Interventi strutturali alla scala di bacino: il caso Seveso

Giornata di studio: progettazione idraulica per una smart City Alessandro Paoletti ETATEC STUDIO PAOLETTI - CSDU - già Politecnico di Milano 11 dicembre 2015 Aula Consiliare di Ingegneria Università degli Studi di Brescia

OGGETTO INTERVENTO verso un Drenaggio Urbano Sostenibile A causa dei cambiamenti climatici e dell incessante aumento delle aree urbanizzate le insufficienze idrauliche e gli impatti di tipo ambientale sono sempre più pronunciati ed intollerabili per il contesto civile (perdita degli ecosistemi fluviali, allagamenti, danni ingenti a beni pubblici e privati, interruzioni della normale vita civile, talvolta anche perdita di vite umane). Sono oggi necessarie nuove strategie di drenaggio urbano sostenibile (SUDs) che adottano configurazioni degli ambienti urbani e delle relative strutture idrauliche atte alla riduzione a monte dei deflussi meteorici, mediante politiche urbanistiche verdi di incremento delle capacità diffuse di laminazione ed infiltrazione delle acque meteoriche. Le politiche europee incentivano tali strategie (EU communication 2013 on Green Infrastructures, normativa nazionale e alcune normative regionali). Il «Progetto Seveso» 2013-2015 dell Agenzia Interregionale per il Po (AIPO) è impostato secondo le suddette strategie. La diffusione fino alla scala locale delle misure di controllo delle acque meteoriche (Invarianza idraulica) sviluppa nella cittadinanza la cultura e il senso della responsabilità condivisa idraulica e ambientale del territorio e la percezione del rischio idraulico residuo negli eventi più intensi. 2

CONTENUTI TECNICI Allagamenti bacino Lambro - Seveso - Olona Il Seveso e l acqua alta a Milano A Milano dal 1976 si sono avute 104 esondazioni del T. Seveso (in media 2.7 all anno). Dal 2000 si sono verificate 44 esondazioni (in media circa 3 all anno) Dal 2010 si sono verificate 20 esondazioni (in media oltre 4 all anno) e precisamente: Anno 2010: 03/05, 14/05, 23/07, 05/08, 12/08, 18/09, 01/11, 16/11 Anno 2011: 27/05, 06/08 Anno 2012: 12/09 Anno 2013: 23/10 Anno 2014: 25/06, 08/07, 26/07, 29/07, 03/08, 20/08, 12/11, 15-16/11 L acqua alta a Milano 3

CONTENUTI TECNICI Allagamenti bacino Lambro - Seveso - Olona Monza. Esondazioni Lambro (T = 10-20 anni) Milano. Esondazioni Seveso (T << 1 anno) 4

Gli allagamenti dei territori urbani CONTENUTI TECNICI Le strategie di controllo dei fenomeni di piena considerano unitariamente l insieme delle due categorie di criticità, presenti o separatamente o congiuntamente: le pieneurbane dovute alla limitata capacità idraulica (trasporto e invaso) delle reti fognarie (dimensionamenti per T = 2-10 anni) le pienefluvialidovute alla limitata capacità idraulica (trasporto e invaso) dei corsi d acqua rispetto ai deflussi urbani scaricati. 5

La gestione delle acque di pioggia Aspetti idraulici a scala urbana I modelli duali di simulazione a base fisica abbinati a sistemi GIS per verifica e gestione delle reti e delle aree urbane. da L. Fuchs: Acqua e Città 2011, Venezia Depuratore Scarico Idrogrammi di piena scaricati nel ricettore bacino naturale bacino urbano 6

La gestione delle acque di pioggia Aspetti idraulici a scala urbana I modelli duali di simulazione a base fisica abbinati a sistemi GIS per verifica e gestione delle reti e delle aree urbane. Mappa degli allagamenti per T = 2, 10, 50, 100 anni Mappe di rischio per T = 2, 10, 50, 100 anni allagamenti altezza idrica H di deflusso superficiale velocità V di deflusso superficiale T = 2 anni T = 10 anni T = 50 anni T = 100 anni 7

SCENARI DI PROGETTO DELLE RETI FOGNARIE: BMP, Inv. idraulica Attuale T = 2 anni V all. = 2400 mc Q scar. = 11.0 mc/s Attuale T = 10 anni V all. = 20000 mc Q scar. = 15.1 mc/s Volumi allagamento (m 3 ) Attuale T = 50 anni V all. = 42400 mc Q scar. = 17.3 mc/s Attuale T = 100 anni V all. = 52800 mc Q scar. = 18.2 mc/s 8

