PISTA CICLO-PEDONALE NEL PARCO FLUVIALE LUNGO IL FIUME SIEVE NEL COMUNE DI DICOMANO

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2 PISTA CICLO-PEDONALE NEL PARCO FLUVIALE LUNGO IL FIUME SIEVE NEL COMUNE DI DICOMANO PROGETTO ESECUTIVO STUDIO IDROLOGICO-IDRAULICO INDICE 1. PREMESSA LA PERIMETRAZIONE P.A.I. ATTUALE STUDIO IDROLOGICO PREMESSA IL MODELLO AL.TO CARATTERISTICHE DEL MODELLO AL.TO GLI SCENARI IDROLOGICI DI INTERESSE RISULTATI DELLA MODELLAZIONE IDROLOGICA STUDIO IDRAULICO MODELLAZIONE IDRAULICA ATTRAVERSO IL SOFTWARE HEC-RAS IL MODELLO DI MOTO VARIO UTILIZZATO NELLE SIMULAZIONI EQUAZIONI DI BASE PER LA MODELLAZIONE IN MOTO VARIO CONDIZIONI AL CONTORNO DEL MODELLO IN MOTO VARIO CONDIZIONI INIZIALI DEL MODELLO IN MOTO VARIO CRITERI DI SUDDIVISIONE DELLA SEZIONE VALUTAZIONE DELLE PERDITE DI CARICO PER ATTRITO STORAGE AREAS (AREE DI LAMINAZIONE) LATERAL WEIR (SFIORATORE LATERALE) SCENARI DI VERIFICA BORRO DELL ARDIGIANA (O BORRO DI CELLE) IL MODELLO GEOMETRICO ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO ATTUALE ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO DI PROGETTO BORRO DEL CONIA IL MODELLO GEOMETRICO ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO ATTUALE ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO DI PROGETTO BORRO DELL ALBERACCIO IL MODELLO GEOMETRICO ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO ATTUALE ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO DI PROGETTO BORRO DI CASANOVA IL MODELLO GEOMETRICO ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO ATTUALE ANALISI DEI RISULTATI ALLO STATO DI PROGETTO CONCLUSIONI Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 1

3 Allegati alla presente relazione Tavola 01: Tavola 02: Tavola 03: Tavola 04: Tavola 05: Tavola 06: Tavola 07: Corografia e inquadramento bacini idrografici Planimetria localizzazione sezioni di verifica Sezioni attraversamenti stato sovrapposto Particolari costruttivi - Borro dell Ardigiana Particolari costruttivi - Borro del Conia Particolari costruttivi - Borro dell Alberaccio Particolari costruttivi - Borro di Casanova Allegato 1: Allegato 2: Allegati idraulici Relazione fotografica Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 2

4 1. PREMESSA Il presente studio idrologico-idraulico è stato svolto nell ambito del progetto esecutivo della pista ciclo-pedonale nel parco fluviale lungo il fiume Sieve nel comune di Dicomano. In particolare sono state effettuate le verifiche idrauliche su quattro corsi d acqua affluenti del fiume Sieve che intersecano il tracciato di progetto della pista ciclo-pedonale al fine di dimensionare gli attraversamenti della pista stessa. Nella seguente tabella si riportano i corsi d acqua oggetto di studio da nord verso sud, si rimanda alle tavole allegate per un maggior dettaglio. Corso d acqua Borro dell Ardigiana Borro del Conia Borro dell Alberaccio Borro di Casanova Posizione rispetto al fiume Sieve destra idraulica sinistra idraulica sinistra idraulica sinistra idraulica Tabella 1 Corsi d acqua oggetto di studio Al fine di effettuare le verifiche idrauliche in moto vario dei suddetti borri sono stati ricavati gli idrogrammi di piena, per eventi con tempo di ritorno pari a 200, 100 e 30 anni, inseriti come input dei modelli di verifica la cui geometria è stata ricostruita sulla base della sezioni fluviali rilevate dallo scrivente. 2. LA PERIMETRAZIONE P.A.I. ATTUALE Nelle seguenti immagini si riportano a livello informativo gli estratti della carta di pericolosità idraulica a livello di dettaglio (scala 1:10'000) del Piano di Assetto Idrogeologico dall Autorità di Bacino del Fiume Arno relativi ai corsi d acqua in esame. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 3

5 Borro dell Ardigiana Figura 1 PAI Piano di Assetto Idrogeologico nell area prossima la borro dell Ardigiana (evidenziato in ciano) e dell area d intervento (evidenziata in verde) Borro del Conia Borro dell Alberaccio Figura 2 PAI Piano di Assetto Idrogeologico nell area prossima la borro del Conia e del borro dell Alberaccio (evidenziati in ciano) e delle aree d intervento (evidenziate in verde) Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 4

