METODOLOGIA D INDAGINE

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1 METODOLOGIA D INDAGINE D SULLO STATO DELLE ARGINATURE DEI CORSI D ACQUA - IL SOFTWARE StAr-T TIZIANO STAIANO Hydrogeo Ingegneria per L ambiente ed il Territorio Seminario IL RISCHIO IDROGEOLOGICO IN TOSCANA: LE STRUTTURE ARGINALI Firenze, 17 marzo 2015

2 Sviluppo ed Applicazione di una Metodologia d'indagine Unitaria, a Scala Regionale, per Valutare lo Stato di Efficienza delle Strutture Arginali Fluviali e per la Verifica della loro Suscettibilità al Collasso Durante Eventi di Piena HYDROGEO Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio Studio Ghinelli Studio Geologico Prof. Paolo Canuti

3 Indice dei contenuti Obiettivi del lavoro Approccio metodologico Dati disponibili Filtrazione e sifonamento modello teorico completo modello semplificato modello speditivo Il software StAr-T Obiettivi del lavoro Descrizione del modello Teorico Completo circa le verifiche di stabilità delle arginature in relazione ai fenomeni di filtrazione, sifonamento e instabilit à strutturale; Elaborare un modello numerico Semplificato per la valutazione delle condizioni di criticità delle arginature fluviali; Sviluppo di un modello Speditivo che sulla base dei dati disponibili permetta di individuare a scala regionale i tratti arginali per i quali procedere in via prioritaria a campagne di indagine e verifiche più approfondite; Verifica e taratura dei modelli; Implementazione di procedure automatiche.

4 Fenomeni studiati e loro interdipendenza FILTRAZION E SIFONAMENTO INSTABILITA STRUTTURALE ELEVATA COMPLESSITA ED INTERDIPENDENZA DEI FENOMENI OGGETTO DI STUDIO CARATTERISTICHE INTRINSECHE Geometria del rilevato arginale Caratteristiche idrauliche e geotecniche Indice di subsidenza del sito Caratterizzazione sismica del sito SOLLECITAZIONI ESTERNE Le sollecitazioni idrauliche Eventi sintetici o eventi reali; Evento idrologico funzione di Tr e D; Valutazione completa e non approssimata dei fenomeni di deflusso dell onda di piena. Le sollecitazioni idrauliche Rivestono un ruolo fondamentale in tutti i meccanismi di instabilit à dei rilevati arginali. Il transito dell onda di piena può essere caratterizzato attraverso la definizione di eventi sintetici. Per la realtà Toscana, appare consolidato l utilizzo di metodologie di analisi che caratterizzano l evento di piena dal punto di vista idrologico in funzione del Tempo di ritorno e della durata dell evento meteorico considerato.

5 Approccio metodologico m = Numero di parametri di sollecitazione disponibili n = Numero di parametri predisponenti disponibili MODELLO SPEDITIVO MODELLO SEMPLIFICATO MODELLO COMPLETO Si perviene alla scalabilità del modello per successive semplificazioni attraverso: -analisi comparativa dei parametri del sistema, sia predisponenti che di sollecitazione; -individuazione delle peculiarità delle fenomenologie studiate; -tarature dei modelli implementati; -analisi dei dati disponibili. La metodologia implementata si caratterizza per la grande flessibilità di calcolo in ragione dei dati disponibili per il singolo sito

6 Filtrazione e sifonamento - Modello teorico completo Un terreno è un materiale polifase particellare con interazioni di tipo Meccanico (forze di massa), e/o di tipo Chimico (forze di superficie). CAPACITÀ DI CIRCOLAZIONE DELLA FASE LIQUIDA (legge di Darcy) v = K i sotto le ipotesi di mezzo poroso isotropo, moto laminare, terreno saturo Che può essere estesa ai terreni non saturi introducendo specifiche la variabilità delle caratteristiche idrauliche dei terreni : contenuto volumetrico d acqua e permeabilità x k x h x + y k y h y + Q = Θ t (equazione fondamentale nel caso di modo piano ) Dove: h = Carico piezometrico ky = Conducibilità idraulica in direzione y Θ = Contenuto volumetrico d acqua kx = Conducibilità idraulica in direzione x Q = Flusso esterno applicato t = Tempo

