INDICE 1. PREMESSA... 2 2. VERIFICA IDRAULICA DELLO STATO DI FATTO... 3 3. VERIFICA IDRAULICA DELLO STATO DI PROGETTO... 11 4. CONLUSIONI... 17 APPENDICE A SEZIONI STATO DI FATTO IMPLEMENTATE NEL MODELLO IDRAULICO... 18 Data : 26/03/2012 Pag. I/19
1. PREMESSA La presente relazione contempla la verifica di compatibilità idraulica del Progetto per la realizzazione di una nuova pista ciclo-pedonale, con passerella sul Taglio Novissimo il località Porto Menai in Comune di Mira (VE). In generale, i problemi idraulici da prendere in considerazione per la costruzione di un ponte sopra un corso d acqua sono essenzialmente due. Il primo problema è quello di assicurare che il deflusso delle piene e dei corpi eventualmente trascinati avvenga in condizioni di sicurezza sia per il ponte che per i tratti del corso d acqua di monte e di valle interessati dall opera; il secondo problema riguarda la stabilità dell alveo che deve essere garantita nella sezione e nei tratti citati affinché sia a sua volta assicurata la stabilità delle opere di fondazione, delle spalle e delle eventuali pile intermedie. Nel caso in esame, dato che si tratta di una passerella dallo sviluppo contenuto, da un punto di vista meramente idraulico si è preso in considerazione tra i due problemi solamente il primo essendo quello di maggiore rilevanza; la valutazione specifica del secondo aspetto (stabilità dell alveo) viene in questa fase trascurata, ed eventualmente procrastinata ad una fase successiva di progettazione, in quanto sarebbero necessarie indagini specifiche al momento non disponibili. Le verifiche idrauliche riportate nella presente relazione sono state sviluppate mediante l utilizzo del software HEC-RAS dell Hydrologic Center (HEC), del Corpo degli Ingegneri dell Esercito degli Stati Uniti d America. HEC-RAS analizza reti di canali naturali ed artificiali, calcolando i profili del pelo libero basandosi su di un analisi a moto permanente e/o moto vario monodimensionale. Il programma è in grado di effettuare l analisi di più profili contemporaneamente, prevedendo la possibilità di inserire punti singolari (ponti, sottopassi, ecc.) e portate con vari tempi di ritorno, é possibile, inoltre, un loro confronto per sovrapposizione (es. stato attuale e modificato). Data : 26/03/2012 Pag. 2/19
2. VERIFICA IDRAULICA DELLO STATO DI FATTO La verifica idraulica dell interferenza tra la nuova passerella di progetto ed il regime di portate del Taglio Novissimo è stata condotta a partire dalla verifica (o anche taratura ) del modello idraulico utilizzato rispetto allo stato di fatto sia in termini geometrici che di portate. Per quanto riguarda la geometria del problema essa è stata determinata dal rilievo topografico allegato al progetto; si pone in evidenza come il rilievo topografico, il quale per ovvi motivi è stato eseguito solamente a terra, abbia il limite di non poter rappresentare con precisione la batimetria del fondale la quale è stata quindi solamente dedotta. Nello schema idraulico utilizzato, il tratto interessato dall intervento di cui era disponibile il rilievo è stato diviso in 5 sezione denominate da valle a monte 400, 300, 200, 100 e riportate in Figura 2. Figura 1 Sezioni utilizzate nel modello idraulico rappresentate in planimetria Data : 26/03/2012 Pag. 3/19
PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 400 301 299 203 197 100 Figura 2 Vista 3D dello stato di fatto implementato nel modello idraulico Data : 26/03/2012 Pag. 4/19
