Il rischio idraulico nei bacini minori: analisi di un recente evento di piena nel torrente Ravone

Il rischio idraulico nei bacini minori: analisi di un recente evento di piena nel torrente Ravone F. Grazzini (1), F.Dottori (2) (1) ARPA-SIMC (2) Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Bologna con i contributi di A. Spisni, M. Di Lorenzo, F. Tomei di ARPA-SIMC

La convivenza fra il corso(i) d acqua e la città inizia da lontano e, come testimonia questa lapide, Il corso d acqua è uno degli elementi di ricchezza della città D(eo) O(ptimo) M(aximo) Nell anno del Signore [A(nno) D(omini)]1676 la devozione privata dedicò con somma umiltà questo più ampio arco assegnato al torrente che sta sotto, fonte di grazia. Trad. Giorgio Sandrolini I corsi d acqua di Bologna Il grande libro dei Canali di Bologna, (Tiziano Costa), 2011

Il corso d acqua nella nostra epoca: il rischio idraulico I recenti nubifragi che hanno colpito alcune regioni italiane (Liguria, Toscana) e quelli di minore intensità, ma pur sempre significativi, registrati recentemente in Emilia-Romagna* ci hanno spinto ad interrogarci su quale sia il rischio idraulico della zona pedecollinare -fortemente urbanizzata- di Bologna. In particolare abbiamo deciso di lavore su un bacino campione, quello del torrente Ravone, che per dimensioni, notizie storiche, punti di osservazione pluviometrici e morfologia sembra molto adatto per questo tipo di studio. *Lista esemplificativa di alcuni nubifragi rilevanti accaduti in regione: Ceretolo (Casalecchio di Reno) 11/05/2002: 130mm/3h Copparo (FE) 29/05/2010: 92mm/4h Sala Baganza (PR) 11/06/2011: 100mm/2h Fiorenzuola d arda (PR) 08/11/2011: 70mm/2h Gainago e Colorno(PR) 20/04/2013: 107mm/3h Rontana (Brisighella RA) 22/04/2013: 40mm/1h

Descrizione del bacino idrografico del Ravone fondovalle densamente urbanizzato Bologna inizio tratto tombato inizio tratto in alveo bacino torrente Meloncello 1.94Km 2, 2 frane attive S2 S1 ~10Km Pluviometri ARPA-SIMC bacino torrente Ravone 6.97Km 2, 46 frane attive, 25 quiescenti interessano il 20% del bacino Parte totalmente naturale

Tratto tombato composto da diverse sezioni

Grossa frana, causata della abbondanti piogge dell invernoprimavera 2013, su un affluente del Ravone che è stato ostruito

Notizie storiche sulle principali piene del Ravone La piena principale della quale si hanno dati strumentali è quella del 1932 Gravi danni in tutta la parte pedecollinare della città da S. Mamolo al Meloncello. Fango anche in via d Azeglio. Straripati i torrenti Aposa, Ravone e Meloncello (foto 1) più altri rii con trasporto di alberi e rami e molto fango fino alle mura della città. Allagata una larga parte del quartiere Saragozza incluso il cimitero della Certosa per la fuoriuscita del Rio Meloncello. Situazione di grave pericolo per alcune famiglie in via degli Orbi (ora via Turati) Il grande libro dei Canali di Bologna, (Tiziano Costa), 2011 Precipitazioni osservate il 21/07/1932 (fra le 02 e le 07 del mattino): (fonte annali Servizio Idrografico Regionale - archivio SIMC ) Bologna Università : Bologna Idrografico: Bologna S. Luca : 82 mm 82.3 mm 134 mm Questo evento rappresenta il max assoluto fra il 1931 fino ad oggi. Altro evento storico: Il temporale del 16/07/1955 con 53.8mm/1h allagamenti e danni nel quartiere Saragozza 1 2