7 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato IPOTESI DI LAVORO -Terreni idraulicamente omogenei isotropi -Presenza di due strati significativi ( argine e fondazione) - Problema piano - Variabilità della sollecitazione idraulica nel tempo; - Stima delle pedofunzioni a partire da parametri facilmente desumibili da campagne geognostiche - Caratterizzazione geometrica completa della sezione fluviale RISULTATI 1.Eventi sollecitanti significativi per durate >= alla durata critica che massimizza il picco dell onda di piena ( forte dipendenza dei processi di filtrazione dalla permanenza di battenti in alveo incidenti sulle strutture arginali; 2.Sovrastima della migrazione del fronte bagnato se calcolato in condizioni stazionarie; 3.Dipendenza dei processi di filtrazione dalle condizioni di saturazione iniziale dei terreni; 4.Dipendenza dalla soggiacenza della falda

8 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA Evento sintetico: Tempo di ritorno 30 anni - Durata evento meteorico 15 h Terreno Argine: Ks = 4.45e-006 m/sec n = 0.42 Terreno fondazione Ks = 4.97e-006 m/sec n = livelli idrometrici [m slm] tempo [h]

9 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA livelli idrometrici [m slm] Evento reale: Dicembre 2009 Terreno Argine: Ks = 4.45e-006 m/sec n = 0.42 Terreno fondazione Ks = 4.97e-006 m/sec n = tempo [h]

10 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : FIUME SERCHIO - Tr 30 anni - Durata 15 h Confronto fra metodi di calcolo della sollecitazione idraulica idrogramma delle portate 18 Scala di deflusso 18 Idrogramma dei livelli portate [mc/s] tempo [h] livelli idrometrici [m slm] moto vario moto uniforme i=if moto uniforme i=j portate [mc/s] livelli idrometrici [m slm] moto vario moto uniforme i=if moto uniforme i=j tempo[h]

11 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : FOSSO REALE Tr 200 anni - Durata 03 h Confronto fra metodi di calcolo della sollecitazione idraulica idrogramma delle portate 40 Scala di deflusso 40 idrogramma dei livelli idrologico -idraulico idrologico portate [mc/s] livelli idrometrici [m slm] livelli idrometrici [m slm] moto vario moto uniforme moto vario moto uniforme tempo [h] portate [mc/s] tempo[h]

12 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico speditivo IPOTESI DI LAVORO -Terreni idraulicamente omogenei isotropi -Presenza di due strati significativi ( argine e fondazione) - Problema piano - Variabilità della sollecitazione idraulica nel tempo; - Caratterizzazione geometrica completa della sezione fluviale Semplificazione delle caratteristiche idrauliche dei materiali che consenta di valutare la migrazione del fronte bagnato in condizioni non sature RISULTATI 1.Utilizzo di un set limitato di parametri 2.Buona approssimazione fra risultati del modello numerico semplificato e modello speditivo in termini di 1. Gradienti idraulici attesi 2. Migrazione del fronte bagnato sopra falda

13 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico speditivo Il modello speditivo si caratterizza per la semplicità di applicazione e per il limitato numero di parametri necessari. X = f ( K, M, Ss, H ( t), t, z) X rappresenta l ascissa del fronte bagnato K è il coefficiente di filtrazione a saturazione M è la differenza fra contenuto d acqua a saturazione e contenuto d acqua iniziale Ss è il potenziale di suzione del fronte umido, parametro valutato per le classi tessiturali di suolo da Rawls 1983 H(t) la variazione dei livelli nel tempo (evento sollecitante) z è la quota del punto in cui viene eseguito il calcolo

14 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico speditivo Derivato dal MODELLO DI GREEN E AMPT (pedologia) Modello di filtrazione in terreni naturali in condizioni di flusso verticale che valuta la propagazione del fronte bagnato che separa il suolo saturo dagli strati non ancora raggiunti dall acqua infiltrata. IPOTESI DEL MODELLO: suolo omogeneo con contenuto idrico iniziale uniforme lungo tutto il profilo interessato e movimento dell'acqua "a pistone"lungo la verticale z; fronte di umidificazione orizzontale che separa una zona sovrastante satura(θs = n) da una zona inferiore non satura, con contenuto d'acqua pari a quello iniziale ( θi) Equazione di continuità applicata ad una colonna cilindrica di suolo : Legge di Darcy: dove: F(t) = infiltrazione cumulata; f(t) = tasso di infiltrazione; θs = contenuto d acqua a saturazione; θi = contenuto d acqua iniziale.