SCENARI DI PROGETTO DELLE RETI FOGNARIE: BMP, Inv. idraulica Attuale T = 2 anni V all. = 2400 mc Q scar. = 11.0 mc/s Attuale T = 2 anni Inv. Idr. 20 % V all. = 900 mc Q scar. = 9.7 mc/s Volumi allagamento (m 3 ) Progetto T = 2 anni V all. = 0 mc Q scar. = 9.3 mc/s Progetto T = 2 anni Inv. Idr. 20 % V all. = 0 mc Q scar. = 6.8 mc/s 9

SCENARI DI PROGETTO DELLE RETI FOGNARIE: BMP, Inv. idraulica La portata al colmo scaricata nel ricettore si riduce poco, per tutti i tempi di ritorno considerati. 13

SCENARI DI PROGETTO DELLE RETI FOGNARIE: BMP, Inv. idraulica Il volume idrico scaricato nel ricettore si riduce con la percentuale di riduzione dell impermeabilizzazione, per tutti i tempi di ritorno considerati. 14

SCENARI DI PROGETTO DELLE RETI FOGNARIE: BMP, Inv. idraulica Il volume delle esondazioni aumenta molto con il tempo di ritorno; si riduce sensibilmente, con la riduzione dell impermeabilizzazione. 15

Le strategie di drenaggio urbano sostenibile Le modellazioni idrodinamiche fisicamente basate, estese congiuntamente alle aree urbane e al sistema ricettore, consentono una rappresentazione idraulica unitaria per una pianificazione del rischio idraulico e degli interventi sia interni ai centri urbani sia lungo il reticolo idrografico ricettore. I piani del rischio idraulico urbano devono comprendere: le misure strutturali e non strutturali di controllo per eventi fino a tempi di ritorno di 50 anni (100 anni per la verifica del franco residuo) le misure di protezione civile per le aree comunque soggette a rischio residuo per eventi ancora più straordinari (partecipazione pubblica del rischio idraulico). Le nuove normative, vigenti o in corso di adozione, prevedono (es. Regioni Veneto, Emilia Romagna, Lombardia): il rispetto del principio dell INVARIANZA IDRAULICA per tutte le nuove edificazioni o ricostruzioni in aree a rischio idraulico (impatto idraulico zero per tali aree) la progressiva riconfigurazione dell esistente per il contenimento degli impatti attuali. 16

Le strategie di drenaggio urbano sostenibile Misure da applicare nelle aree urbane di zone regionali ad elevato livello di rischio idraulico: separazione delle acque meteoriche afferenti a tetti e coperture non suscettibili di inquinamento e loro scarico prevalentemente in recapiti superficiali o suolo/sottosuolo, ove compatibile valore limite ammissibile allo scarico in fognatura pubblica 10 l/s x ha valore limite ammissibile allo scarico delle reti pubbliche nei ricettori o nelle reti di valle 20/40 l/s x ha imp tempo di ritorno di dimensionamento T = 10 anni per le fognature pubbliche T = 50 anni per gli interventi locali di invarianza idraulica (con verifica a 100 anni del franco residuo) 17

Autorità di Bacino del fiume Po. Studio di fattibilità della sistemazione idraulica dei corsi d'acqua del nord Milano (2004) 18

Strategie dell Autorità di Bacino del Po e di Regione Lombardia Strategia proposta nel 1938: decapitazione delle onde di piena con scolmatori delle acque verso altri ricettori Strategie adottate dall Autorità di Bacino e da Regione Lombardia: laminazione delle piene e non scolmatori di piena, non essendo possibile trasferire le criticità da un corso d acqua ad un altro strategie, anche non strutturali, di DRENAGGIO URBANO SOSTENIBILE mediante infiltrazioni e laminazioni diffuse per: riduzione a monte dei deflussi meteorici urbani riduzione a monte dei carichi inquinanti delle acque meteoriche urbane strategie urbanistiche verdi (Commissione UE 2013 sulle GREEN INFRASTRUCTURES ) Contratti di Fiume e Piani d Area per conseguire in modo condiviso un corridoio fluviale multifunzionale, una infrastruttura verde-blu, ambito prioritario di valorizzazione delle risorse idriche e di riqualificazione del sistema ambientale e territoriale. 19

Autorità di bacino del F. Po. Studio di fattibilità 2004 Controllo delle piene nel bacino idrografico Lambro Seveso CONTENUTI Olona TECNICI Monza. Esondazioni Lambro (T = 10-20 anni) Sup. totale bacino Lambro-Olona fino al Po 2'490 km 2 Sup. urbana bacino Lambro-Olona fino al Po 722 km 2 (29%) Milano. Esondazioni Seveso (T << 1 anno) Sup. totale bacino Lambro-Olona fino a Milano 1'770 km 2 Sup. urbana bacino Lambro-Olona fino a Milano 640 km 2 (36%) Interventi programmati di laminazione fluviale: n. aree di laminazione 33 volume complessivo 20'000'000 m 3 20