6 Borro di Casanova Figura 3 PAI Piano di Assetto Idrogeologico nell area prossima la borro di Casanova (evidenziato in ciano) e dell area d intervento (evidenziata in verde) Dalle immagini sopra riportate si evince come le zone d interesse, essendo situate in prossimità del ciglio di sponda del fiume Sieve, ricadono in aree a pericolosità idraulica elevata o molto elevata (P.I.3 o P.I.4): si prescrive la presenza lungo tutto il percorso di una adeguata segnaletica finalizzata a mettere in evidenza come la pista sia potenzialmente soggetta a fenomeni di esondazione. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 5

7 3. STUDIO IDROLOGICO 3.1. Premessa Le finalità dello studio hanno comportato la necessità di caratterizzare dal punto di vista idrologico i corsi d acqua oggetto di studio, al fine di valutare le capacità di deflusso attuali e dimensionare le opere di attraversamento della pista ciclo-pedonale. Le condizioni al contorno di monte sono costituite dagli idrogrammi di piena ricavati dal modello Al.To Il modello Al.To Caratteristiche del modello Al.To Dove: Cover Area_por RB RL RA IA KS N K TL codice identificativo dell'asta in esame area del bacino utilizzata per la stima della portata rapporto di biforcazione del bacino imbrifero rapporto di lunghezza del bacino imbrifero rapporto di area del bacino imbrifero perdita iniziale (mm) velocità di infiltrazione a saturazione (mm/h) parametro di forma dell'idrogramma di Nash parametro di scala dell'idrogramma di Nash (h) tempo di lag (h) Si riassumono di seguito le caratterizzazioni pluviometriche alla base dei modelli idrologici utilizzati. L analisi statistica dei dati pluviometrici in ambito regionale è finalizzata alla definizione delle Linee Segnalatrici di Possibilità Pluviometrica per durate di pioggia inferiori all ora e da 1 a 24 ore. La curva di possibilità climatica, espressa nella forma: Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 6

8 h = a*d n *Tr m con h altezza di pioggia [mm] d durata [ore] Tr tempo di ritorno [anni] risulta pertanto caratterizzata dai parametri a, n, m. Tali parametri, relativi alle curve di possibilità climatica di ciascuna stazione, sono stati ragguagliati sull intero bacino oggetto di studio mediante un operazione di media ponderata basata sulla suddivisione in topoieti. Il parametro di ragguaglio areale Kr è stato definito mediante un analisi statistica dei dati di pioggia giornaliera, che ne ha messo in evidenza la dipendenza dalla durata della pioggia, dall estensione del bacino e dalla piovosità media. Il coefficiente Kr esprime la variabilità spazio-temporale della precipitazione mediante una relazione che dipende da tre fattori: - l estensione dell area investita dalla precipitazione - la durata considerata - l altezza di pioggia Per la quantificazione di Kr si fa riferimento ad una formulazione del tipo (Eagleson,1970): Kr=1-exp(α t β ) + exp ((α t β -γa)) dove α, β e γ sono i parametri della formula, t è la durata della precipitazione espressa in ore e A è l area del bacino in km 2. Nell ambito dello studio di regionalizzazione sono stati definiti i seguenti valori dei parametri: - α = Fa*a = 0.036*a dove a è il parametro della curva di possibilità climatica - β =Fb = γ = Fc = 0.01 Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 7

9 Rispetto alla versione precedente (AlTo), il software AlTo presenta una maggiore versatilità, sia nella scelta delle durate di pioggia per le quali effettuare le elaborazioni idrologiche, sia per le sezioni di chiusura in corrispondenza delle quali calcolare gli idrogrammi. Il software Al.To. 2000, per ogni sezione di chiusura, individua un area di bacino, attraverso una propria procedura per la determinazione del bacino idrologico, ma per i corsi d acqua di minore entità (mediamente per quelli con bacino inferiore a 10 kmq) il programma Al.To sovrastima le aree dei bacini. Nel presente studio pertanto le superfici dei bacini imbriferi sono state ricalcolate in base alla cartografia CTR 1:10 000, allo scopo di correggere eventuali errori derivanti dalla definizione della griglia del modello AlTo. Le aree così ottenute e riportate nella tabella sottostante sono state poi reinserite nella routine di calcolo del software Al.To Borro dell Ardigiana Borro del Conia Borro dell Alberaccio Borro di Casanova Superficie bacino (kmq) Tabella 2 Riepilogo delle superfici dei bacini calcolate da cartografia Nell immagine seguente sono riportati i bacini idrografici individuati da cartografia (estratte dalla tavola allegata). 1 La Regionalizzazione delle portate di piena (PIN, 1997) ha prodotto uno strumento che permette la determinazione delle portate al colmo e del corrispondente tempo di ritorno, per una sezione generica del reticolo idrografico naturale toscano. La stima è condotta attraverso una modellazione afflussi-deflussi basata sull idrogramma istantaneo unitario di tipo geomorfologico (GIUH). La modellazione si basa sull analisi statistica delle caratteristiche pluviometriche locali e sulla stima dell intercettazione iniziale e delle perdite per infiltrazione. Infine, determinando la durata di pioggia che massimizza, per un assegnato tempo di ritorno, la portata al colmo, sono individuabili gli idrogrammi di piena per ogni sezione di verifica. Infine, determinando la durata di pioggia che massimizza, per un assegnato tempo di ritorno, la portata al colmo, sono individuabili gli idrogrammi di piena per ogni sezione di verifica. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 8

