COMUNE DI SOVERATO. Provincia di Catanzaro

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2 COMUNE DI SOVERATO Provincia di Catanzaro PROGETTO DEFINITIVO INTERVENTI DI PROTEZIONE DEL LITORALE STUDIO MORFODINAMICO PROGETTO DEFINITIVO 1

3 INDICE 1. INTRODUZIONE IMPOSTAZIONE DEL MODELLO NUMERICO DI SPIAGGIA DISCRETIZZAZIONE DEL LITORALE E DEFINIZIONE DELLE CONDIZIONI AL CONTORNO CONDIZIONI DI ESTREMITÀ DELLA LINEA DI RIVA DIAMETRO MEDIO DEI SEDIMENTI SCHEMATIZZAZIONE DELLE OPERE ONDE DI MODELLAZIONE Onde di modellazione per il dominio A Onde di modellazione per il dominio B Onde di modellazione per il dominio C CALIBRAZIONE E VALIDAZIONE DEL MODELLO SIMULAZIONI DELL EVOLUZIONE FUTURA DELLA LINEA DI RIVA EVOLUZIONE DELLO STATO ATTUALE Dominio A Dominio B Dominio C EVOLUZIONE DEL LITORALE CON LE OPERE IN PROGETTO Dominio A Dominio B Dominio C EVOLUZIONE DEL LITORALE CON LE OPERE IN PROGETTO E CON LA RIQUALIFICAZIONE DEL LITORALE EVOLUZIONE DEL LITORALE CON LE OPERE IN PROGETTO E CON IL SALPAMENTO DELLE DIFESE RADENTI CONCLUSIONI APPENDICE DESCRIZIONE DEL MODELLO GENESIS EQUAZIONI DI BASE UTILIZZATE DAL MODELLO ALLEGATI GRAFICI...68 PROGETTO DEFINITIVO 2

4 1. INTRODUZIONE Al fine di valutare in modo oggettivo le possibili interferenze associate, nel medio e lungo periodo, agli interventi di difesa del litorale di Soverato contemplati dal presente progetto è stato condotto il presente studio di morfodinamica costiera. A tal scopo è stato applicato il modello numerico di spiaggia GENESIS (sviluppato presso il laboratorio del CERC-USACE; per i dettagli si rimanda all appendice). Il modello è stato preliminarmente calibrato e validato per il sito in esame sulla base dell attuale dinamica evolutiva, esaminata con lo specifico studio morfologico (cui si rimanda) redatto nell ambito del progetto preliminare. Successivamente il modello è stato applicato per verificare le tendenze evolutive, relative ad un arco temporale di 1 anni, del litorale in esame in assenza di qualsiasi intervento ed in presenza delle opere previste nell ambito di un primo stralcio funzionale di interventi (contemplate dal finanziamento oggetto del presente progetto definitivo) nonché dell intero scenario di riqualificazione. PROGETTO DEFINITIVO 3

5 2. IMPOSTAZIONE DEL MODELLO NUMERICO DI SPIAGGIA 2.1. Discretizzazione del litorale e definizione delle condizioni al contorno Lo studio morfologico condotto nella presente fase di progettazione per tutta l unità fisiografica in cui ricade il tratto di litorale in oggetto ed in particolare l analisi diacronica delle linee di riva eseguita nel presente studio, hanno permesso di effettuare un attenta caratterizzazione delle tendenze evolutive riscontrate negli ultimi anni lungo il litorale in esame. L area investigata ricopre una porzione dell unità fisiografica che si estende per circa 4 km dalla foce del Torrente Soverato a nord (confine con il comune di Montepaone), alla foce del fiume Ancinale a sud (confine con il comune di Satriano). La conformazione planimetrica d insieme è pressoché rettilinea, da Punta Stilo sino all abitato di Soverato, con orientamento a circa 345 N, con l eccezione delle prominenze degli apparati di foce dei torrenti. In corrispondenza dell abitato di Soverato la conformazione d insieme della linea di riva ha una brusca rotazione verso ponente (in senso antiorario) per un tratto di circa 6 m per poi ruotare verso nord (in senso orario) e proseguire in forma arcuata per circa 6 km addossandosi alla prominenza rocciosa dello scoglio la Pietra Grande che unitamente a Punta Staletti costituisce il limite a nord dell unità fisiografica. L andamento del litorale è tale che il flusso solido litoraneo, alimentato dagli apporti solidi del Torrente Uncinale, la cui risultante è diretta da sud verso nord, proprio in corrispondenza dell abitato di Soverato tende ad alimentare la formazione di una cuspide. La presenza di alti fondali e la particolare esposizione al moto ondoso favoriscono ciclicamente la formazione di un ampia barra sommersa ed il successivo smantellamento della stessa in occasione delle mareggiate più intense che disperdono i sedimenti in parte sui fondali antistanti mentre la quota residua si deposita a tergo alimentando la spiaggia prospiciente il lungomare. La dinamica di questo particolare fenomeno evolutivo è strettamente correlata alle variazioni nel tempo degli apporti solidi dei corsi d acqua e delle condizioni di esposizione al moto ondoso. Tuttavia,dallo studio morfologico del tratto di unità fisiografica esaminato si evince che gli scambi di portata solida con l esterno risultano essere molto limitati. Sulla base di quanto appena esposto ed in considerazione della particolare conformazione del litorale esaminato e delle condizioni di esposizione al moto ondoso, si è ritenuto opportuno eseguire l applicazione del modello numerico suddividendo l intera area in tre sottodomini A,B,C di diverso orientamento ed estensione (v. Figura 1-3). PROGETTO DEFINITIVO 4