15 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico speditivo MODELLO DI GREEN E AMPT APPLICATO AD UN FLUSSO ORIZZONTALE Il moto di filtrazione viene descritto applicando l equazione di Green e Ampt a tubi di flusso orizzontali (ipotesi di Dupuit). MODELLO DI GREEN E AMPT APPLICATO AGLI ARGINI FLUVIALI dove: H(t) è il livello idrometrico in alveo; Ss è il potenziale di suzione del fronte umido, rappresenta la risalita capillare nel suolo; k è il coefficiente di filtrazione a saturazione; x è la progressiva di avanzamento del fronte umido; z è la quota rispetto ad un riferimento; H(t)-z è il carico imposto dalle condizioni al contorno, ovvero l altezza del tirante idrico

16 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico speditivo Classe di suolo porosità carico di suzione [ ] [mm] Sand loamy sand sandy loam loam silt loam sandy clay loam clay loam silty clay loam sandy clay silty clay clay Rawls, Brakensiek and Miller (1983)

17 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA Evento sintetico: Tempo di ritorno 30 anni - Durata evento meteorico 15 h Terreno argine: Ks =4.45e-006 m/sec n = 0.42 Terreno fondazione: Ks =4.97e-006 m/sec n = 0.38 Inviluppo Modello speditivo Inviluppo modello numerico semplificato

18 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA Evento sintetico: Tempo di ritorno 30 anni - Durata evento meteorico 15 h Terreno argine: Ks =4.45e-006 m/sec n = 0.42 Terreno fondazione: Ks =4.97e-006 m/sec n = 0.38 Modello speditivo istante t=15 ore modello numerico semplificato istante t=15 ore Modello speditivo istante t=25 ore modello numerico semplificato istante t=25 ore

19 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA Evento sintetico: Tempo di ritorno 30 anni - Durata evento meteorico 15 h Terreno argine: Ks =4.45e-006 m/sec n = 0.42 Terreno fondazione: Ks =4.97e-006 m/sec n = gradiente idraulico [ m/m] gradiente idraulico da modello speditivo gradiente idraulico da modello semplificato distanza del fronte bagnato dal paramento distanza [m] tempo [h] 0.0

20 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA Evento reale: Dicembre 2009 Terreno argine: Ks =4.45e-006 m/sec n = 0.42 Terreno fondazione: Ks =4.97e-006 m/sec n = 0.38 Inviluppo Modello speditivo Inviluppo modello numerico semplificato

21 Filtrazione e sifonamento - Modello numerico semplificato Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA Evento reale: Dicembre 2009 Terreno argine: Ks =4.45e-006 m/sec n = 0.42 Terreno fondazione: Ks =4.97e-006 m/sec n = 0.38 gradiente idraulico [ m/m] gradiente idraulico da modello speditivo gradiente idraulico da modello semplificato gradiente verticale distanza del fronte bagnato dal paramento distanza [m] tempo [h]

22 Filtrazione e sifonamento Confronto fra modello in moto permanente e modello tempo variante Evento sintetico: Tempo di ritorno 30 anni - Durata evento meteorico 15 h Argine monomateriale Sensitività alla variazione del grado di saturazione iniziale del terreno Argine bimateriale Sensitivit à alla variazione del grado di saturazione iniziale del terreno

23 Instabilità di massa MODELLO TEORICO COMPLETO Principali caratteristiche del fenomeno 1) Influenza della tridimensionalità fisica sul fenomeno di instabilit à lungo uno una sezione 2) Disomogeneità delle caratteristiche fisico meccaniche dei terreni i e variabilit à spaziale della successione stratigrafica 3) Legami sforzi-deformazioni non lineari Solutori numerici agli elementi finiti e alle differenze finite (modellazione al continuo) consentono una stima aderente alle ra ltà fisica del fenomeno, permettendo di ottenere una stima accurata di: stato tensionale efficace iniziale, effetti della storia di cari co del terreno, variazione puntuale del regime delle pressioni interstiziali, caratteristiche di rigidezza e resistenza dei terreni in condizi oni statiche, dinamiche e cicliche MODELLO NUMERICO SEMPLIFICATO Principali effetti delle ipotesi semplificative sul calcolo 1) la rottura si manifesta lungo una superficie netta di separazione tra la massa instabile e il terreno stabile 2) la massa instabile è un blocco indeformato in moto di rototraslazione rigida 3) la resistenza mobilitata lungo la superficie di scorrimento in condizioni di equilibrio limite è costante nel tempo, indipendente dalle deformazioni e pari alla resistenza al taglio TUTTAVIA l affidabilità dei risultati dipende quasi esclusivamente dalla corretta schematizzazione del fenomeno e dalla scelta dei parametri di pr ogetto che, proprio a causa della scarsa aderenza alla realtà fisica del modello costitutivo adottato per il terreno, devono essere fissati con grande attenzione e consapevolezza