10 Figura 4 Bacini idrografici borri con evidenziate le zone di intersezione con il tracciato della pista ciclo-pedonale Gli scenari idrologici di interesse Nelle verifiche allo stato attuale è stato fatto riferimento agli eventi con tempo di ritorno duecentennale, centennale e trentennale. Per dimensionare le opere di attraversamento della pista ciclabile e al fine di verificare il non aggravio rispetto allo stato attuale è stato fatto riferimento agli eventi con tempo di ritorno duecentennale Risultati della modellazione idrologica Nella tabella seguente si riportano i picchi di piena ricavati: Corso d acqua Tr 200 anni Tr 100 anni Tr 30 anni Borro dell Ardigiana 13.7 mc/s 11.9 mc/s 9.2 mc/s Borro del Conia 12.6 mc/s 10.9 mc/s 8.4 mc/s Borro dell Alberaccio 4.0 mc/s 3.5 mc/s 2.6 mc/s Borro di Casanova 8.5 mc/s 7.5 mc/s 5.7 mc/s Tabella 3 Picchi di piena Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 9

11 Nelle immagini seguenti si riportano i grafici degli idrogrammi di piena ottenuti come descritto in precedenza: BORRO DELL'ARDIGIANA - Tp critico mc/s Tr200 Tr100 Tr ore Figura 5 Idrogrammi di piena borro dell Ardigiana per Tp critico BORRO DEL CONIA - Tp critico mc/s Tr200 Tr100 Tr ore Figura 6 Idrogrammi di piena borro del Conia per Tp critico Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 10

12 BORRO DELL'ALBERACCIO - Tp critico mc/s Tr200 Tr100 Tr ore Figura 7 Idrogrammi di piena borro dell Alberaccio per Tp critico BORRO DI CASANOVA - Tp critico mc/s Tr200 Tr100 Tr ore Figura 8 Idrogrammi di piena borro di Casanova per Tp critico La condizione di valle assunta nelle verifiche è quella di pendenza di moto uniforme ricavata dal profilo. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 11

13 4. STUDIO IDRAULICO 4.1. Modellazione idraulica attraverso il software Hec-ras Il modello di moto vario utilizzato nelle simulazioni La modellazione idraulica è stata effettuata in moto vario attraverso il software Hec-Ras (River Analysis System) versione 4.1 sviluppata dall U.S. Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center. Di seguito si riportano alcune delle caratteristiche di base del modello in moto vario. Il sistema di equazioni implementato in Hec-ras per le simulazioni in moto vario è capace di riscostruire i profili idraulici attraverso una rete di canali aperti. Le equazioni del solutore in moto vario sono state adattate dal modello UNET del Dr. Robert L. Barkau (Barkau, 1992 and HEC, 1997). I calcoli idraulici per sezioni, ponti, culvert e altre strutture idrauliche che sono stati sviluppati nel modulo in moto permanente sono stati incorporati nel modulo in moto vario. Inoltre, la componente in moto vario ha la capacità di modellare aree/casse di espansione e le connessioni idrauliche tra alveo e casse e tra cassa e cassa. Vengono di seguito descritte brevemente le principali caratteristiche del programma di calcolo automatico impiegato per la determinazione del profilo della corrente a pelo libero Equazioni di base per la modellazione in moto vario Le leggi fisiche che governano il flusso in un corso d acqua sono: 1. il principio di conservazione della massa (Legge di continuità); 2. il principio di conservazione del momento. Queste leggi sono espresse matematicamente nella forma di equazioni alle differenze finite. Il modello risolve il problema dell individuazione del livello del pelo libero della corrente in un assegnata sezione, nelle seguenti ipotesi: - il flusso è monodimensionale; - le pendenze del fondo sono inferiori al 10 %. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 12