6 I m p i a n t o d i d e p u r a z i o n e S. S. I O N I C A N 1 6 F. F. S. S. M e t a p o n t o - R. C a l a b r i a S. S. 16 ( V a r i a n t e ) ( E 9 ) COMUNE DI SOVERATO P e t r i z z i DOMINIO A 25 m 5 m DOMINIO C I m p i a n t o d i d e p u r a z i o n e Figura 1-3 : Tratto di costa simulato con il modello ad una linea GENESIS suddiviso nei domini A,B e C. Tale suddivisione è stata operata in corrispondenza di alcuni tratti di litorale che hanno garantito una condizione di stabilità al passare degli anni. In particolare sono stati presi in considerazione i seguenti domini: dominio A: tratto di litorale posto a nord con origine in corrispondenza della foce del Torrente Soverato ed asse delle ascisse orientato a 144 N (vedi Figura 1-4). Il dominio è stato suddiviso in 188 punti di calcolo disposti ad interasse pari a 1 m, per uno sviluppo complessivo di 188 m. PROGETTO DEFINITIVO 5

7 dominio B: tratto di litorale intermedio posto in corrispondenza dell abitato che presenta una brusca rotazione con asse delle ascisse orientato a 92 N (vedi Figura 1-5). Nelle simulazioni senza opere di progetto, il dominio B è stato suddiviso in 1 punti di calcolo disposti ad interasse pari a 1 m per una estensione complessiva pari a 1 m. Nelle simulazioni con le opere il dominio B è stato limitato verso Est a 77 m (con il medesimo passo di discretizzazione) in corrispondenza del tratto di sovrapposizione con il dominio C dove il pennello a T in progetto è stato utilizzato come condizione al contorno dell estremo destro. dominio C: tratto di litorale posto a sud dell area di studio che dalla cuspide termina in corrispondenza alla foce del fiume Ancinale, con asse delle ascisse orientato a 164 N (vedi Figura 1-6). Nelle simulazioni senza opere di progetto, il dominio C è stato suddiviso in 132 punti di calcolo disposti ad interasse pari a 1 m per una estensione complessiva pari a 132 m. Nelle simulazioni con le opere di progetto il dominio C è stato limitato a Nord a 128 m (con il medesimo passo di discretizzazione) in corrispondenza del tratto di sovrapposizione con il dominio B dove il pennello a T in progetto è stato utilizzato come condizione al contorno dell estremo sinistro. Al fine di tenere conto della particolare orografia dei fondali nella definizione delle condizioni al contorno si è considerata la linea isobata di 8.4 m s.l.m., cui fare riferimento nella simulazione dei fenomeni di propagazione del moto ondoso dal largo verso riva assumendo sino a tale profondità invariata la batimetria dei fondali mentre per profondità inferiori sino al frangimento l orientamento medio dei fondali viene considerato congruente con l evoluzione della linea di riva. PROGETTO DEFINITIVO 6

8 Linea di Riva (Rilievo 28) Dominio A - Estensione 189 m Opere di progetto Dominio B W E S Foce Torrente Soverato (Confine Comune di Montepaone) N Figura 1-4 : Schematizzazione del dominio A PROGETTO DEFINITIVO 7

9 Dominio B - Estensione 1 m Linea di Riva (Rilievo 28) Dominio A Dominio C Opere di progetto Figura 1-5 : Schematizzazione del dominio B PROGETTO DEFINITIVO 8

10 S Foce F. Ancinale (Confine Comune di Satriano) W E N I m p i a n t o d i d e p u r a z i o n e Dominio B Opere di progetto Dominio C - Estensione 132 m Linea di Riva (Rilievo 28) Figura 1-6 : Schematizzazione del dominio C PROGETTO DEFINITIVO 9

11 2.2. Condizioni di estremità della linea di riva Considerato il tratto di costa del dominio principale e tenuto conto delle tendenze evolutive registrate nell ultimo decennio (vedi studio morfologico), per le estremità (X=, X=N+1) del domini A, B e C sono state ipotizzate delle condizioni diverse: dominio A in assenza di opere: condizione estremo X=: Q 1 = spiaggia stabile (Pinned beach); condizione estremo X=188: Q n+1 = spiaggia stabile (Pinned beach); dominio A in presenza di opere: condizione estremo X=: Q 1 = pennello in grado di intercettare (totalmente o parzialmente) il flusso delle portate solide (Gated boundary condition). condizione estremo X=188: Q n+1 = pennello in grado di intercettare (totalmente o parzialmente) il flusso delle portate solide (Gated boundary condition). dominio B in assenza di opere: condizione estremo X=: Q 1 = spiaggia stabile (Pinned beach); condizione estremo X=1: Q n+1 = spiaggia stabile (Pinned beach); dominio B in presenza di opere: condizione estremo X=: Q 1 = spiaggia stabile (Pinned beach); condizione estremo X=1: Q n+1 = spiaggia stabile (Pinned beach); dominio C in assenza di opere: condizione estremo X=: Q 1 = spiaggia stabile (Pinned beach); condizione estremo X=132: Q n+1 = spiaggia stabile (Pinned beach); dominio C in presenza di opere: condizione estremo X=: Q 1 = pennello in grado di intercettare (totalmente o parzialmente) il flusso delle portate solide (Gated boundary condition). condizione estremo X=132: Q n+1 = pennello in grado di intercettare (totalmente o parzialmente) il flusso delle portate solide (Gated boundary condition). PROGETTO DEFINITIVO 1