Le 4 sezioni così ricostruite sulla scorta del rilievo topografico sono state quindi implementate nel modello idraulico ottenendo lo schema tridimensionale riportato in Figura 2. Si osservi come la sezione denominata 200 in corrispondenza della quale ricadrebbe l asse del ponte esistente, nel modello idraulico per ragioni di algoritmo di calcolo è stata splittata in due sezioni tra loro contigue denominate 197 e 203 distanti tra loro 6 metri. Per lo stesso motivo anche la sezione 300 ove ricadrebbe la nuova passerella è stata splittata nelle sezioni 299 e 301 preposte a contenere al loro interno il nuovo manufatto. Le sezioni, rappresentate da monte verso valle, sono riportate in APPENDICE A. Per quanto riguarda la determinazione del regime di portate caratteristico del Taglio Novissimo, in assenza di analisi idrologiche ed idrauliche specifiche nella sezione di interesse, si è fatto riferimento a quanto riportato nel Quadro di riferimento conoscitivo relativo al territorio dei comuni della gronda lagunare per l applicazione delle Linee Guida ai sensi della L. 192/2004 redatto dal Magistrato alle Acque - Ufficio Tecnico per l Antinquinamento della Laguna di Venezia pubblicato nel giugno 2011. Le misure, avviate nell agosto 2000 (fatte salve due stazioni preesistenti), riguardano 12 stazioni: la statistica riassuntiva delle portate misurate è riportata nella seguente. Tabella 1 - Portate scaricate in laguna dai principali tributari [m 3 /s]. Statistiche riassuntive Elaborazioni su dati della rete di monitoraggio del Magistrato alle Acque. Data : 26/03/2012 Pag. 5/19
Sulla scorta di quanto riportato nella tabella sopra riportata, nel caso in esame è stato deciso di calibrare la verifica idraulica dell intervento di progetto nel campo delle portate compreso fra 30 m 3 /s e 50 m 3 /s. Dato il carattere artificiale ed destramente rettilineo del Taglio Novissimo, la verifica idraulica è stata condotta mediante uno schema di calcolo monodimensionale. Le analisi idrauliche condotte si limitano ad un indagine a moto permanente non essendo disponibile in questa fase un modello afflussi-deflussi che permetta un analisi a moto vario. Ciò premesso, i risultati ottenuti mediante l implementazione del modello idraulico allo stato di fatto vengono rappresentati graficamente nelle figure significative che seguono (Figura 3, Figura 4, Figura 5). I dati significati dell analisi idraulica nello stato di fatto vengono riassunti nella tabella che segue. STATO DI FATTO PORTATA (m 3 /s) 30 40 50 Quota idrometrica riferita al rilievo alla sezione del ponte esistente + 3,98 m + 4,54 m + 5,03 m Nello stato di fatto, quindi, la portata di 50 m 3 /s transita sotto l impalcato del ponte esistente alla quota di + 5,03 molto prossima alla quota all intradosso dell impalcato stesso (posto a quota circa + 5,14) ma senza andare un pressione. La portata media di 30 m3/s transita invece con un franco idraulico di 116 cm. Data : 26/03/2012 Pag. 6/19
6 PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 River = NUOVISSMO Reach = Mean RS = 200 BR PONTE_ESISTENTE.09.09.09 5 4 Elevation (m) 3 2 1 0-15 -10-5 0 5 10 15 Station (m) Figura 3 Sezione in corrispondenza del ponte esistente nello stato di fatto con Q = 30, 40, 50 m 3 /s Data : 26/03/2012 Pag. 7/19
6 5 PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 Legend WS PF 3 WS PF 2 WS PF 1 Ground 4 Elevation (m) 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 Main Channel Distance (m) Figura 4 Profilo idraulico nello stato di fatto con Q = 30, 40, 50 m 3 /s Data : 26/03/2012 Pag. 8/19
PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 400 301 299 203 197 100 Figura 5 Profilo idraulico in 3D nello stato di fatto con Q = 30, 40, 50 m 3 /s Data : 26/03/2012 Pag. 10/19