Il controllo delle piene nel bacino del T. Seveso (AIPO - progettazioni 2013-2015) La pianificazione del controllo delle piene del bacino T. Seveso fino all ingresso nel tratto intubato di Milano Superficie totale bacino: 226 kmq di cui urbanizzata: 100 kmq (44%) Lunghezza asta fluviale fino a Milano: Lunghezza asta fluviale fino alla presa del C.S.N.O: Sottobacini di calcolo modello idrologico: 33 39 km 32 km Sezioni di calcolo modello idraulico: 570 Nelle aree urbanizzate, per un evento T = 100 anni, si formano allagamenti per 782'000 m³ di invaso massimo, mentre i volumi scaricati nel T. Seveso assommano a circa 2'000'000 m³ Interventi di laminazione fluviale programmati lungo il T. Seveso: invaso totale: 4.4 Mm3 = 440 m 3 /ha urb = 44 mm Interventi di laminazione urbana ai sensi del PTUA regionale (Q lim = 20/40 l/s/ha imp ) MILANO 21

nodo di Palazzolo Seveso C.S.N.O. Il Seveso e Milano Obiettivo a valle del nodo di Palazzolo: portata (T = 100 anni) = 0 (paratoia chiusa in piena) per T = 100 anni Q attuale = 150 m 3 /s Q progetto = 60 m 3 /s Seveso Paratoia chiusa in piena Q progetto = 0 m 3 /s Canale Scolmatore Nord Ovest (C.S.N.O.) T. Seveso MILANO 22

AIPO -Agenzia Interregionale per il Po Progetti 2013-2015 delle aree di laminazione lungo il F. Seveso Aree golenali di Vertemate con Minoprio, Cermenate e Cantù Volume invaso 542.000 m 3 Le aree di laminazione del Seveso e del CSNO e il loro progressivo effetto di laminazione della piena centennale (Modello idrodinamico DHI MIKE 11) Area laminazione di Senago Volume invaso 810.000 m 3 nodo di Palazzolo Seveso C.S.N.O. Area laminazione di Lentate sul Seveso Volume invaso 808.000 m 3 Area laminazione di Varedo e Paderno Dugnano Volume invaso 2.200.000 m 3 F. Seveso

Le multi-finalità delle aree di laminazione CONTENUTI TECNICI CONTROLLO PIENE in passato CONTROLLO PIENE PAESAGGIO, RICREAZIONE, ALTRI USI CONTROLLO PIENE PAESAGGIO, RICREAZIONE, ALTRI USI CONTROLLO QUALITA ACQUA E SUOLO CONTROLLO PIENE PAESAGGIO, RICREAZIONE, ALTRI USI CONTROLLO QUALITA ACQUA E SUOLO PIOGGE = RISORSA ( RAINWATER HARVESTING") oggi RICARICA FALDE RIUTILIZZAZIONE: Il progressivo sviluppo delle finalità degli invasi di laminazione [Walesh, 1989; USEPA, 1999] SERVIZI IGIENICI MANUTENZIONE STRADE IRRIGAZIONE URBANA IRRIGAZIONE AGRICOLA INDUSTRIALE Le aree di laminazione, progettate per il controllo delle piene, rappresentano oggi l occasione per ripensare il rapporto tra i diversi elementi che caratterizzano il territorio e per valorizzare il paesaggio urbano o rurale. In aderenza ai principi espressi da: EU Communication2013 on GREEN INFRASTRUCTURES (http://ec.europa.eu/environment/nature /ecosystems/) 24

VASCHE DI LAMINAZIONE DEL TORRENTE LURA ESEMPI VIRTUOSI Il sistema delle vasche Masterplan strategico 25

VASCA DI LAMINAZIONE DI LENTATE SUL SEVESO UNA NUOVA INFRASTRUTTURA VERDE-BLU PER LA TUTELA ATTIVA DI UN PAESAGGIO PRODUTTIVO Masterplan strategico Il sistema delle vasche 26

VASCA DI LAMINAZIONE DI VAREDO, PADERNO D., LIMBIATE VERSO IL GRANDE PARCO DELL ACQUA Masterplan strategico Il sistema delle vasche 27

VASCHE DI LAMINAZIONE DI SENAGO NUOVE INFRASTRUTTURE DI TUTELA ATTIVA PER PAESAGGI VIVI E MULTIFUNZIONALI Masterplan strategico Il sistema delle vasche 28