12 2.3. Diametro medio dei sedimenti Nel calcolo della componente longitudinale del trasporto solido associato alle onde frangenti lungo il litorale il modello ad una linea tiene conto delle caratteristiche dei sedimenti presenti lungo il litorale in esame. A tal scopo si è fatto riferimento ai risultati contenuti nello studio sedimentologico del presente progetto dai quali risulta un valore del diametro medio D 5 pari a 2. mm Schematizzazione delle opere Il modello ad una linea GENESIS è in grado di simulare la presenza di opere marittime (ad es. scogliere e dighe foranee, pennelli trasversali alla spiaggia) poste all interno del dominio che di conseguenza possono interferire con la propagazione del moto ondoso sottocosta e successivamente con il flusso longitudinale dei sedimenti. Per quanto riguarda le possibili interferenze con i fenomeni di propagazione del moto ondoso il codice di calcolo è in grado di simulare gli effetti di diffrazione e trasmissione del moto ondoso a tergo delle opere. Per quanto riguarda l influenza delle opere sui fenomeni di trasporto solido il modello è in grado di tenere conto, in funzione della tipologia di opera, della condizione di discontinuità imputabile ad ogni singola opera sul bilancio solido. Allo stato attuale, il tratto di litorale appartenente al comune di Soverato risulta interessato da opere di difesa costiera del tipo rigido a gettata. Più in particolare, procedendo da nord a sud, lungo il litorale oggetto di studio (Figura 1-7) si ricava il seguente scenario: - Due barriere radenti realizzate dalle Ferrovie di Stato, mediamente della lunghezza di circa 8 m, poste a protezione di un tratto della linea ferroviaria ionica Reggio Calabria - Catanzaro, particolarmente esposto agli eventi di moto ondoso. - Undici barriere radenti realizzate dal Genio Civile per le Opere Marittime di Reggio Calabria, inizialmente distaccate ed attualmente tombolizzate, (aventi mediamente una lunghezza pari a circa 8 m), per uno sviluppo complessivo di circa 8 m a difesa di circa 12 m di costa (con una densità di opere pari a circa il 65%) poste a difesa del tratto che si estende dall abitato di Soverato Marina sino al confine sud del territorio comunale. PROGETTO DEFINITIVO 11

13 :OPERE ESISTENTI Figura 1-7 : Litorale del comune di Soverato con l indicazione delle opere rigide presenti Tutte le opere esistenti sopraelencate sono state simulate con precisione all interno dei domini di calcolo A, B e C come linee di contorno in erodibile (seawall). Inoltre, al fine di ottenere una simulazione della dinamica litoranea più realistica possibile, all interno del domino A è stata riprodotta numericamente la presenza degli affioramenti rocciosi all interno della zona dei frangenti, responsabili dell avanzamento localizzato della linea di riva, mediante il posizionamento di barriere soffolte dotate degli opportuni coefficienti di trasmissione ondosa. In definitiva nel caso in esame tutte le opere esistenti, nonché quelle di progetto, sono state schematizzate nel modello di calcolo mediante elementi geometrici semplificati, come illustrato nel dettaglio in Figura 1-8, Figura 1-9 ed in Figura 1-1. PROGETTO DEFINITIVO 12

14 Pennello Dominio A - Estensione 189 m scogli esistenti scogli esistenti Pennello Pennello Dominio B W E S Foce Torrente Soverato (Confine Comune di Montepaone) N Figura 1-8 : Dominio A Schematizzazione delle opere PROGETTO DEFINITIVO 13

15 Dominio B - Estensione 77 m Barriera sommersa Linea di Riva (Rilievo 28) Pennello Dominio A Dominio C Pennello Figura 1-9 : Dominio B Schematizzazione delle opere PROGETTO DEFINITIVO 14

16 S Foce F. Ancinale (Confine Comune di Satriano) W E N I m p i a n t o d i d e p u r a z i o n e Pennello Dominio B Barriera sommersa Dominio C - Estensione 128 m Barriera sommersa Linea di Riva (Rilievo 28) Pennello Pennello Figura 1-1 : Dominio C Schematizzazione delle opere PROGETTO DEFINITIVO 15

17 Il coefficiente di trasmissione da assegnare nelle simulazioni alle barriere sommerse è stato calcolato con la recente formulazione D Angremond, Van der Meer, de Jong (1994) per strutture permeabili: dove: Rc è la quota di cresta; C t R = a H Hi è l altezza d onda incidente; B è la larghezza della berma; c i + B H i b c ξ ( 1 e ) d a, b, c, d sono coefficienti che includono la dipendenza dagli altri parametri; ξ è il numero di Iribarren; Il secondo termine della relazione è funzione della larghezza di cresta relativa B/Hi e del numero di Iribarren : ξ = tanα H i / Li in cui la lunghezza d onda incidente (L i ) è calcolata a largo. La permeabilità della struttura non compare in modo esplicito attraverso un parametro ma è sintetizzata dall esponente della larghezza di cresta relativa e dal coefficiente d che assume il valore di.8 per strutture permeabili e.64 per quelle impermeabili. Questa formula si è dimostrata valida per una grande varietà di strutture, sia in massi artificiali che naturali. PROGETTO DEFINITIVO 16

18 2.5. Onde di modellazione Le forzanti ondametriche del sistema sono state ricavate a partire dai risultati dello studio meteomarino del progetto preliminare cui si rimanda per i dettagli. L'evoluzione del litorale è stata riprodotta a partire dal regime del moto ondoso al largo del sito in esame rappresentativo delle condizioni medio climatiche nel medio e lungo termine. In seguito il clima ondametrico è stato riportato sottocosta in cinque punti sottocosta (vedi Figura 1-11), mediante l applicazione di un modello di rifrazione inversa spettrale Merope. Dei cinque punti di inversa, i punti P1, P2, P3 che ricadono alla profondità di circa 1 m, rappresentano al meglio le condizioni di esposizione al moto ondoso dei tratti di litorale schematizzati con i domini A, B e C per l applicazione del modello numerico. Figura 1-11 : Posizione dei punti sottocosta P1, P2 e P3 Nel seguito vengono descritti nel dettaglio i procedimenti analitici per la determinazione delle onde di modellazione del litorale per il domini A, B e C. PROGETTO DEFINITIVO 17

19 2.5.1 Onde di modellazione per il dominio A La distribuzione delle frequenze di accadimento degli eventi di moto ondoso riportati nel punto P1, suddivise per classi di altezza d onda e direzioni di provenienza è riportata nella Tabella 1-1. DIR CLASSI DI ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) ( N) < >=6.5 TOT TOT Tot. cumul Numero eventi validi : 4662 Tabella 1-1 : Distribuzione delle frequenze di accadimento degli eventi di moto ondoso nel punto P1 suddivise per classi di Hs e direzioni di provenienza Tali frequenze sono state calcolate sulla base di un campione di 4662 eventi tri-orari registrati, mentre il numero massimo di registrazioni ondametriche tri-orarie relativo al periodo considerato è pari a Il rendimento risultante delle registrazioni risulta pari PROGETTO DEFINITIVO 18