24 Per un analisi sulle tensioni effettive il criterio di rottura di Mohr-Coulomb è il s eguente: τ = c + n ' ( σ u) tan φ dove: τ = resistenza al taglio c' = coesione φ ' = angolo di resistenza al taglio σ n = tensione normale u = pressione nei pori ( ( ) ) Il valore della forza di taglio mobilizzata per soddisfare le co ndizioni d equilibrio limite è dun que: s β β c' + σ n - u tan φ' S = = dove: m F F N σ n = = tensione normale media alla base del concio F = fattore di sicurezza β β = lunghezza della base del concio Si ricavano ora le due equazioni generali che esprimono il fattore di sicurezza per l equilibrio dei momenti e per l equilibrio delle forze Si riporta la somma dei momenti e delle forze orizzontali. Wx - S R - Nf + kwe ± Dd ± Aa = 0 m ( E - E ) - ( N sin α ) + ( S cos α )- ( kw) L R m sostituendo si ha che: F m = Wx - ( c' β R + ( N - u ) R tan ) ( c' β cosα + ( N - u β ) tan φ' cos α) F = Nf + kwe ± Dd ± Aa f N sin α + kw - [ D cos ω ] ± A Il fattore di sicurezza che verifica contemporaneamente le equazioni di F m e F f, è definito come il fattore di sicurezza del metodo GLE. L altra equazione utilizzata è la somma delle forze verticali che consente di calcolare il valore delle forze normali alla base di ogni concio, N: ( L R ) cos m sin [ sin ] W + X X + N α + S α D ω = 0 Sostituendo si ottiene: c ' β sin α + uβ sin α tan φ' W + ( X - X ) - + R L N = F sin α tan φ ' cosα + F Instabilità di massa: MODELLO NUMERICO SPEDITIVO [ D sin ω] Il set di equazioni così ricavato non è comunque sufficiente a rendere il problema determin ato. Sono quindi necessarie alcune ipotesi sul comportamento di una o più variabili. In acc ordo con la rela zione empirica (Morgenster n & Price, 1965), le forze di taglio fra i co nci, X, sono calc o late come percentuale delle forze normali fra i conci, E: X = E λ f x ( ) dove: f ( x ) = funzione delle forze di interazione, rappresentante la direzione relativa della risultante fra X e E (forza di interazione fra i conci) λ = valore percentuale in forma decimale In funzione del valore del coefficiente λ si distinguono i vari metodi di calcolo all analisi limite. Si rapprese ntano in un gr afico i valori del fattore di sicurezza F e F m f in funzione del param e tro λ. Le due curve risultanti s intersecano al valore del fattore di sicurezza che ver ifica e ntrambe le equazioni, definito come il fa t tore di sicurezza del metodo GLE. Se vengono tr asc urate le forze di interazione fra i cunei ( λ = 0), si ha il fattore di sicurezza corrispondente al metodo di Fellenius o Metodo Ord inario. Trascurando ancora le forze di interazione fra i cunei, ma risolvendo il sistema di equazioni originario si o ttie ne i l fattore di sicurezza del metodo di Bishop Semplif fa t tore di sic urezza del metodo di Jambu Semplificato ( λ=0, F f). Il metodo di Morgenstern -Price coincide con il m e todo GLE. W = Peso totale di un concio di larghezza b e altezza h N = Forza totale normale alla base del concio S = forza di taglio mobilizzata alla base di ogni concio E = Forza orizzontale di interazione fra i conci. I pedici L e R indicano rispettivamente il punto di applicazione a sinistra e a destra del concio. X = Forza verticale di interazione fra i conci. I pedici L e R i ndicano rispettivamente il punto di applicazione a sinistra e a destra del concio. D = Carico concentrato esterno KW = Carico sismico orizzontale applicato al baricentro del conc io. R = Raggio della superficie di scivolamento, o il braccio associ ato ad ogni forza di taglio mobilizzata S m per le superfici di scivolamento non circolari. A = risultante esterna dovuta alla spinta idrostatica dell acqua. I pedici L e R indicano rispettivamente il punto di appli cazione a sinistra e a destra del pendio. α = angolo fra la tangente alla superficie di scivolamento al cen tro della base di ogni concio e l orizzontale icato ( λ =0, F m), o il

