 ... e la loro estensione reticolo idrografico e tratti arginati ( in rosso, lunghezza complessiva circa 2000 km ) 4

5 A DIFFERENZA DELLE CARATTERISTICHE GEOMETRICHE, LE CARATTERISTICHE STRUTTURALI DEGLI ARGINI SONO MOLTO MENO NOTE. Infatti: - i dati geotecnici (granulometria, densità, angolo di attrito.) sono scarsi rispetto alla estensione lineare delle arginature -Lo stato interno dei rilevati (cavità, disomogeneità, corpi estranei) è difficilmente rilevabile -Le sollecitazioni che nel tempo hanno interessato la struttura, sia di tipo naturale (sisma, subsidenza, cedimenti localizzati), sia di tipo antropico (attraversamenti, scavi), sia di tipo animale (tane) sono spesso sconosciute

6 INOLTRE LA POPOLAZIONE DEGLI ARGINI E MOLTO DIFFERENZIATA: Per età (argini storici con vita plurisecolare e argini recenti di pochi decenni) Per materiali da costruzione (materiali sciolti, muratura, misti), per tecniche realizzative (fondazioni, rilevati, opere complementari)

7 Nell ultimo quinquennio si sono verificati numerosi collassi arginali nel territorio regionale Serchio (Dicembre 2009) Ombrone PT (Dicembre 2009) Calice (Dicembre 2009) Ricortola (Massa Carrara, 2012) 7

8 T. Brana (Pistoia, 2013) Torrente Isola (Pisa, 2013) F. Era (Ponsacco, 2014) 8

9 TUTTI i collassi si sono verificati in assenza di sormonto arginale! DUE CONSIDERAZIONI: 1)La pericolosità di inondazione da sormonto, utilizzata per la mappatura PAI, è stata superata negli eventi citati 1)E necessario analizzare le cause dei collassi per acquisire conoscenze utili alla prevenzione e riduzione del rischio

10 REGIONE Emilia Romagna Fiume Secchia (MO): 19/01/2014 Fiume Panaro (MO): 19/01/

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12 Lo studio ha riguardato: -la ricostruzione dell evento, -l inquadramento geologico-geotecnico, -l acquisizione di foto aeree, i s r -l implementazione di modelli idraulici 1D e 2D, le indagini in sito, la caratterizzazione dei terreni, le verifiche di stabilità e di filtrazione.

13 Le foto aeree ad elevata risoluzione evidenziano alterazioni della struttura arginale dovute ad un articolato sistema di tane di animali selvatici

14 Lo studio individua nel sistema di tane di animali la causa determinante delle rotture arginali avvenute il 19 gennaio 2014 nel Fiume Secchia e nel Fiume Panaro

15 IL QUADRO CONOSCITIVO I DATI DI CAMPO di tipo «strutturale» sono scarsi OCCORRE ACQUISIRE e ARCHIVIARE I DATI CHE SI RENDONO DISPONIBILI DA: - EVENTI DI ROTTURA (misure, rilievi, indagini svolte, criteri di ripristino..) -INTERVENTI di adeguamento o comunque di modifica rispetto alla situazione attuale -ATTIVITA DI MONITORAGGIO INTEGRAZIONE E AGGIORNAMENTO DEL QUADRO CONOSCITIVO

16 LA VULNERABILITA ARGINALE Gran parte degli studi e dei dati disponibili in letteratura riguardano il problema del collasso di dighe in terra Scarsi sono gli studi e le esperienze sul problema del collasso di argini fluviali

17 ALCUNI STUDI RECENTI FORNISCONO CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA ARGINALE PER FILTRAZIONE E SIFONAMENTO La linea di saturazione si propaga all interno del rilevato e può raggiungere il paramento di valle da cui fuoriesce. Tale fenomeno dipende dal tempo di persistenza della piena in relazione al tempo di propagazione del fronte saturo Fuoriuscita di acqua Lato campagna Lato fiume