20 all 86.97%, che equivale a ore/anno ovvero a gg/anno. A partire dai valori delle frequenze di accadimento degli stati di mare è possibile calcolare la durata annuale di ciascuna classe moltiplicando le precedenti per la durata totale effettiva ( ore/anno). Inoltre, per tener conto delle condizioni di calma (ritenute non significative per la modellazione dei litorali) le frequenze di accadimento devono essere epurate dagli stati di mare che presentano una Hs inferiore.5 m, ai quali si ritiene opportuno non assegnare alcuna capacità di modellazione. Pertanto, attribuendo alle restanti classi di altezza d onda il valore medio di intensità, a partire dai dati riportati nella Tabella 1-1 è possibile calcolare le durate (in ore/anno) effettive di ciascuno stato di mare ritenuto significativo per la modellazione del litorale. Tali valori sono riportati nella Tabella 1-2. DIR ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) Tabella 1-2 : Durata in ore/anno degli stati di mare nel punto P1 con Hs>.5 m suddivisi per classi di intensità e direzione PROGETTO DEFINITIVO 19

21 Avendo assegnato al modello numerico uno step temporale?t= 6 ore per la soluzione delle equazioni di base (riportate nel dettaglio nel paragrafo Errore. L'origine riferimento non è stata trovata.), dai valori riportati in Tabella 1-2. sono stati individuati le caratteristiche ondametriche assegnate in ingresso al modello per il dominio A come forzanti del sistema. Tali valori sono sintetizzati nella Tabella 1-3. EVENTI DI MOTO ONDOSO FORNITI IN INGRESSO AL MODELLO Hs T Dir Dur [m] [s] [ N] [ore/anno)] Tabella 1-3 : Caratteristiche degli stati di mare forniti in input al modello per il dominio A I valori del contenuto energetico degli eventi di moto ondoso simulati ( H² T) vengono riportati nella Tabella 6-4 ed illustrati nei grafici riportati nella Figura 1-12 e nella Figura PROGETTO DEFINITIVO 2

22 DIR ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) Tabella 1-4 : Valori di H 2 T (energia) degli stati di mare simulati nel punto P1 suddivisi per classi di intensità e direzione Dall analisi della tabella precedente risulta che la risultante energetica H² T degli eventi simulati risulta pari a E= m 2 s. I contributi energetici degli stati di mare sono stati proiettati lungo gli assi di riferimento del dominio di calcolo X ed Y tenendo conto della loro direzione di provenienza, al fine di determinare le componenti Ex ed Ey del vettore risultante. Dai calcoli effettuati risulta Ex= m 2 s ed Ey= m 2 s; pertanto la direzione di provenienza della Risultante E risulta pari a 16 N. PROGETTO DEFINITIVO 21

23 7 6 5 Direzione di provenienza della Risultante energetica H=2.75m H=2.25m H=1.75m H=1.25m H=.75m 4 H 2 T Direzione di provenienza [ N] Figura 1-12 : Rappresentazione cartesiana del contenuto energetico H 2 T degli stati di mare nel punto P1 simulati suddiviso per classi di Hs e direzione Energia H 2 T del moto ondoso H 2 T [m 2 s] classi energetiche altezza d'onda [m] H=.75m H=3.25m Direzione [ N] Figura 1-13: Rappresentazione 3d del contenuto energetico H 2 Tdegli stati di mare nel punto P1 simulati suddiviso per classi di Hs e direzione PROGETTO DEFINITIVO 22

24 Nella Figura 1-14 è riportata la distribuzione polare dell energia H² T degli stati di mare assegnati in ingresso al modello numerico e la direzione di provenienza della risultante Figura 1-14 : Distribuzione polare dell energia H 2 T [m 2 s] degli stati di mare nel punto P1 simulati e direzione di provenienza della Risultante Per quanto riportato nello studio morfodinamico e nello studio meteomarino, la direzione della risultante energetica degli eventi di moto ondoso reali risulta pressoché coincidente con quella degli stati di mare forniti in input al modello numerico. Quanto appena esposto conferma la validità dei criteri adottati per l individuazione degli eventi di moto ondoso da assegnare come forzanti del sistema. PROGETTO DEFINITIVO 23

25 2.5.2 Onde di modellazione per il dominio B La distribuzione delle frequenze di accadimento degli eventi di moto ondoso riportati nel punto P2, suddivise per classi di altezza d onda e direzioni di provenienza è riportata nella Tabella 1-5. DIR CLASSI DI ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) ( N) < >=6.5 TOT TOT Tot. cumul Numero eventi validi : 4694 Tabella 1-5 : Distribuzione delle frequenze di accadimento degli eventi di moto ondoso nel punto P2 suddivise per classi di Hs e direzioni di provenienza Tali frequenze sono state calcolate sulla base di un campione di 4694 eventi tri-orari registrati, mentre il numero massimo di registrazioni ondametriche tri-orarie relativo al periodo considerato è pari a Il rendimento risultante delle registrazioni risulta pari PROGETTO DEFINITIVO 24

26 all 87.4%, che equivale a ore/anno ovvero a gg/anno. A partire dai valori delle frequenze di accadimento degli stati di mare è possibile calcolare la durata annuale di ciascuna classe moltiplicando le precedenti per la durata totale effettiva (763.1 ore/anno). Inoltre, per tener conto delle condizioni di calma (ritenute non significative per la modellazione dei litorali) le frequenze di accadimento devono essere epurate dagli stati di mare che presentano una Hs inferiore.5 m, ai quali si ritiene opportuno non assegnare alcuna capacità di modellazione. Pertanto, attribuendo alle restanti classi di altezza d onda il valore medio di intensità, a partire dai dati riportati nella Tabella 1-5 è possibile calcolare le durate (in ore/anno) effettive di ciascuno stato di mare ritenuto significativo per la modellazione del litorale. Tali valori sono riportati nella Tabella 1-6. DIR ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) Tabella 1-6 : Durata in ore/anno degli stati di mare nel punto P2 con Hs>.5 m suddivisi per classi di intensità e direzione PROGETTO DEFINITIVO 25