Acquisizione dei dettagli topografici e rilievi in campo, adattamento della modellistica, definizione degli scenari meteorologici e studio della risposta del bacino Evento ordinario (Tr piogge 1-2 anni) Precipitazione rilevante per il bacino ma ancora gestibile dalla rete idrografica. Come evento di riferimento si prende quello del 12/06/2007 quando un forte temporale interessò la zona pedecollinare e centrale di Bologna per 1.5 h. -Totale evento ordinario 30mm in 2 ore, ripartiti in intervalli di 0.5 h: 13, 10, 4, 3 mm! Evento straordinario (Tr piogge 30-50anni) Si assume una definizione simile all evento di Ceretolo del 2002 con picchi di 40mm/0.5h - 40mm in 0.5h sulla serie storica di S.Ruffillo corrispondono ad un tempo di ritorno di 50anni. -Totale evento straordinario 70 mm in 2 ore, ripartiti in intervalli di 0.5 h: 15, 40, 9, 6 mm flusso smaltibile alla tombatura da modello 16-17 m 3 /s flusso derivante simulazione evento straordinario 35 m 3 /s! Finora mancavano delle verifiche dirette agli scenari delineati. Il 05/04/2013 si è verificata una importante piena del bacino la cui analisi fornisce ulteriori conferme rispetto alla affidabilità delle simulazioni modellistiche fin qui effettuate.

L evento del 05/04/2013: Prec. osservate al pluviometro di San Luca -25mm/6h 25mm/6h- Tipo evento: precip. uniforme su tutto il bacino con locali rovesci Pluviografo Parco Cavaioni: 35mm/12h (21-09), 30mm/6h (00-06), max 6mm/1h Pluviometro Bologna S.Luca: 32mm/12h(21-09), 25mm/6h (00-06), max 5.4mm/1h Ad inizio evento suolo saturo con buon deflusso già presente in alveo.vegetazione ancora quiesciente

VISTA SEZIONE S1, ore 10:20 05/04/2013 Il livello dell acqua ha toccato la spalletta sx del ponte erosioni sponde e danneggiamento manufatti in via di Ravone

VISTA SEZIONE S2 Livello massimo raggiunto 05/04/2013, alle ore 6,30, è stato rilevato dall abitante della casa a fianco. A giudicare dalla tesitimonianza del sig. Lucchi non era mai stato raggiunto un livello simile tranne in caso di ostruzione derivante da tronchi DATI SEZIONE S2 Quota GPS estradosso scatolare 81,29 m larghezza 2,20 m ~ 2m altezza 2,30 m spessore soletta 0,40 m rilevato a valle dell'imbocco circa 4,00 m luce libera scatolare 5,06 m 2

Imbocco tombatura Ravone (Sezione S2), ore 10,30 circa Livello massimo raggiunto ore 6,30 circa. Circa 30cm sotto la sommità del tunnel Fonte Sig. Mario Lucchi, abitante in corrispondenza dell imbocco, che ha monitorato la piena.

Ravone in via Montenero 05/04/2013 Ore 8,15 Rientranza coperta Rientranza scoperta Ore 7,40 Livello massimo presunto ore 6,30 circa

Max livello raggiunto in via della Ghisiliera

GLI EFFETTI DEL TEMPORALE DEL 05/05/2013 Tipo evento: precipitazione a carattere temporalesco, ditribuzione irregolare Pluviografo Parco Cavaioni: 33mm/24h, max 23mm/0.5h Pluviografo S.Luca : 22mm/24h, max 15mm/0.5h Condizioni di saturazione del suolo medio-alta, vegetazione già sviluppata

GLI EFFETTI DEL TEMPORALE DEL 05/05/2013 Rilievo del 06/05/2013 ore 17 Livello raggiunto Il 05/05, nel primo pom 80-90cm

Per la modellazione degli scenari si è utilizzato un modello idraulico 2D per stimare il deflusso a scala di bacino e nella rete di drenaggio in seguito a precipitazioni intense: Il Modello CA2D le equazioni del moto sono definite sui lati di contatto (connessioni fra celle) 5 / 3 bh H H, m i j Q = i j n x Q i, j q = b 0 gh flow t 1/ 2 ( H H ) 2 10/3 1+ ghflow tn q0 / hflow i x l equazione di continuità è definita sugli elementi j formula diffusiva (su pendenze ripide) formula semi -inerziale (su pendenze lievi) V i, t+ t = t Integrazione nel tempo esplicita (calcolo delle portate seguito dall aggiornamento dei volumi) m j= 1 Q i, j Schema a volumi finiti (area di studio schematizzata da una griglia di elementi poligonali delle celle)

1 Simulazione evento 5 aprile 2013: parametri del modello pioggia uniforme su tutto il bacino invaso superficiale e infiltrazione assenti (bacino in condizioni di saturazione per le abbondanti piogge) coefficienti di scabrezza (Manning) da letteratura: alveo e impluvi: 0.1 m 1/3 s versanti: 0.20 m 1/3 s Simulazione ietogramma osservato alla stazione di Bologna San Luca dalle 01 alle 07 del 5/4/2013 Il picco di portata (circa 2m) è stato osservato alle 6:30

