Gli effetti delle perturbazioni su intensità e direzione del flusso

Le misure di velocità e direzione della corrente effettuate con correntometri S4 e profilatore acustico ADCP riportano una repentina accelerazione della velocità del flusso idrico in corrispondenza dell’evento di perturbazione e una variazione nella direzione dello stesso. L’analisi dettagliata del fenomeno, registrato in molteplici occasioni al margine del canale di navigazione e a varie distanze dal canale, mettono in evidenza consistenti alterazioni che coinvolgono l’intera colonna d’acqua con conseguenze nella risospensione del materiale al fondo. Dalle analisi dei dati ADCP, registrati al margine del canale, è possibile studiare in dettaglio il fenomeno. Per chiarire meglio il processo viene presentato un esempio indicativo. La misura con ADCP effettuata sul margine ovest del canale Malamocco-Marghera, in occasione del transito della nave da crociera MSC Musica (294 m x 32 m x 7.8 m) in entrata, fornisce un valore di velocità di flusso tipico delle correnti associate al normale scambio di marea di 0,15 m/s, con l’avvicinamento della nave si registra un’accelerazione della velocità di corrente che supera i 150 cm/s (figura 51A). La direzione del moto (figura 51B) risulta essere opposta a quella di avanzamento dell’imbarcazione (Dir ≈ 180°). Si attribuisce l’incremento della corrente all’onda di depressione la cui variazione di profondità provoca il richiamo e il movimento di massa d’acqua verso il canale dall’area circostante a bassofondo. Tale fenomeno è particolarmente osservabile in corrispondenza del picco di velocità (Tempo ≈ 60 sec) durante il quale una variazione della direzione del flusso (Dir≈225°) testimonia il movimento della massa d’acqua dal bassofondo verso il canale. Come osservabile in figura 51 entrambe le fasi della perturbazione coinvolgono l’intera colonna d’acqua. La componente verticale della velocità di corrente mostra un iniziale spostamento verso l’alto (figure 51C, 8-10 sec) con un picco in corrispondenza degli strati più profondi. Successivamente un movimento verticale verso il basso è visibile a 50-60 secondi ed è il risultato del flusso richiamato dal bassofondo che si muove lungo la scarpata del canale che mantiene sempre una componente parallela al canale di navigazione. Immediatamente dopo il passaggio dell’onda la velocità del flusso si ristabilisce a valori naturali. Un ulteriore supporto alle informazioni ottenute dalle misure effettuate con ADCP, viene fornito dall’analisi dei dati raccolti dallo strumento S4 posto al fondo del canale ai piedi della scarpata destra. In figura 51D l’evento registrato dal correntometro è stato sincronizzato alle acquisizioni ADCP per la tessa perturbazione, e come sottolineato dal quadrato rosso in figura 51D, (40-60 secondi) è possibile osservare come la componente idrodinamica risulti perpendicolare al canale. Questo a ulteriore conferma di come il trasporto di materiale durante il passaggio di una nave sia diretto verso l’interno del canale di navigazione dove viene successivamente depositato in particolare ai margini della cunetta dove le indagini batimetriche mostrano evidenti accumuli di materiale che poi viene successivamente dragato come specificato nella sezione 8 “discussione”.

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Figura 51. A) Velocità della corrente al margine del canale B) direzione del flusso idrico C) velocità verticale (valori positivi indicano un movimento verso l'alto, valori negativi verso il basso), D) vettori di direzione e intensità del flusso misurati da strumento S4 al fondo del canale durante il passaggio della nave MSC Musica.

La direzione del trasporto solido e la variazione nella direzione della corrente possono essere spiegate in modo più approfondito osservando la figura 52. Dall’elaborazione GIS dei dati raccolti dai correntometri S4, secondo la metodologia descritta nel paragrafo 6.2 “Velocità e direzione del flusso”, sono state rappresentate le variazioni individuate per direzione e velocità della corrente di ogni perturbazione misurata, integrando tali dati con le acquisizioni AIS in modo da collegare le perturbazioni con la posizione della nave in transito. In figura 52 è riportata l’analisi dell’evento generato dal transito della nave mercantile HISTRIA AZURE (180 m x 32 m x 7 m) in uscita dal porto alla velocità di 8,7 nodi il primo maggio 2016. Nella figura viene evidenziato, con l’utilizzo di vettori, l’andamento del flusso idrico (direzione e velocità) in tre siti di misura posti a diverse distanze dal canale. Inoltre, sono visualizzate tre diverse fasi, per tutti gli strumenti, con i vettori che descrivono la condizione idrodinamica in relazione al posizionamento della nave lungo il canale. Nella prima fase (nave in avvicinamento alla sezione di misura) è visibile un iniziale spostamento d’acqua in prossimità della scarpata del canale, la cui direzione è opposta alla direzione di avanzamento della

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nave. Tale situazione è parzialmente visibile anche nello strumento posto nel bassofondo più prossimo al canale, mentre il flusso appare indisturbato nella stazione più lontana dalla via di navigazione. Nelle successive due fasi, 2 (nave all’interno della sezione di misura) e 3 (nave che ha superato la sezione di misura) si osserva una progressiva riduzione della velocità della corrente in prossimità del canale e viene ristabilita la condizione naturale (fase 3). La perturbazione che nel frattempo si propaga sul bassofondo, influenza il comportamento del flusso nelle due stazioni di misura più lontane dal canale (200 m e 1000 m) dove si osserva una successiva accelerazione della corrente, e una variazione nella direzione del flusso che risulta ulteriormente indirizzato verso il canale di navigazione. Questa rappresentazione permette di capire come l’alterazione idrodinamica, dovuta alla formazione dell’onda di depressione, sia sufficientemente estesa da raggiungere il punto di misura più lontano, posizionato a circa 1000 m dal margine del canale.

Figura 52. Rappresentazione vettoriale di velocità e direzione di flusso in relazione alla posizione della nave nel canale. Fase 1, nave che sta per raggiungere il campo sperimentale. Fase 2 nave all’interno del campo sperimentale. Fase 3 nave che ha superato il campo sperimentale. I dati fanno riferimento all’evento di perturbazione generato dal transito della naveHISTRIA AZURE in uscita dal porto ad una velocità di 8.7 nodi.

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A conferma della rappresentazione vettoriale si riportano, in figura 53, le misure di velocità registrate dai correntometri al fondo per lo stesso evento (transito nave HISTRIA AZURE 180 m x 32 m x 7 m). Dalle tre serie temporali sovrapposte è possibile notare come la perturbazione idrodinamica che si propaga sul bassofondo influenzi il normale flusso di marea con un picco della velocità chiaramente visibile fino alla stazione di misura più lontana posta a 1000 metri di distanza dal canale. Per una perturbazione come quella descritta, la cui Hmax è di 0,7 m, si ha un incremento della velocità di corrente che arriva ad oltre 160 cm/s all’interno del canale mentre la velocità raggiunge 60 cm/s e 40 cm/s rispettivamente a 200 metri e 1000 metri dal margine del canale. Si tratta di velocità di corrente molto più elevate di quelle che si possono riscontrare in condizioni naturali, anche durante eventi meteomarini di forte intensità.

Figura 53. Velocità di corrente misurate dagli strumenti S4 installati nelle stazioni “centro canale”, B2 e B4 durante l’evento generato

dal transito della naveHISTRIA AZURE in uscita dal porto ad una velocità di 8.7 nodi.

Una dinamica come quella descritta genera la risospensione e il trasporto di una considerevole quantità di sedimento il cui effetto risulta amplificato dal susseguirsi degli eventi dovuti ai continui transiti.

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