27 Avendo assegnato al modello numerico uno step temporale?t= 6 ore per la soluzione delle equazioni di base (riportate nel dettaglio nel paragrafo Errore. L'origine riferimento non è stata trovata.), dai valori riportati in Tabella 1-6. sono stati individuati le caratteristiche ondametriche assegnate in ingresso al modello per il dominio B come forzanti del sistema. Tali valori sono sintetizzati nella Tabella 1-7. Hs T Dir Dur [m] [s] [ N] [ore/anno)] Tabella 1-7 : Caratteristiche degli stati di mare forniti in input al modello per il dominio B I valori del contenuto energetico degli eventi di moto ondoso simulati ( H² T) vengono riportati nella Tabella 1-8 ed illustrati nei grafici riportati nella Figura 1-15 e nella Figura PROGETTO DEFINITIVO 26

28 DIR ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) Tabella 1-8 : Valori di H 2 T (energia) degli stati di mare simulati nel punto P2 suddivisi per classi di intensità e direzione Dall analisi della tabella precedente risulta che la risultante energetica H² T degli eventi simulati risulta pari a E= m 2 s. I contributi energetici degli stati di mare sono stati proiettati lungo gli assi di riferimento del dominio di calcolo X ed Y tenendo conto della loro direzione di provenienza, al fine di determinare le componenti Ex ed Ey del vettore risultante. Dai calcoli effettuati risulta Ex= m 2 s ed Ey= m 2 s; pertanto la direzione di provenienza della Risultante E risulta pari a 13 N. PROGETTO DEFINITIVO 27

29 Direzione di provenienza della Risultante energetica H=2.25m H=1.75m H=1.25m H=.75m 2 H 2 T Direzione di provenienza [ N] Figura 1-15 : Rappresentazione cartesiana del contenuto energetico H 2 T degli stati di mare nel punto P2 simulati suddiviso per classi di Hs e direzione Energia H 2 T del moto ondoso H 2 T [m 2 s] 5 25 classi energetiche altezza d'onda [m] H=.75m H=3.25m Direzione [ N] Figura 1-16: Rappresentazione 3d del contenuto energetico H 2 Tdegli stati di mare nel punto P2 simulati suddiviso per classi di Hs e direzione PROGETTO DEFINITIVO 28

30 Nella Figura 1-17 è riportata la distribuzione polare dell energia H² T degli stati di mare assegnati in ingresso al modello numerico e la direzione di provenienza della risultante Figura 1-17 : Distribuzione polare dell energia H 2 T [m 2 s] degli stati di mare nel punto P2 simulati e direzione di provenienza della Risultante Per quanto riportato nello studio morfodinamico e nello studio meteomarino, la direzione della risultante energetica degli eventi di moto ondoso reali risulta pressoché coincidente con quella degli stati di mare forniti in input al modello numerico. Quanto appena esposto conferma la validità dei criteri adottati per l individuazione degli eventi di moto ondoso da assegnare come forzanti del sistema. PROGETTO DEFINITIVO 29

31 2.5.3 Onde di modellazione per il dominio C La distribuzione delle frequenze di accadimento degli eventi di moto ondoso riportati nel punto P3, suddivise per classi di altezza d onda e direzioni di provenienza è riportata nella Tabella 1-9. DIR CLASSI DI ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) ( N) < >=6.5 TOT TOT Tot. cumul Numero eventi validi : 472 Tabella 1-9 : Distribuzione delle frequenze di accadimento degli eventi di moto ondoso nel punto P3 suddivise per classi di Hs e direzioni di provenienza Tali frequenze sono state calcolate sulla base di un campione di 472 eventi tri-orari registrati, mentre il numero massimo di registrazioni ondametriche tri-orarie relativo al PROGETTO DEFINITIVO 3

32 periodo considerato è pari a Il rendimento risultante delle registrazioni risulta pari all 87.6%, che equivale a ore/anno ovvero a gg/anno. A partire dai valori delle frequenze di accadimento degli stati di mare è possibile calcolare la durata annuale di ciascuna classe moltiplicando le precedenti per la durata totale effettiva ( ore/anno). Inoltre, per tener conto delle condizioni di calma (ritenute non significative per la modellazione dei litorali) le frequenze di accadimento devono essere epurate dagli stati di mare che presentano una Hs inferiore.5 m, ai quali si ritiene opportuno non assegnare alcuna capacità di modellazione. Pertanto, attribuendo alle restanti classi di altezza d onda il valore medio di intensità, a partire dai dati riportati nella Tabella 1-9 è possibile calcolare le durate (in ore/anno) effettive di ciascuno stato di mare ritenuto significativo per la modellazione del litorale. Tali valori sono riportati nella Tabella 1-1. DIR ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) Tabella 1-1 : Durata in ore/anno degli stati di mare nel punto P3 con Hs>.5 m suddivisi per classi di intensità e direzione PROGETTO DEFINITIVO 31

33 Avendo assegnato al modello numerico uno step temporale?t= 6 ore per la soluzione delle equazioni di base (riportate nel dettaglio nel paragrafo Errore. L'origine riferimento non è stata trovata.), dai valori riportati in Tabella 1-1 sono stati individuati le caratteristiche ondametriche assegnate in ingresso al modello per il dominio A come forzanti del sistema. Tali valori sono sintetizzati nella Tabella Hs T Dir Dur [m] [s] [ N] [ore/anno)] Tabella 1-11 : Caratteristiche degli stati di mare forniti in input al modello per il dominio C I valori del contenuto energetico degli eventi di moto ondoso simulati ( H² T) vengono riportati nella Tabella 1-12 ed illustrati nei grafici riportati nella Figura 1-18 e nella Figura PROGETTO DEFINITIVO 32