14 Figura 9 Portata nel canale e nelle aree golenali Nella figura precedente sono rappresentate le caratteristiche bidimensionali dell interazione tra il canale e il flusso all interno delle aree golenali. Quando il livello nel canale si alza l acqua si sposta lateralmente via dal canale, inondando le aree allagabili e riempiendo eventuali casse di espansione. Quando l altezza d acqua aumenta, le aree golenali iniziano a convogliare l acqua verso valle generalmente seguendo un percorso più corto rispetto a quello del canale principale, soprattutto in caso di corsi d acqua naturali. Quando infine decresce il livello nel fiume, l acqua rientra nel canale principale e si ha in esso un aumento di portata. Poiché la direzione principale del flusso è orientata lungo il canale, questo flusso bidimensionale può spesso essere accuratamente approssimato con una rappresentazione monodimensionale. Le aree di esondazione possono essere ben modellate con casse di espansione che scambiano portata con il canale. Il flusso nelle aree golenali può essere ben approssimato come il flusso attraverso un canale separato. Il problema del rapporto tra alveo e aree allagabili si può risolvere in differenti modi a seconda del tipo di corso d acqua studiato, in relazione alle sue dimensioni, alla presenza di arginature e alla presenza di aree confinate (ad esempio da argini e infrastrutture) che possono essere modellate con casse di espansione. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 13

15 Condizioni al contorno del modello in moto vario Per ogni tratto fluviale si considerano N nodi di calcolo, che generano N-1 tratti di calcolo. Per questi tratti si possono scrivere 2N-2 equazioni alle differenze finite. Poichè ci sono 2N incognite (e cioè ΔQ e Δz per ogni nodo), sono necessarie 2 ulteriori equazioni. Queste equazioni sono fornite dalle condizioni al contorno per ogni tratto fluviale, che nel caso di corrente subcritica (lenta) sono necessarie a monte e a valle del tratto, mentre per corrente supercritica (veloce) sono richieste solo a monte del tratto. Condizioni al contorno di monte: a monte del tratto fluviale la condizione al contorno è costituita dall idrogramma di piena. Condizioni al contorno di valle: a valle del tratto fluviale possono essere specificate 4 tipi di condizioni al contorno: - un idrogramma dei livelli di piena (usato quando il fiume sfocia in un mare governato dalle fluttuazioni di marea o in un lago o serbatoio del quale è nota l altezza d acqua nel tempo); - un idrogramma delle portate di piena (utile se si è in possesso di dati registrati di un evento di piena e si vuole calibrare il modello); - la curva di deflusso per una certa sezione (utile per descrivere cascate naturali o sfioratori delle dighe, da utilizzare con cautela e possibilmente molto a valle rispetto all area di studio in modo che i livelli del pelo libero nell area di studio non ne vengano troppo influenzati); - l altezza di moto uniforme proveniente dall equazione di Manning (poichè negli alvei naturali non sussistono le condizioni di moto uniforme è necessario spostare a valle dell area di studio la condizione al contorno in modo da non avere influenze di questo dato sui livelli nelle sezioni di interesse) Condizioni iniziali del modello in moto vario Oltre alle condizioni al contorno, devono essere inserite come input delle condizioni iniziali, cioè quelle presenti all inizio della simulazione: si è ipotizzato che le aree di laminazione fossero vuota Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 14

16 all inizio della simulazione, inserendo quindi come livello d acqua nelle varie storage areas il livello minimo medio attuale Criteri di suddivisione della sezione La sezione idraulica del corso d'acqua viene rappresentata geometricamente per punti. All'interno di essa si distinguono in generale tre zone Figura 2 che, adottando la terminologia inglese, indichiamo con: main channel = M.CHA. (canale principale) left overbank = LO (golena sinistra) right overbank = RO (golena destra) Left channel Main Channel Right channel Figura 10 Schema fondamentale di suddivisione in sottosezioni In ciascun ambito (ma è possibile in generale assegnare differenti scabrezze ad ogni segmento della sezione) vengono definite le scabrezze del fondo, che poi vengono composte al fine di generare una scabrezza equivalente valida per l'intera sezione. Per ciascuna sottosezione si determina la capacità di deflusso (portata per unità di pendenza1/2) in moto uniforme: dove: K [m3/s] n [s/m1/3] K = ar n = capacità di deflusso nell'ambito; = scabrezza di Manning; 2 3 Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 15