25 Instabilità di massa: MODELLO NUMERICO SPEDITIVO Determinazione dei centri critici Coordinate unitarie Y [m] x 0 e y x 0 Coordinate del centro del cerchio critico - Janbu (1954, 1967) c = 100 c = 20 c = 10 c = 5 c = 2 c = 0 y 0 c = L'utilizzo del metodo grafico fornito da Janbu (1954, 1967) consente di determinare in prima approssimazione la posizione del centro del cerchio di scivolamento critico in funzione delle caratteristiche geometriche dell'argine (H, ) e fisico-meccaniche (, c', ) del terreno costituente l'argine. Il ricorso a tale metodo permette di ottimizzare la ricerca del cerchio di scorrimento X [m] critico ARGINE PUNTI NOTEVOLI Hp semplificative :, c', CENTRI,, H costanti SUPERFICI assenza di pressioni neutre assenti cot ( ) Superfici di scivolamento COORDINATE UNITARIE x 0 = x 0 ( c ; cot ) PARAMETRO c = ( H tan ) / c COORDINATE DEL CENTRO DEL CERCHIO CRITICO X 0 = x 0 H Y 0 = y 0 H ORIGINE ASSI Piede argine Y0 X0 H a) Pressioni interstiziali derivanti dal modello di filtrazione distribuzione delle pressioni interstiziali all interno dell ammasso per ogni passo temporale; b) Forza stabilizzante dell acqua sul paramento a fiume; c) Individuazione dei centri critici per verifiche e campagna e a fiume

26 c /( H) = 0.0 c /( H) = 0.0 c /( H) = D = 1.25 c /( H) = 0.05 D = 1.00 Instabilità di massa: MODELLO NUMERICO SPEDITIVO ANALISI IN TERMINI DI TENSIONI EFFICACI Basato sulla soluzione grafica proposta da Bishop & Morgenstern (1960) Consiste in: c /( H) = D = 1.25 c /( H) = D = 1.50 c /( H) = D = Ampliamento del campo di applicabilità tramite la costruzione di ulteriori 12 carte (oltre le 12 esistenti) -Modifica delle curve esistenti tramite taratura con i risultati del modello numerico semplificato - Implementazione tramite la trasposizione delle curve nelle 457 equazioni numeriche risultanti Ipotesi sulla geometria c /( H) = 0.05 c /( H) = 0.05 c /( H) = 0.05 c /( H) = 0.05 D = 1.00 D = 1.25 D = 1.25 D = 1.5 L argine è geometricamente definito dall altezza H e dalla pendenza e dalla larghezza in sommità B = Ipotesi sul terreno costituente il rilevato arginale Terreno omogeneo caratterizzato dai parametri c,, e dal criterio di rottura di Mohr - Coulomb Analisi in condizioni asciutte. c /( H) = 0.05 D = 1.5

27 Instabilità di massa confronto fra i due approcci Il caso di studio : IL FIUME SERCHIO IN LOCALITA LUCCA Evento sintetico: Tempo di ritorno 30 anni - Durata evento meteorico 15 h MODELLO NUMERICO SPEDITIVO - APPROCCIO ANALISI EQUILIBRIO LIMITE METODO DELLE STRISCE MODELLO NUMERICO SPEDITIVO - APPROCCIO ABACHI Dati geometrici: H max = 4.0 m media lato fiume = Caratteristiche meccaniche τterreno = c' + ( σ argine u) tanφ ' 30.0 ; c = 0 kpa ; Caratteristiche meccaniche τterreno = c' + ( σ fondazione u) tanφ ' = ; c = 0 kpa ; Entità pressioni neutre Variabili con t Metodo di calcolo Bishop semplificato (1955) della Dati geometrici: H = 4.0 m = Caratteristiche meccaniche terreno argine = 30.0 ; c = 0 kpa Caratteristiche meccaniche terreno fondazione = - ; c = - Entità pressioni neutre Non considerate ( assenza di dati idraulici dei terreni o sollecitazione) Metodo di calcolo Basato su soluzione di Bishop e Morgenstern (1960)