34 DIR ALTEZZA D'ONDA SIGNIFICATIVA Hs (m) Tabella 1-12 : Valori di H 2 T (energia) degli stati di mare simulati nel punto P3 suddivisi per classi di intensità e direzione Dall analisi della tabella precedente risulta che la risultante energetica H² T degli eventi simulati risulta pari a E= m 2 s. I contributi energetici degli stati di mare sono stati proiettati lungo gli assi di riferimento del dominio di calcolo X ed Y tenendo conto della loro direzione di provenienza, al fine di determinare le componenti Ex ed Ey del vettore risultante. Dai calcoli effettuati risulta Ex= m 2 s ed Ey= m 2 s; pertanto la direzione di provenienza della Risultante E risulta pari a 14 N. PROGETTO DEFINITIVO 33

35 6 5 4 Direzione di provenienza della Risultante energetica H=3.25m H=2.75m H=2.25m H=1.75m H=1.25m H=.75m H 2 T Direzione di provenienza [ N] Figura 1-18 : Rappresentazione cartesiana del contenuto energetico H 2 T degli stati di mare nel punto P3 simulati suddiviso per classi di Hs e direzione Energia H 2 T del moto ondoso H 2 T [m 2 s] classi energetiche altezza d'onda [m] H=.75m H=3.25m Direzione [ N] Figura 1-19: Rappresentazione 3d del contenuto energetico H 2 Tdegli stati di mare nel punto P3 simulati suddiviso per classi di Hs e direzione PROGETTO DEFINITIVO 34

36 Nella Figura 1-2 è riportata la distribuzione polare dell energia H² T degli stati di mare assegnati in ingresso al modello numerico e la direzione di provenienza della risultante Figura 1-2 : Distribuzione polare dell energia H 2 T [m 2 s] degli stati di mare nel punto P3 simulati e direzione di provenienza della Risultante Per quanto riportato nello studio morfodinamico e nello studio meteomarino, la direzione della risultante energetica degli eventi di moto ondoso reali risulta pressoché coincidente con quella degli stati di mare forniti in input al modello numerico. Quanto appena esposto conferma la validità dei criteri adottati per l individuazione degli eventi di moto ondoso da assegnare come forzanti del sistema. PROGETTO DEFINITIVO 35

37 3. CALIBRAZIONE E VALIDAZIONE DEL MODELLO Per una previsione attendibile dell'evoluzione futura della linea di riva è necessaria una preliminare calibrazione e validazione del modello sulla base dei dati storici a disposizione. Si è verificato che il modello fosse in grado di riprodurre numericamente l'attuale tendenza evolutiva del litorale, effettuando una simulazione di controllo utilizzando come linea di base del modello la linea di costa del 2 ed effettuando una previsione a 6 anni, in modo da ottenere una linea di riva di calcolo corrispondente all anno 26 da confrontare con quella di rilievo. L'evoluzione del litorale è stata riprodotta tenendo conto del moto ondoso incidente secondo quanto esposto in precedenza. La variabilità spaziale del moto ondoso lungo il litorale è legata all offshore contour che rappresenta una linea batimetrica pressoché parallela alla linea di riva. Infatti per le ipotesi di base del modello, durante le simulazioni il profilo di spiaggia muove traslando parallelamente a se stesso. Pertanto l offshore contour rappresenta il limite lato mare del profilo di spiaggia: oltre tale profondità il fondale non viene modificato dai processi di idrodinamica costiera. L altezza della fascia attiva, somma della profondità di chiusura e dell altezza attiva della spiaggia emersa è stata posta pari a 9.9 m sulla base dei risultati forniti dallo studio meteomarino e dallo studio morfologico. Tutte le simulazioni sono state condotte considerando, per ciascun dominio di calcolo, le condizioni al contorno descritte nel paragrafo Dopo una serie di tentativi, eseguiti modificando i parametri di calibrazione del modello al fine di ottenere il migliore adattamento della linea di riva attuale, si è pervenuti ai risultati riportati nelle figure seguenti relative a ciascun dominio di calcolo considerato. Dall esame di tali figure si evince che, sebbene puntualmente la linea di riva simulata si discosti di qualche metro da quella rilevata, l andamento risulta nel complesso molto ben rappresentato. La conferma dell accuratezza dei risultati ottenuti si ottiene dal modesto valore assunto dal parametro CVE calibration/verification error che rappresenta la media dei valori assoluti delle differenze tra le Y calcolate dal modello e quelle misurate in ciascun punto del dominio. Oltre al confronto diretto fra la linea di riva misurata e quella calcolata dal modello Genesis relativamente all anno 26, come ulteriore riscontro circa la corretta riproduzione delle caratteristiche del trasporto solido relative alla unità fisiografica analizzata, per ciascun dominio di calcolo sono stati riportati a confronto anche gli andamenti del bilancio solido litoraneo calcolati mediante l analisi diacronica delle linee di riva misurate nel 2 e nel 26. Relativamente al confronto appena citato, è opportuno specificare che esso offre la possibilità di confermare la correttezza delle impostazioni del PROGETTO DEFINITIVO 36

38 modello da un punto di vista prettamente qualitativo, ossia in termini di variazione del trasporto solido lungo il dominio di calcolo e non quantitativo; in definitiva i grafici relativi al bilancio solido litoraneo sono rappresentativi dell andamento generale della variazione del trasporto solido; pertanto la loro esatta ubicazione sull asse delle ordinate è nota a meno di una costante. Com è possibile osservare dall analisi delle figure dalla 1-21 alla 1-26, con le impostazioni risultanti dalla calibrazione del modello numerico è stato possibile ricostruire i fenomeni generali della tendenza evolutiva del litorale. Più in dettaglio, nello scenario compreso tra l anno 2 ed il 26 si osserva: 1. DOMINIO A 1.1. alternanza di zone di arretramento ed avanzamento procedendo da nord verso sud (X crescente) localizzate rispettivamente le prime nei tratti di litorale con orientamento maggiormente esposto sopraflutto rispetto alla direzione della risultante energetica, viceversa le seconde nei tratti di litorale più ridossati in cui il materiale movimentato tende a depositarsi (Figura 1-21); 1.2. andamento del bilancio solido litoraneo moderatamente variabile attorno al valore medio di -8 m 3 /anno con orientamento costante da sud verso nord; il riscontro qualitativo con il corrispondente grafico basato sull analisi diacronica delle linee di rilievo traslato in corrispondenza di quello calcolato dal modello Genesis risulta confermare bene il generale andamento del bilancio solido (Figura 1-22). 2. DOMINIO B 2.1. il tratto di litorale ricadente all interno del dominio B, come già accennato in precedenza, in cui il consistente deposito gli apporti solidi del Torrente Ancinale tende ad alimentare la formazione di una cuspide. Anche nello scenario tra il 2 ed il 26 si è infatti riscontrato un generale avanzamento della linea di riva riprodotto anche con la taratura del modello Genesis (Figura 1-23); 2.2. relativamente all andamento del bilancio solido, si può osservare che il dominio B interessa un tratto di litorale a bilancio complessivo pari circa a zero in cui le portate entranti nel sistema sono equivalenti a quelle uscenti. Tale caratteristica, al di là di scostamenti localizzati, trova conforto anche nel confronto con il corrispondente grafico basato sull analisi diacronica delle linee di rilievo (Figura 1-24). PROGETTO DEFINITIVO 37