3. VERIFICA IDRAULICA DELLO STATO DI PROGETTO La verifica idraulica dello stato di progetto è stata eseguita sulla scorta delle valutazioni effettuate nella taratura del modello nello stato di fatto riportata nel capitolo precedente. Sono state usate sempre le stesse sezioni denominate 100, 197, 203, 299, 301 e 400 con l aggiunta della sezione della passerella riportata in Figura 8. Ciò premesso, i risultati ottenuti mediante l implementazione del modello idraulico allo stato di progetto vengono rappresentati graficamente nelle figure significative che seguono (Figura 8, Figura 9, Figura 10). I dati significati dell analisi idraulica nello stato di fatto vengono riassunti nella tabella che segue. STATO DI PROGETTO PORTATA (m 3 /s) 30 40 50 Quota idrometrica riferita al rilievo alla sezione del ponte esistente + 3,98 + 4,54 + 5,03 Quota idrometrica riferita al rilievo alla sezione della nuova passerella + 4,02 m + 4,58 m + 5,07 m Come si evince dalla tabella sopra riportata la quota idrometrica alla sezione del ponte esistente con l inserimento della nuova passerella è rimasta invariata; ciò significa che la sezione ove ricade il ponte esistente, da un punto di vista idraulico, non è influenzata da ciò che accade nella sezione più a monte ove ricade la nuova passerella. Da un punto di vista scientifico ciò si spiega mediante la teoria delle correnti subcritiche (anche chiamate correnti lente); in idraulica una corrente si definisce come subcritica quando è generalmente caratterizzata da un numero di FROUDE < 1. Tralasciando in questa sede la definizione del numero di FROUDE, si riporta nel grafico che segue (Figura 6) l andamento del numero di FROUDE lungo il tratto di canale analizzato per le portate di 30, 40 e 50 m 3 /s. Come si puo vedere, indipendentemente dalla portata e dalla sezione, il numero di FROUDE rimane sempre inferiore di 1: quindi la corrente si puo evidentemente definire come generalmente sub-critica. Data : 26/03/2012 Pag. 11/19
0.18 0.16 0.14 Froude # Chl 0.12 0.10 0.08 0 20 40 60 80 100 Main Channel Distance (m) Figura 6 Numero di FROUDE nello stato di progetto lungo il tratto di canale analizzato per le portare di 30, 40 50 m 3 /s Quanto una corrente è generalmente subcritica lungo un tratto di canale, il relativo profilo idraulico è comandato da valle verso monte; ciò significa che la quota idrometrica che si instaura in una sezione di tale tratto è determinata esclusivamente da ciò che accade a valle di essa e non da ciò che avviene a monte. Nel caso in esame, quindi, la nuova passerella inserita a monte del ponte esistente non puo influenzare la quota idrometrica che si instaura in corrispondenza del ponte esistente posto piu a valle. Nello stato di fatto, quindi, la portata di 50 m 3 /s transita sotto l impalcato del ponte esistente alla quota di + 5,03 molto prossima alla quota all intradosso dell impalcato stesso (posto a quota circa + 5,14) ma senza andare un pressione. La portata media di 30 m 3 /s transita invece con un franco idraulico di 116 cm. Come si evince dalla Figura 8, vi è da segnalare come la portata di 50 m 3 /s transiti anche in corrispondenza della nuova passerella totalmente a pelo libero (senza andare in pressione) alla quota di + 5,07 m dato che l intradosso della passerella stessa è posto ad una quota variabile tra +5,73 m ed un minimo di + 5,07 m. Data : 26/03/2012 Pag. 12/19
PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Progetto 26/03/2012 400 299 301 203 197 100 Figura 7 Vista 3D dello stato di progetto implementato nel modello idraulico Data : 26/03/2012 Pag. 13/19
PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Progetto 26/03/2012 River = NUOVISSMO Reach = Mean RS = 300 BR 7 Legend WS PF 3 6 WS PF 2 WS PF 1 Ground Ineff Bank Sta 5 4 Elevation (m) 3 2 1 0-15 -10-5 0 5 10 15 Station (m) Figura 8 Sezione in corrispondenza della nuova passerella nello stato di progetto con Q = 30, 40, 50 m 3 /s Data : 26/03/2012 Pag. 14/19
6 5 PASSERELLA_MENAI Plan: Plan 03 24/03/2012 Legend WS PF 3 WS PF 2 WS PF 1 Ground 4 Elevation (m) 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 Main Channel Distance (m) Figura 9 Profilo idraulico nello stato di progetto con Q = 30, 40, 50 m 3 /s Data : 26/03/2012 Pag. 15/19
PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Progetto 26/03/2012 400 299 301 203 197 100 Figura 10 Profilo idraulico in 3D nello stato di progetto con Q = 30, 40, 50 m 3 /s Data : 26/03/2012 Pag. 16/19