18 Studi per la valutazione delle vulnerabilità arginale : Camici S., Barbetta S., e Moramarco T., (2014), Levee body vulnerability to seepage: 1 the case study of 2 the levee failure along the Foenna stream on 1st 3 January 2006 (central Italy), International Journal of River Basin Management (in press) Michelazzo G., Paris E., e Solari L. (2014). Una nuova metodologia di analisi della vulnerabilità arginale. XXXIV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Bari LG LC MAPPATURA VULNERABILITA ARGINALE T. Mugnone h0 P1 Golena Thalweg Lato fiume HLF P2 P3 β P4 P5 (k,n) α Linea saturazione L P6 HLC Lato campagna Quota falda HPC Indice Vulnerabilità itot F. Greve Firenze F. Arno Bassa Media Kilometers Elevata 18

19 Nei metodi proposti deve essere assegnato il livello di falda. Presso il Laboratorio di Idraulica del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell Università di Firenze sono state effettuate indagini sperimentali per valutare gli effetti della falda sulla dinamica del fronte di saturazione

20 E. Seghini, N. Frasi, Realizzazione di un modello di arginatura fluviale e prove sperimentali di filtrazione in presenza di falda, Tesi di Laurea, 2015, Università degli Studi di Firenze. REALIZZAZIONE DI UN MODELLO FISICO DI ARGINATURA FLUVIALE E PROVE SPERIMENTALI DI FILTRAZIONE IN PRESENZA DI FALDA cm

21 Prove Sperimentali Analisi del fronte di saturazione con tre diversi livelli di falda: assenza di falda, falda a 5 cm, falda a 10 cm. Livelli di falda cm

22 E. Seghini, N. Frasi, Realizzazione di un modello di arginatura fluviale e prove sperimentali di filtrazione in presenza di falda, Tesi di Laurea, 2015, Università degli Studi di Firenze. INFLUENZA DEL LIVELLO DI FALDA il fronte di filtrazione subisce un sensibile innalzamento all aumentare del livello di falda. Senza falda Falda metà piede Falda tutto piede cm

23 ANALISI SPERIMENTALE SULLA EVOLUZIONE DELLA BRECCIA ARGINALE (PhD Thesis, Michelazzo, 2013) River discharge Qu Breach length Lbr Breccia Q br Q u Breach discharge Qbr Breach depth Dbr Q d Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 Erosion rate dlbr/dt Time t 23

24 Osservazioni sulle principali variabili caratterizzanti la breccia: L br e Q br Lunghezza di breccia L br vs Larghezza alveo fluviale B 24

25 Portata di breccia Qbr vs Portata in alveo Qu

26 LE ARGINATURE E IL RISCHIO IDRAULICO Nella mappatura delle aree inondabili dei PAI le arginature sono considerate opere non collassabili anche in condizioni di sormonto da parte dell onda di piena

27 I recenti eventi alluvionali per collasso arginale evidenziano la necessità di individuare le aree vulnerabili rimuovendo l attuale limitazione di argini non collassabili Nella gestione dell emergenza devono essere considerate anche quelle aree che, seppur non contenute nella mappatura dei PAI - Piano di Assetto Idrogeologico, risultano potenzialmente interessate da inondazione conseguente a collasso arginale

28 LE ARGINATURE E IL RISCHIO IDRAULICO I risultati disponibili consentono una prima valutazione delle aree inondabili per collasso arginale Q u Rotta 1 Rotta 2 Rotta 3 Rotta 1 Rotta 2 Rotta 3 Inviluppo volumi esondazione 28

29 L efficacia delle azioni di previsione e prevenzione del rischio da collasso arginale passa necessariamente attraverso: - la disponibilità di un adeguato quadro conoscitivo - l attuazione di un piano di monitoraggio e di controllo - la realizzazione delle attività di manutenzione MA NON PUÒ PRESCINDERE DALLA PRESENZA DI SPECIFICA NORMATIVA E/O DI LINEE GUIDA DI RIFERIMENTO PER LE ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE, RIPRISTINO, MODIFICA, ADEGUAMENTO

30 GRAZIE PER L ATTENZIONE