39 3. DOMINIO C 3.1. questo tratto di litorale, posizionato immediatamente a nord della foce del fiume Ancinale, è caratterizzato dalla presenza di numerose opere di difesa radente ormai raggiunte dalla linea di costa (opere tombolizzate). Nella parte settentrionale del dominio dal 26 al 26 si è riscontrato un progressivo avanzamento della linea di riva, che tende ad esaurirsi più o meno al centro del dominio in cui la linea di riva inizia a coincidere con le opere di difesa radente (Figura 1-25) l andamento del bilancio solido mostra un flusso orientato da sud verso nord di intensità crescente in analogia con l andamento del bilancio ricavato dall analisi diacronica delle linee di rilievo (Figura1-26). In conclusione la procedura di taratura del modello Genesis eseguita mediante la riproduzione dell evoluzione della linea di riva nello scenario 2-26, ha consentito di simulare con buona approssimazione in tutti e tre i domini considerati l andamento della linea di riva del 26 generando inoltre flussi solidi longitudinali calcolati molto simili a quelli desunti mediante analisi diacronica delle linea di riva misurate. PROGETTO DEFINITIVO 38

40 Contorno Inerodibile LdR (2) LdR (26) Genesis (26) 2 Comune di Montepaone 15 Dominio B Y [m] 1 5 Difesa Radente Ferrovia Via dell'ippocampo X [m] Figura 1-21: Simulazione della configurazione attuale dal 2 al 26 Dominio A 4 Genesis (-6) Analisi Diacronica LdR (-6) Analisi Diacronica LdR (-6) traslata 2 Dominio B Q -Bilancio Solido Litoraneo [m 3 /anno] Comune di Montepaone Difesa Radente Ferrovia Via dell'ippocampo X [m] Figura 1-22: Bilancio Solido Litoraneo dal 2 al 26 Dominio A PROGETTO DEFINITIVO 39

41 Contorno Inerodibile LdR (2) LdR (26) Genesis (26) Lungomare Europa Piazza Nettuno 3 25 Y [m] 2 Dominio A 15 1 Dominio C X [m] Figura 1-23: Simulazione della configurazione attuale dal 2 al 26 Dominio B 3 Genesis (-6) Analisi diacronica LdR (-6) 2 Dominio C Q -Bilancio Solido Litoraneo [m 3 /anno] Lungomare Europa Dominio A Piazza Nettuno X [m] Figura 1-24: Bilancio Solido Litoraneo dal 2 al 26 Dominio B PROGETTO DEFINITIVO 4

42 Contorno Inerodibile LdR (2) LdR (26) Genesis (26) Dominio B Foce F. Ancinale 5 Y [m] Piazza Nettuno X [m] Figura 1-25 : Simulazione della configurazione attuale dal 2 al 26 Dominio C 2 Genesis (-6) Analisi diacronica LdR (-6) Analisi diacronica LdR (-6) traslata Dominio B Q -Bilancio Solido Litoraneo [m 3 /anno] Foce F. Ancinale Piazza Nettuno X [m] Figura 1-26: Bilancio Solido Litoraneo dal 2 al 26 Dominio C PROGETTO DEFINITIVO 41

43 4. SIMULAZIONI DELL EVOLUZIONE FUTURA DELLA LINEA DI RIVA La seconda fase dell'applicazione del modello GENESIS ha avuto per obiettivo la simulazione numerica dell'evoluzione futura della linea di riva in uno scenario di previsione a 1 anni. Nonostante la taratura del modello sia stata effettuata nell intervello temporale compreso tra l anno 2 ed il 26, per l evoluzione futura del litorale si è scelto di partire dalla linea di riva rilevata nel 28 e di arrivare a simulare numericamente lo scenario del 218. Tale scelta è stata effettuata dopo aver osservato che mentre la tendenza evolutiva del litorale si è mantenuta omogenea nell intervallo temporale compreso tra il 2 ed il 26, nel 27 a seguito dell accadimento di violente mareggiate statisticamente rilevanti, la linea di riva ha subito delle marcate variazioni che risultano atipiche se confrontate con il precedente trend evolutivo. Infatti, già a partire dal 28 il litorale è tornato ad avere una conformazione del tutto in linea con la tendenza evolutiva precedentemente mostrata. Le simulazioni sono state condotte mantenendo i valori dei parametri di taratura individuati nella fase di calibrazione. La futura evoluzione del litorale è stata simulata numericamente considerando i seguenti possibili scenari: 1. Evoluzione dello stato attuale 1.1. Evoluzione del dominio A 1.2. Evoluzione del dominio B 1.3. Evoluzione del dominio C 2. Evoluzione del litorale con le opere in progetto 2.1. Evoluzione del dominio A 2.2. Evoluzione del dominio B 2.3. Evoluzione del dominio C 3. Evoluzione del litorale con le opere in progetto e con la riqualificazione del litorale, ovvero con il salpamento delle difese radenti esistenti e la realizzazione con gli scogli salpati di due ulteriori pennelli a T nel dominio C. PROGETTO DEFINITIVO 42