4. CONLUSIONI La verifica idraulica condotta e riportata nella presente relazione ha dimostrato come l inserimento della nuova passerella a monte del ponte esistente non puo determinare una variazione dei livelli idrometrici caratteristici della sezione ove ricade il ponte stesso. Questa considerazione si deduce direttamente dalla dimostrazione scientifica che la corrente, nel tratto di canale analizzato, è generalmente subcritica, cioè è caratterizzata da un numero di FROUDE sempre inferiore di 1 al variare del campo delle portate analizzato ed in ogni sezione. Quindi l inserimento della nuova passerella puo generare una variazione dei profili idraulici solamente nel tratto del Taglio Novissimo ad essa a monte: le analisi condotte hanno comunque dimostrato come anche nel tratto a monte della passerella le variazioni idrometriche derivanti dal nuovo manufatto siano trascurabili. Il campo di portate analizzato nella presente relazione compreso fra i 30 m 3 /s ed i 50 m 3 /s, in assenza di analisi idrologiche ed idrauliche specifiche nella sezione di interesse, è stato selezionato sulla scorta di quanto riportato nel Quadro di riferimento conoscitivo relativo al territorio dei comuni della gronda lagunare per l applicazione delle Linee Guida ai sensi della L. 192/2004 redatto dal Magistrato alle Acque - Ufficio Tecnico per l Antinquinamento della Laguna di Venezia pubblicato nel giugno 2011. Anche se nella pubblicazione citata la portata massima per il Taglio Novissimo è stata fissata in 30 m 3 /s, nel presente studio si è ritenuto di indagare i profili idraulici fino a portate di 50 m 3 /s al fine di tenere conto di eventuali maggiori futuri carichi cui potrebbe essere chiamato a ricevere il Taglio Novissimo essendo esso un canale artificiale a portata regolata. Si tenga conto che con la portata di 50 m 3 /s il canale risulterebbe molto prossimo all esondazione quindi è da escludersi che sia chiamato a ricevere portare significativamente superiori a questa. Vi sono infine le seguenti importanti considerazioni di cui tenere positivamente conto: al disotto della nuova passerella è possibile il transito di una portata fino 50 m 3 /s totalmente a pelo libero (senza andare in pressione) alla quota di + 5,07 m in quanto l intradosso della passerella stessa è posto ad una quota variabile tra +5,73 m ed un minimo di + 5,07 m; l intradosso della passerella di progetto è correttamente impostato ad un quota media di + 5.40 m la quale permette un franco abbondantemente superiore ad 1,00 m rispetto alla quota di + 4,02 m cui transita la portata massima di 30 m 3 /s IL PROGETTISTA ing. Antonio Vecchiato Data : 26/03/2012 Pag. 17/19
RELAZIONE DI VERIFICA IDRAULICA APPENDICE A SEZIONI STATO DI FATTO IMPLEMENTATE NEL MODELLO IDRAULICO PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 River = NUOVISSMO Reach = Mean RS = 100 Valle 6.09.09.09 Legend Ground Bank Sta 5 4 Elevation (m) 3 2 1 0-30 -20-10 0 10 20 Station (m) Sezione iniziale di monte (Sez. 400) PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 River = NUOVISSMO Reach = Mean RS = 301 Passerella_Monte 6.09.09.09 Legend Ground Bank Sta 5 4 Elevation (m) 3 2 1 0-15 -10-5 0 5 10 15 Station (m) Sezione ove ricade passerella (Sez. 299-301) Data : 26/03/2012 Pag. 18/19
RELAZIONE DI VERIFICA IDRAULICA 6 PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 River = NUOVISSMO Reach = Mean RS = 200 BR PONTE_ESISTENTE.09.09.09 Legend Ground Ineff Bank Sta 5 4 Elevation (m) 3 2 1 0-15 -10-5 0 5 10 15 20 Station (m) Sezione ponte esistente (Sez. 197 203) PASSERELLA_MENAI Plan: Stato_Fatto 24/03/2012 River = NUOVISSMO Reach = Mean RS = 400 Monte 6.09.09.09 Legend Ground Bank Sta 5 4 Elevation (m) 3 2 1 0-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 Station (m) Sezione finale di valle (Sez. 100) Data : 26/03/2012 Pag. 19/19