PROGETTO DEFINITIVO AREA LAMINAZIONE SENAGO Volume di invaso: 810'000 m 3, suddiviso in n. 3 settori in serie, caratterizzati dai seguenti volumi: I settore: 50'000 m 3 ; II settore: 495'000 m 3 ; III settore: 265'000 m 3 ; Superficie di invaso alla quota di massima regolazione: 114 200 m 2, di cui: I settore: 18 300 m 2 ; II settore: 60 900 m 2 ; III settore: 35'000 m 2 ; Quota di fondo degli invasi di laminazione: I settore: 155.6 m s.m.; II settore: 149.0 m s.m.; III settore: 149.0 m s.m.. Quota di massima regolazione: I e II settore: 159.0 m s.m.; III settore: 159.25 m s.m.; Quota di massimo invaso: con II settore attivo: 159.7 m s.m.; senza II settore: 160.0 m s.m.; Quota di coronamento argini perimetrali: I settore: 162.20 m s.m.; II e III settore: 161.80 m s.m.. 29

PROGETTO DEFINITIVO AREA LAMINAZIONE SENAGO Corsi d acqua che alimentano l invaso: T. Seveso (attraverso il CSNO), T. Garbogera e T. Pudiga; Ricettore finale delle acque laminate: CSNO Portata al colmo sfiorata nell invaso con riferimento ad un tempo di ritorno pari a 100 anni: dal T. Seveso attraverso il CSNO: 35 m 3 /s; dal T. Garbogera: 5 m 3 /s; dal T. Pudiga: 18 m 3 /s; Portata massima del sistema di scarico: 5 m 3 /s; Portata media del sistema di scarico: 4.2 m 3 /s; Tempo di svuotamento dell invaso: 64 ore (2.4 giorni); Modalità di svuotamento dell invaso: a gravità (da quota 159.0 m s.m. a quota 155.5 m s.m.) e per pompaggio (da quota 155.5 m s.m. a quota 149.0 m s.m.): I settore: 50'000 m 3 a gravità; II settore: 200'000 m 3 a gravità e 295'000 m 3 per pompaggio; III settore: 115'000 m 3 a gravità e 150'000 m 3 per pompaggio Stazione sollevamento: n. 4+1 idrovore sommergibili: Portata: 1220 l/s Prevalenza: 6 m Potenza nominale: 125 kw Inclinazione delle sponde: 1:2.5 30

AREA LAMINAZIONE SENAGO: fase di riempimento 1. Se Q CSNO > 25 30 m 3 /s sfioro e invaso nel primo settore dell area di laminazione 2. Se 50 000< V < 545 000 m 3 sfioro e invaso nel secondo settore dell area di laminazione 3. Se 545 000< V < 810 000 m 3 sfioro e invaso nel terzo settore dell area di laminazione 4. Se V > 810 000 m 3 regolazione a Palazzolo per Q CSNO < = 25 30 m 3 /s 31

AREA LAMINAZIONE SENAGO: fase di riempimento 32

AREA LAMINAZIONE SENAGO: fase di svuotamento 1. Svuotamento a gravità del primo settore dell area di laminazione 3.5 ore 2. Svuotamento a gravità della prima porzione del secondo settore (200'000 m 3 ) e del terzo settore (115'000 m 3 ) dell area di laminazione 26 ore 3. Svuotamento per sollevamento della porzione residua del secondo settore (295'000 m 3 ) e del terzo settore (150'000 m 3 ) dell area di laminazione 29 ore 4. Tempo complessivo per svuotamento intera area di laminazione: 59 ore < = 2.5 giorni 33

AREA LAMINAZIONE SENAGO: fase di svuotamento 34

OPERA DI PRESA DA CSNO 35

MANUFATTO DI COLLEGAMENTO STAZIONE SOLLEVAMENTO 35

SFIORATORE DI EMERGENZA 35

ANALISI COLLASSO ARGINALE Scenario di riferimento dell ipotetico collasso dell argine perimetrale: - ipotetico cedimento di una parte del lato sud del rilevato arginale a servizio del III Settore della vasca di laminazione; - livello idrico all istante dell ipotetico collasso, pari alla quota di massima regolazione dell invaso (159,25 m s.m.), corrispondente ad un volume stoccato nel bacino rispetto al punto più depresso del piano campagna (158,77 m s.m.) pari a 56.700 m 3 e ad un altezza idrica dal medesimo piano campagna pari a 0,48 m. - processo di rottura per brecciatura (piping) con sviluppo progressivo ed andamento sinusoidale - Larghezza della breccia L = 11.33 m - portata al colmo dell idrogramma di crollo pari a 3.87 mc/s 2 (con formula semplificata = K L H, il valore Q Crollo della portata al colmo sarebbe pari a 1.9 mc/s) 3 35

ANALISI COLLASSO ARGINALE Condizioni di massimo livello H>10 cm 35

ANALISI COLLASSO ARGINALE Condizioni di massima velocità 35

ANALISI COLLASSO ARGINALE Valutazione delle condizioni di pericolosità Rischio = H x E x V 35

Grazie per l attenzione 42