44 3.1. Evoluzione del dominio C 4. Evoluzione del litorale con le opere in progetto, con il salpamento delle difese radenti esistenti nel dominio C Evoluzione del dominio C Nel seguito vengono illustrati nel dettaglio i risultati delle simulazioni degli scenari sopra riportati, condotte con il modello numerico GENESIS. PROGETTO DEFINITIVO 43

45 4.1. Evoluzione dello stato attuale Dominio A La simulazione del dominio A relativa all evoluzione futura della configurazione attuale è stata effettuata utilizzando le medesime impostazioni del modello (condizioni al contorno, geometria delle opere esistenti, portate entranti e perdite trasversali) ricavate dalla fase di taratura descritta nei precedenti paragrafi. Come evidenziato dalla Figura 1-27 e Figura 1-28, nell evoluzione della configurazione attuale dal 28 fino al 218, il tratto di costa è caratterizzato in generale da un diffuso arretramento della linea di riva sotto l azione delle forzanti ondametriche, Si osserva infatti una tendenza all arretramento nel tratto che va dall estremità nord (confine del Comune di Montepaone) fino all ascissa X = 38 m verso sud, e nel tratto che va dall ascissa X = 5 fino all estremità sud del dominio verso via dell Ippocampo. Nel tratto centrale la linea di riva arriva ad interessare le difese radenti della ferrovia. Solamente nel tratto di litorale compreso tra le ascisse X = 38 m e X = 5 m si osserva un avanzamento della linea di riva, che trova riscontro nel grafico del bilancio solido di Figura 1-28 dove in corrispondenza della parte in esame è possibile osservare un massimo delle portate. PROGETTO DEFINITIVO 44

46 Contorno Inerodibile LdR (28) Genesis (218) Comune di Montepaone 12 Dominio B 1 Y [m] Difesa Radente Ferrovia Via dell'ippocampo X [m] Figura 1-27 : Dominio A - Evoluzione della configurazione attuale dal 28 al Genesis (28-218) -4 Q -Bilancio Solido Litoraneo [m 3 /anno] Comune di Montepaone Dominio B -9 Difesa Radente Ferrovia Via dell'ippocampo X [m] Figura 1-28 : Dominio A - Bilancio solido litoraneo evoluzione senza opere PROGETTO DEFINITIVO 45

47 4.1.2 Dominio B La simulazione del dominio B relativa all evoluzione futura della configurazione attuale è stata effettuata utilizzando le medesime impostazioni del modello (condizioni al contorno, geometria delle opere esistenti, portate entranti e perdite trasversali) ricavate dalla fase di taratura descritta nei precedenti paragrafi. Come evidenziato dalla Figura 1-29 e Figura 1-3, nell evoluzione della configurazione attuale dal 28 fino al 218, il tratto di costa è caratterizzato da un contenuto avanzamento della linea di riva. Si osserva infatti un moderato avanzamento nel tratto che va dall estremità est (in corrispondenza del lungomare Europa) fino all ascissa X = 85 m verso Piazza Nettuno ad Ovest. Nel tratto compreso tra le ascisse X = 6 ed X = 85 m si osserva un consistente avanzamento della cuspide. Il tratto finale di sovrapposizione col dominio C è caratterizzato da una evidente condizione di stabilità. L andamento appena descritto è confermato dall andamento del grafico del bilancio solido di Figura Dall analisi del precedente è inoltre possibile osservare che mentre all interno del dominio i valori delle portate scambiate sono consistenti, le estremità del dominio sono caratterizzati da valori più contenuti. Tali differenze sono imputabili alla perdita trasversale di materiale verso il largo che trova riscontro anche dall analisi della morfologia delle linee isobate che evidenzia un evidente approfondimento in corrispondenza dei fondali prospicienti il dominio B. PROGETTO DEFINITIVO 46

48 Contorno Inerodibile LdR (28) Genesis (218) Lungomare Europa Piazza Nettuno 3 25 Y [m] 2 Dominio A 15 1 Dominio C X [m] Figura 1-29 : Dominio B - Evoluzione della configurazione attuale dal 28 al Genesis (28-218) Q -Bilancio Solido Litoraneo [m 3 /anno] Lungomare Europa Dominio A Dominio C Piazza Nettuno X [m] Figura 1-3 : Dominio B - Bilancio solido litoraneo evoluzione senza opere PROGETTO DEFINITIVO 47

49 4.1.3 Dominio C La simulazione del dominio C relativa all evoluzione futura della configurazione attuale è stata effettuata utilizzando le medesime impostazioni del modello (condizioni al contorno, geometria delle opere esistenti, portate entranti e perdite trasversali) ricavate dalla fase di taratura descritta nei precedenti paragrafi. Come evidenziato dalla Figura 1-31 e Figura 1-32, nell evoluzione della configurazione attuale dal 28 fino al 218, il tratto di costa è caratterizzato da un consistente avanzamento della linea di riva nel tratto nord, una condizione di sostanziale stabilità nel tratto centrale ed un arretramento verso la foce del fiume Ancinale. Infatti a partire dall ascissa X= fino all ascissa X= 55 m si osserva un avanzamento medio di circa 1 m della linea di riva ed un valore massimo a sud di Piazza Nettuno in corrispondenza della X= 4 m. Nella zona centrale compresa tra X= 55 m ed X= 118 m si osserva un avanzamento contenuto nei tratti compresi tra le difese radenti. Il tratto finale verso sud del dominio C è caratterizzato da una inversione di tendenza con un arretramento della linea di riva comunque contenuto. L andamento appena descritto è confermato dall andamento del grafico del bilancio solido di Figura Dall analisi del precedente è inoltre possibile osservare che mentre in corrispondenza dell estremità nord del dominio i valori delle portate scambiate sono consistenti, in corrispondenza dell estremità sud del dominio tali valori risultano molto più contenuti. Anche in questo caso l evidente differenza tra i valori è imputabile alla perdita trasversale di materiale in corrispondenza dell estremità nord del dominio C. PROGETTO DEFINITIVO 48