17 r [m] a [m2] = raggio idraulico dell'ambito; = area della sezione bagnata dell'ambito. Il valore del coefficiente di Manning è stato assunto pari a 0.04, valore mediato tra alveo inciso e aree golenali Valutazione delle perdite di carico per attrito Le perdite di carico per attrito sono calcolate attraverso la formula LS f dove, S f è la pendenza d attrito media, pesata, del tratto, secondo la seguente formula: S f = Q1+ Q2 ( ) K + K 1 2 dove K1, K2 rappresentano le capacità di deflusso totali delle sezioni estreme Storage areas (aree di laminazione) L opzione storage areas permette di inserire nella geometria un area di laminazione, che tipicamente è un volume dove si accumula l acqua deviata dal corso d acqua principale. Le storage areas possono essere connesse a un corso d acqua attraverso un lateral weir, oppure a un altra storage areas tramite l elemento storage areas connection. Per descrivere l area di laminazione è necessario inserire l area e l altezza minima in caso di invasi prismatici, oppure la curva dei volumi, che fornisce ad ogni assegnato livello d acqua nell area di laminazione il relativo volume di invaso Lateral weir (sfioratore laterale) L opzione lateral weir permette di inserire nella geometria la connessione tra l alveo e l area/cassa di laminazione. E possibile inserire diverse tipologie di sfioratori laterali, sia a soglia fissa, che a soglia mobile. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 16

18 4.2. Scenari di verifica Come descritto nei paragrafi seguenti, dalle verifiche svolte allo stato attuale si evince come in tutti i corsi d acqua esaminati siano presenti attraversamenti o tratti tombati con luci insufficienti al deflusso anche della piena con tempo di ritorno trentennale. Pertanto la portata che allo stato attuale transita nelle aree d intervento, ovvero le zone dove i corsi d acqua intersecano la pista ciclopedonale di progetto, risulta laminata dall esondazioni che si verificano a monte ed è pertanto inferiore alla portata idrologica teorica. Tuttavia, su richiesta dell Ufficio Difesa del Suolo della Provincia di Firenze, il dimensionamento di tutti i nuovi manufatti è stato effettuato considerando la portata idrologica teorica, nell eventualità che in futuro i tratti a monte della nuova pista ciclo-pedonale vengano adeguati al transito di tale portata. Ovviamente nella fase transitoria, tra la realizzazione della pista e l eventuale adeguamento del tratto di monte di ciascun corso d acqua, la portata effettivamente in grado di arrivare al nuovo attraversamento risulterà inferiore a quella di progetto. Di conseguenza le verifiche idrauliche sui quattro corsi d acqua sono state svolte nelle seguenti condizioni geometriche: Verifica stato attuale (Tr 200, 100 e 30 anni) Verifica stato di progetto - Fase A (Tr 200 anni) Realizzazione della pista e dei relativi manufatti di attraversamento - ( tratto a monte invariato); Verifica stato di progetto Fase B (Tr 200 anni) Realizzazione della pista e dei relativi manufatti di attraversamento con sistemazione a monte del tratto di fosso esistente: (ipotizzando quindi l arrivo della portata idrologica con Tr=200 anni in prossimità dei manufatti di pertinenza della pista ciclabile). Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 17

19 4.3. Borro dell Ardigiana (o borro di Celle) Il modello geometrico La geometria del modello è stata implementata mediante l inserimento di 10 sezioni trasversali dell alveo, comprensive del tratto tombato di via Luca Landucci di circa 120 m di lunghezza. Sono state inseriti inoltre i seguenti 3 fronti d esondazione in destra idraulica: Nel tratto compreso tra la sezione 6 e la sezione 5; l acqua che tracima tende a defluire in direzione Est senza più rientrare in alveo. Nel tratto compreso tra la sezione 5 e la sezione 4; i volumi che esondano i prossimità della sez. 4 allagano l area definita Area_dx_sez.4, fino al muro di protezione dell abitato per poi rientrare in alveo più a valle. A valle del tratto tombato (sez. 1); i volumi che esondano scorrono sul piano di campagna fino a confluire nel fiume Sieve..16* * Borro_Ardigiana 4 Area_dx_sez4 4.4 B o r r o_a r d i g i a na 6 7 Figura 11 La geometria del modello idraulico del borro dell Ardigiana (Hec-Ras 4.1) Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 18