28 Il software StAr-T a scala Territoriale Obiettivi generale: Realizzazione di uno strumento che consenta l analisi dello stato delle strutture arginali a Scala Territoriale (Regionale) -Gestione dei dati in ingresso ai modelli numerici implementati -Definizione dei standard per la produzione dei dati di base (geometria, sollecitazione idraulica, caratterizzazione geotecnica) -Implementazione di procedure di archiviazione e gestione del dato in modo condiviso fra i vari utenti; -Storicizzazione dei dati acquisiti; -Verifica e validazione dei dati in ingresso; -Implementazione delle procedure di elaborazione dei dati -Algoritmi numerici che permettono elevata riproducibilità del risultato ottenuto; -Algoritmi di calcolo di elevata stabilità numerica; -Implementazione di procedure Archiviazione e gestione dei risultati

29 Il software StAr-T a scala Territoriale L ARCHITETTURA Server remoto DB geografico POSTGRESQL Pc Remoti Utenti Software Eseguibile VB.net POSTGIS Plug-In QGis

30 Il software StAr-T I dati di input Dati Geometrici del corso d acqua: 1.Reticolo idrografico 2.Sezione fluviale con individuazione della arginature presenti 3.Traccia planimetrica della sezione fluviale Dati Geotecnici e dell arginatura : 1.Caratteristiche meccaniche dei terreni costituenti l argine e la sua fondazione; 2.Caratteristiche idrauliche dei terreni (Permeabilità, Tessitura, Porosità) 3.Falda Dati Idraulici del corso d acqua, costituiti da Idrogrammi dei livelli idrometrici, definiti per ogni sezione di calcolo e caratterizzati da: 1.Eventi sintetici, denominati in base ai parametri della sollecitazione idrologica utilizzata come input della modellistica idraulica: a) Tempo di Ritorno ( probabilità di accadimento dell evento) b) Durata dell evento meteorico sintetico; 2.Eventi Reali: a) Dati provenienti dalle stazioni di monitoraggio; b) Livelli idrometrici ricostruiti sulla base di eventi meteorici reali e modelli di propagazione dell onda di piena;

31 Il software StAr-T I dati Geometrici Ad un reticolo idrografico corrispondono più sezioni Ogni sezione è caratterizzata da: -Traccia planimetrica -Sezione trasversale

32 Il software StAr-T I dati Geometrici INSERIMENTO NUOVO CORSO D ACQUA: - Dxf reticolo in coordinate UTM, GB - Codifica come da Sistema delle Acque GESTIONE CORSO D ACQUA: - Inserimento - Modifica - Eliminazione

33 GESTIONE RILIEVI TOPOGRAFICI: - Inserimento - Modifica - Eliminazione Il software StAr-T I dati Geometrici

34 Il software StAr-T I dati Geometrici INSERIMENTO SEZIONI TOPOGRAFICHE NEL DB - Codifica sezioni - Analisi della corretta definizione delle sezioni - Inserimento nel db delle sezioni Formato importazione Dxf contenente: -traccia della sezione in coordinate UTM o GB -Grafico della sezione -Dati testuali ( es: data rilievo, codice, ecc.)

35 Il software StAr-T I dati Idrometrici sulle sezioni di calcolo ARGINE SX ALVEO ARGINE DX TAVOLA ACQUA INIZIALE Serie6 Modello TR030-D06 TR030-D12 TR030-D15 TR030-D18 TR030-D24 TR030-D36 Modello ER Modello ER-2009

36 Il software StAr-T I dati Idrometrici sulle sezioni di calcolo GESTIONE MODELLI IDRAULICI ED EVENTI CONNESSI: -Inserimento modelli ed eventi -Modifica modelli ed eventi -Eliminazione modelli ed eventi