Risultati simulazione evento tombatura Ore 03:30 ponte Il picco di livello alla tombatura è paragonabile ai valori osservati (15% di sottostima) Il picco è raggiunto intorno alle 4:30 (quello osservato è stato alle 6:30) Tempo di corrivazione simulato: circa 90 minuti (confrontando i picchi di pioggia e portata)

1 Discussione sui risultati Il tempo di corrivazione osservato è piuttosto elevato considerando le dimensioni limitate del bacino Osservazioni visuali non molto accurate? Possibile influenza di ostruzioni nell alveo che ritardano il deflusso Laminazione nelle aree pianeggianti lungo il tratto naturale del Ravone Approssimazioni nella riproduzione dell alveo e degli impluvi principali (briglie assenti, pendenze di fondo ancora da rilevare in dettaglio) Per uno studio più approfondito servono osservazioni degli afflussi-deflussi in diversi eventi ( misure di livello e portata)

2 Simulazione evento straordinario: parametri del modello pioggia uniforme su tutto il bacino Ritenzione (per intercettazione delle piante, formazione di pozzanghere, infiltrazione in terreno secco ) pari a 20 mm coefficienti di scabrezza (calibrati sull evento del 5 aprile): alveo e impluvi: 0.1 m 1/3 s versanti: 0.2 m 1/3 s

Risultati evento straordinario tombatura Dopo 30 min portate in aumento ma ancora gestibili dalla tombatura

Risultati evento straordinario tombatura Dopo 60 min livelli ancora in aumento con chiusura luce tombatura. livelli attorno a 0.5 metri nelle aree depresse prossime a via Saragozza dovute alla mancanza di simulazione fognatura (prob. irrealistiche)

Risultati evento straordinario tombatura Dopo 90 min la depressione della tombatura si colma e l acqua seguendo via di Ravone e via Felice Battaglia raggiunge via Saragozza accumulandosi con altezze fino a 1.5 metri nelle aree depresse. picco di portata nel Ravone alla tombatura (più di 35 m 3 /s)

Risultati evento straordinario tombatura Dopo 120 min l acqua inizia a defluire dalle zone più a monte ma le altezze d acqua crescono ulteriormente vicino a via Saragozza (effetto di sbarramento dovuto ai portici)

Risultati evento straordinario tombatura Dopo 150 min l acqua si ritira lentamente lungo via Saragozza

Considerazioni principali: -Le abbondanti piogge invernali-primaverili(prossime al 90 percentile) hanno reso palese la criticità idrologica latente di questo torrente che scorre, nel suo tratto terminale, in un territorio densamente urbanizzato. -Data la saturazione dei suoli, le piogge moderate cadute fra il 04 e il 05/04 hanno determinato una notevolissima piena del torrente con livelli di poco inferiori alla massima capacità di smaltimento (evento ordinario), inoltre si sono osservati numerose frane anche per la mancanza di regimazione delle acque sup. -La simulazione dell evento del 5 aprile riproduce piuttosto fedelmente i livelli desunti da osservazioni soggettive. Questo conferma, tenuto conto delle dovute limitazioni, la bontà della modellazione di questo bacino. -La simulazione dello scenario pluviometrico straordinario (Tr 30-50 anni) mostra il sottodimensionamento della tombatura per questo tipo di evento. Il volume in afflusso (>30m 3 /s) non riesce ad essere smaltito con conseguente allagamento del fondovalle. -Gli scenari di cambiamento climatico confermano per la nostra regione un aumento della variabilità con lunghi periodi caldi e secchi in estate e allo stesso tempo un aumento delle piogge intense autunno-inverno (diminuzione Tr). Aumento fenomeni di dissesto in futuro?

Attività proposte: Installazione di altra strumentazione. Ad esempio un idrometro per la misura in continuo delle portate (sezione S1) Uso delle osservazioni di afflusso-deflusso per la calibrazione del modello (scabrezze, infiltrazione, invaso ) Simulazioni più dettagliate: effetto di ostruzioni, opere idrauliche presenti o future (?) Una volta calibrato, questo modello può diventare un valido strumento per lo studio del rischio idraulico nei piccoli bacini in regione