20 Analisi dei risultati allo stato attuale Il borro dell Ardigiana esonda in destra idraulica in prossimità della sezione 5 e i volumi in esubero scorrono sul terreno che pende verso est, di conseguenza le portate in arrivo tendono a dirigersi a sud del centro abitato per poi rientrare nella golena del fiume Sieve. La portata che prosegue a valle della sezione 4 non è comunque in grado di transitare all interno del tratto tombato; pertanto già nell evento trentennale si verifica sormonto del tombamento, l acqua scorrendo sopra il tratto tombato allaga i fabbricati esistenti. Nel tratto compreso tra la sezione di valle del tombamento e il tubo esistente alla sez. 0.4 (diam. 500 mm), presente pochi metri a monte della confluenza nel fiume Sieve, si verifica esondazione in destra idraulica con transito dei volumi in esubero verso la Sieve Analisi dei risultati allo stato di progetto Il tracciato della nuova pista ciclo-pedonale interseca il corso d acqua in corrispondenza del tubo esistente alla sez. 0.4 (diam. 500 mm), allo stato di progetto si prevede di sostituire tale attraversamento con uno scatolare di dimensioni 3.00 x 2.00 m (cfr. immagine seguente). Figura 12 Sezione schematica stato sovrapposto attraversamento L attraversamento è stato così dimensionato al fine di far transitare la massima portata idrologica con tempo di ritorno pari a 200 anni, ovvero 13.7 mc/s, con 1 metro di franco di sicurezza rispetto all intradosso dell attraversamento stesso. Per poter inserire uno scatolare di queste dimensioni occorre abbassare di circa 1.50 m il fondo alveo in corrispondenza dell attraversamento, pertanto è necessario realizzare una briglia nel tratto compreso tra l uscita del tratto tombato e la nuova pista ciclo-pedonale (cfr. tavola allegata). Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 19

21 Nell immagine seguente si riporta il confronto tra i profili allo stato attuale e allo stato di progetto nella fase A per l evento duecentennale, da cui si evince che l attraversamento di progetto non comporta aggravi in termini di battente del profilo idraulico. Si rimanda agli allegati idraulici per un maggior dettaglio dei risultati ottenuti. Golena della Sieve Tratto tombato Briglia di progetto Attraversamento di progetto Figura 13 Confronto profili battenti Tr200 anni stato attuale (verde) e stato di progetto fase A (blu), e stato sovrapposto fondo alveo stato attuale (magenta) e stato di progetto (nero) Nell immagine seguente si riporta il profilo duecentennale che si instaurerebbe allo stato di progetto nell ipotesi di sistemazione di tutto il tratto di monte (fase B), da cui si evince che l attraversamento di progetto garantisce il transito della portata idrologica massima con 1 m di franco di sicurezza rispetto all intradosso. Figura 14 Profilo battente Tr200 anni stato di progetto fase B Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 20

22 4.4. Borro del Conia Il modello geometrico La geometria del modello è stata implementata mediante l inserimento di 18 sezioni trasversali dell alveo, a partire da circa 50 m a monte dell attraversamento della S.S n 67 fino alla confluenza nel fiume Sieve, per una lunghezza complessiva di circa 250 m. Sono stati inseriti inoltre 2 fronti d esondazione uno in destra idraulica a monte dell attraversamento della strada sterrata, localizzato in corrispondenza della sezione 17, ed uno in sinistra idraulica nel tratto a monte dell attraversamento della S.S. N 67. Figura 15 La geometria del modello idraulico del borro del Conia (Hec-Ras 4.1) Analisi dei risultati allo stato attuale L attraversamento della strada sterrata (sez. 16.5) risulta insufficiente anche al transito della portata con tempo di ritorno trentennale, i volumi in esubero scorrono sul piano di campagna fino ad invadere la sede della strada statale. Le sezioni del tratto a valle sono in grado di contenere la portata che rimane nel corso d acqua (circa 4 mc/s), ad esclusione della passerella esistente in prossimità della confluenza nella Sieve, che viene sormontata anche per la portata laminata dalle esondazioni a monte. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 21

23 Analisi dei risultati allo stato di progetto Il tracciato della nuova pista ciclo-pedonale interseca il corso d acqua in corrispondenza della passerella esistente alla sez Allo stato di progetto si prevede di sostituire tale attraversamento con un guado costituito da tre tubi affiancati di diametro pari a 300 mm (cfr. immagine seguente). Figura 16 Sezione schematica stato sovrapposto guado di progetto L attraversamento è stato così dimensionato al fine di far transitare la portata idrologica massima con tempo di ritorno pari a 200 anni, ovvero 12.6 mc/s, con 0.5 m di franco di sicurezza rispetto al ciglio di sponda. Su richiesta dell Ufficio Difesa del Suolo della Provincia di Firenze il dimensionamento è stato effettuato cautelativamente considerando le tubazioni di magra occluse. Nell immagine seguente si riporta il confronto tra i profili duecentennali allo stato attuale e allo stato di progetto nella fase A, da cui si evince che l attraversamento di progetto non comporta aggravi in termini di battente del profilo idraulico. Si rimanda agli allegati idraulici per un maggior dettaglio dei risultati ottenuti. Golena della Sieve Guado di progetto Figura 17 Confronto profili battenti Tr200 anni stato attuale (blu) e stato di progetto fase A (verde) Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 22