37 Il software StAr-T I dati Idrometrici sulle sezioni di calcolo INSERIMENTO DATI MODELLI IDRAULICI PER EVENTO:

38 Il software StAr-T I dati di caratterizzazione geotecnica delle arginature Campagna Geognostica A ARGINE SX ALVEO ARGINE DX TAVOLA ACQUA INIZIALE Set parametri ARGINE SX Set parametri ARGINEDX Set parametri 1 Campagna Geognostica B 38

39 Il software StAr-T I dati di caratterizzazione geotecnica delle arginature

40 Il software StAr-T I dati di caratterizzazione geotecnica delle arginature

41 Modelli numerici - utilizzo dei dati di base Il sistema software permette profili di filtrazione tempo-varianti nei 2 materiali (argine e a) l'analisi ed il calcolo filtrazione dei fenomeni fondazione) fisici che concorrono alla valutazione dello stato di efficienza delle strutture arginali: filtrazione, sifonamento ed instabilità strutturale. b) L identificazione dei possibili meccanismi -principio di del collasso superamento arginale tramite del gradiente la definizione critico (PIPING) di classi di propensione al collasso basate su criteri tecnici oggettivi effetti sul paramento di valle e misura la propensione all'innesco del Il software mette a disposizione dell utente fenomeno filtrazione 2 diverse piping metodologie nel paramento di a nessuna calcolo: campagna; analisi sifonamento La prima è un approccio di tipo COMPLETO, sifonamento che valuta lo stato di nessuna efficienza analisi Approccio semplificato delle strutture arginali fluviali in maniera esaustiva; stabilità -principio a fiume dell'annullamento determinazione delle tensioni di efficaci FS da abachi dati non utilizzati Approccio stabilità (HEAVING) a campagna determinazione dati utilizzati di FS da abachi completo possibile sollevamento di terreno soggetto a sottopressioni. La seconda è un approccio di tipo SEMPLIFICATO, che casistica GEO IDRA GR GM Approccio stima la propensione al collasso arginale sulla base di caso 1 x x x x completo analisi all'equilibrio limite tempo-variante per la criteri geometrici e geotecnici. caso 2 x x x completo determinazione del Fattori di Sicurezza FS Nella tabella sottostante si riportano le analisi numeriche implementabili in ragione dei dati disponibili. caso 3 x x x x semplificato stabilità a fiume caso 4 x x x semplificato nel passo temporale con FS minimo: determinazione di FSS caso 5 x x x semplificato (fattore di sicurezza rapido caso svaso) 6 x (no azione x xstabilizzante semplificato GEO = caratterizzazione dell'acqua a geometrica fiume) caso 7 x x semplificato IDRA = caratterizzazione idraulica caso 8 x x semplificato GR = caratterizzazione stabilità geotecnica a da strati analisi informativi all'equilibrio regionali limite caso tempo-variante 9 x x per la nessuna analisi GM = caratterizzazione geotecnica da indagini in situ caso 10 x nessuna analisi campagna determinazione di FS

42 Modelli Numerici -Combinazioni di calcolo Approccio Completo Modello 1 Evento ARGINE SX ALVEO ARGINE DX TAVOLA ACQUA INIZIALE Modello 2 Evento Set parametri 1 Modello 3 Evento ARGINE SX 20 Set parametri 2 Set parametri 3 MODELLO NUMERICO - SIFONAMENTO - FILTRAZIONE - STABILITA ARGINE SX ARGINE DX ARGINE DX Campagna Geognostica A Campagna Geognostica C Set parametri 1 Set parametri 1 Set parametri 2 Per ogni sezione avremo quindi N modelli numerici dati dalla combinazione di: 1. Numero di argini identificati ( es: 3 argini, 2 in destra idraulica, 1 in sinistra) 2. Numero di modelli idraulici ( es: 2 modelli, PAI, verifica idraulica di Area vasta) 3. Numero di eventi ( es: 5 per Pai, tr 200 dh 3,6,12,18,24 ; 3 per verifica area vasta, tr200 dh 12, tr 100 dh 3,6) 4. Numero di campagne geognostiche disponibili (es: 2, indagini di supporto alla progettazione cassa di espansione, indagini finalizzate alla caratterizzazione delle arginature) Set parametri 1 Set parametri 2 Set parametri 3 Campagna Geognostica B

43 Modelli Numerici

44 Interfaccia Geografica - Qgis

45 Grazie per l attenzione