24 Nell immagine seguente si riporta il battente duecentennale che si instaurerebbe alla sezione del guado allo stato di progetto nell ipotesi di sistemazione di tutto il tratto di monte (fase B), da cui si evince che l attraversamento di progetto garantisce il transito della portata idrologica massima con 0.5 m di franco di sicurezza rispetto al ciglio di sponda. Figura 18 Battente Tr200 anni stato di progetto fase B in corrispondenza del guado Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 23

25 4.5. Borro dell Alberaccio Il modello geometrico La geometria del modello è stata implementata mediante l inserimento di 16 sezioni trasversali dell alveo, a partire da circa 70 m a monte dell attraversamento della S.S n 67 fino alla confluenza nel fiume Sieve, per una lunghezza complessiva di circa 270 m. Sul borro sono presenti due lunghi tratti tombati, rispettivamente a monte e a valle dell attraversamento della linea ferroviaria, oltre ad una serie di altri attraversamenti costituiti da tubi di ridotte dimensioni presenti a monte della S.S. n 67. Sono stati inseriti inoltre 5 fronti d esondazione idraulicamente collegati ad una cella di ristagno denominata S.A._sx_monte_fer, localizzata a sud del corso d acqua compresa tra la S.S. n 67 e la linea ferroviaria (cfr. immagine seguente). Figura 19 La geometria del modello idraulico del borro dell Alberaccio (Hec-Ras 4.1) Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 24

26 Analisi dei risultati allo stato attuale Gli attraversamenti e i tratti tombati esistenti a monte della linea ferroviaria, non sono in grado di far transitare neppure la portata con tempo di ritorno trentennale: i volumi in esubero scorrono sul piano di campagna invadendo la sede della strada statale per poi confluire nella suddetta cella localizzata a sud. La portata che rimane nel corso d acqua (circa 0.6 mc/s) risulta in grado di transitare nel lungo tratto tombato (circa 100 m) esistente a sud della linea ferroviaria Analisi dei risultati allo stato di progetto Il tracciato della nuova pista ciclo-pedonale interseca il corso d acqua in prossimità dello sbocco nel fiume Sieve del tratto tombato esistente a sud della linea ferroviaria: allo stato di progetto si prevede di sostituire l ultimo tratto di tale tubazione con uno scatolare di dimensione 2.00 x 2.00 m (cfr. immagine seguente). Figura 20 Sezione schematica stato sovrapposto attraversamento di progetto L attraversamento è stato così dimensionato al fine di far transitare la portata idrologica massima con tempo di ritorno pari a 200 anni, ovvero 3.95 mc/s, con 1 m di franco di sicurezza rispetto all intradosso dello scatolare. Nell immagine seguente si riporta il confronto tra i profili allo stato attuale e allo stato di progetto nella fase A per l evento duecentennale, da cui si evince che l attraversamento di progetto non comporta aggravi in termini di battente del profilo idraulico. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 25

27 Si rimanda agli allegati idraulici per un maggior dettaglio dei risultati ottenuti. Golena della Sieve Attraversamento di progetto Tratto tombato esistente Attraversamento linea ferroviaria Figura 21 Confronto profili battenti Tr200 anni stato attuale (blu) e stato di progetto fase A (verde) Nell immagine seguente si riporta il profilo duecentennale che si instaurerebbe allo stato di progetto nell ipotesi di sistemazione di tutto il tratto di monte (fase B), da cui si evince che l attraversamento di progetto garantisce il transito della portata idrologica massima con 1 m di franco di sicurezza rispetto all intradosso. Figura 22 Profilo battente Tr200 anni stato di progetto fase B Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 26

28 4.6. Borro di Casanova Il modello geometrico La geometria del modello è stata implementata mediante l inserimento di 15 sezioni trasversali dell alveo, da circa 50 m a monte della S.S. n 67 fino alla confluenza nel fiume Sieve, per una lunghezza complessiva di circa 240 m. Sono stati inseriti inoltre 2 fronti d esondazione in destra e sinistra idraulica a monte della linea ferroviaria. Figura 23 La geometria del modello idraulico del borro di Casanova (Hec-Ras 4.1) Analisi dei risultati allo stato attuale Nel tratto a monte dell attraversamento della linea ferroviaria il borro di Casanova allo stato attuale risulta contenuto, mentre le criticità si concentrano in corrispondenza dell attraversamento ferroviario che risulta insufficiente al transito anche della portata con tempo di ritorno trentennale. I volumi in esubero sormontano il piano dei binari e in parte rientrano in alveo a valle dell attraversamento stesso e in parte vanno ad allagare il piano di campagna in sinistra idraulica a valle della ferrovia. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 27

29 Nel tratto del borro di Casanova a valle della linea ferroviaria la portata in arrivo risulta contenuta, ad eccezione dell attraversamento esistente immediatamente a monte della confluenza nel fiume Sieve che risulta insufficiente al transito della portata con tempo di ritorno maggiore di 30 anni Analisi dei risultati allo stato di progetto Il tracciato della nuova pista ciclo-pedonale interseca il corso d acqua in corrispondenza dell attraversamento esistente alla sez. 2.5 : allo stato di progetto si prevede di sostituire tale attraversamento con un guado costituito da tre tubi affiancati di diametro pari a 300 mm (cfr. immagine seguente). Figura 24 Sezione schematica stato sovrapposto guado di progetto L attraversamento così dimensionato è in grado di far transitare la portata idrologica massima con tempo di ritorno pari a 200 anni, ovvero 8.5 mc/s, con oltre 0.5 m di franco di sicurezza rispetto al ciglio di sponda. Su richiesta dell Ufficio Difesa del Suolo della Provincia di Firenze, il dimensionamento è stato effettuato cautelativamente con le tubazioni di magra occluse. Nell immagine seguente si riporta il confronto tra i profili allo stato attuale e allo stato di progetto nella fase A per l evento duecentennale, da cui si evince che l attraversamento di progetto non comporta aggravi in termini di battente del profilo idraulico. Si rimanda agli allegati idraulici per un maggior dettaglio dei risultati ottenuti. Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 28

30 Golena della Sieve Attraversamento esistente Guado di progetto Figura 25 Confronto profili battenti Tr200 anni stato attuale (verde) e stato di progetto fase A (blu) Nell immagine seguente si riporta il battente duecentennale che si instaurerebbe alla sezione del guado allo stato di progetto nell ipotesi di sistemazione di tutto il tratto di monte (fase B), da cui si evince che l attraversamento di progetto garantisce il transito della portata idrologica massima con oltre 0.5 m di franco di sicurezza rispetto al ciglio di sponda. Figura 26 Battente Tr200 anni stato di progetto fase B in corrispondenza del guado Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 29

31 5. CONCLUSIONI Il presente studio è stato svolto al fine di dimensionare gli attraversamenti di progetto della pista ciclo-pedonale nel parco fluviale lungo il fiume Sieve nel comune di Dicomano sui seguenti corsi d acqua: Borro dell Ardigiana Borro del Conia Borro dell Alberaccio Borro di Casanova Nel presente studio idrologico-idraulico per prima cosa sono stati calcolati gli idrogrammi di piena associati ad eventi con tempo di ritorno pari a 200, 100 e 30 anni ricavati mediante il software Al.To.2000 per ciascun corso d acqua. Gli idrogrammi sono poi stati inseriti come input di monte alle geometrie dei modelli di verifica allo stato attuale delle quattro aste fluviali, implementate sulla base dei rilievi di dettaglio eseguiti dallo scrivente. Dalle verifiche svolte allo stato attuale si evince come in tutti i corsi d acqua esaminati sono presenti attraversamenti o tratti tombati con luci insufficienti al deflusso anche della piena con tempo di ritorno trentennale. Allo stato di progetto si prevede di sostituire gli attraversamenti esistenti in prossimità della confluenza con il fiume Sieve sul borro dell Ardigiana, sul borro del Conia e sul borro di Casanova rispettivamente con uno scatolare di dimensione 3.00 x 2.00 (b x h) e con due guadi entrambi costituiti da tre tubi affiancati (diam.=300 mm). Relativamente al borro dell Alberaccio si prevede di sostituire l ultimo tratto del tombamento esistente a valle della linea ferroviaria con uno scatolare di dimensione 2.00 x 2.00 m. Su richiesta dell Ufficio Difesa del Suolo della Provincia di Firenze il dimensionamento di tutti i nuovi manufatti è stato effettuato considerando la portata idrologica nell eventualità che in futuro i tratti a monte della nuova pista ciclo-pedonale vengano adeguati al transito di tale portata. Per un maggior dettaglio dei risultati delle verifiche idrauliche svolte sui quattro corsi d acqua e dei particolari costruttivi degli attraversamenti di progetto si rimanda alle verifiche idrauliche e alle tavole allegate alla presente relazione. Il progettista: Ing. Galigani Enrico Relazione idrologico-idraulica IDROPROGETTI SRL via Masaccio 60 Firenze - idroprogetti@gmail.com 30