Studi esistenti sul fenomeno di tracimazione e inondazione d

I metodi disponibili per stimare la portata di tracimazione consistono in modelli numerici, esperimenti specifici condotti in sito o in laboratorio e formule empiriche. La maggior parte dei modelli numerici sono stati verificati utilizzando dati sperimentali (più comunemente ottenuti con modelli a piccola scala condotti utilizzando determinate tipologie di strutture e limitate condizioni di moto ondoso). I modelli fisici permettono una rappresentazione visiva e diretta del fenomeno di tracimazione e inondazione di una diga costiera attraverso l’utilizzo di prototipi, opportunamente scalati, grazie ai quali riprodurre le condizioni che regolano il fenomeno da analizzare.

Esistono, infinite possibili combinazioni tra i parametri che entrano in gioco per il calcolo della portata di tracimazione e inondazione di una struttura costiera. Nonostante i numerosi studi effettuati per studiare il fenomeno, nessuno di questi riesce a coprire tutte le situazioni possibili, ognuno riguarda uno o pochi casi specifici. Molti autori hanno ricavato relazioni analitiche che legano la portata di tracimazione alle caratteristiche di modo ondoso e alla geometria e alle proprietà dei materiali costituenti la struttura di difesa costiera. Una trattazione particolareggiata sulle strutture di difesa costiera, e sui parametri utilizzati nelle formule empiriche esistenti si trova in Burchartch and Hughes (2003) e in EurOtop (2007).

Gli studi su modelli fisici e numerici, condotti per comprendere il fenomeno di tracimazione da parte delle onde di una diga di difesa costiera sono numerosi. Kobayashi and Wurjanto (1989) hanno esteso il modello numerico sviluppato

tracimazione, da parte di onde monocromatiche, della cresta di una struttura costiera liscia e impermeabile di assegnata geometria.

Kobayashi and Raichle (1994) hanno condotto 12 prove di laboratorio per esaminare i processi di tracimazione da parte di onde irregolari incidenti su una struttura costiera con rivestimento grezzo di pendenza 1:2 posata su un pendio a dolce pendenza e posizionata nella zona dei frangenti. Essi verificarono che la probabilità di tracimazione è notevolmente influenzata dalla presenza di gruppi d’onda, misurati al di fuori della zona dei frangenti, e dalla forma dello spettro d’onda. I risultati sperimentali sono stati inoltre utilizzati dagli autori per tarare un modello numerico a una linea che è stato modificato per includere la variazione spaziale dell’attrito al fondo.

Waal and van der Meer (1992) hanno analizzato il fenomeno di risalita dell’onda e di tracimazione su dighe costiere utilizzando esperimenti a piccola scala.

Van der Meer and Janssen (1995) hanno sviluppato e proposto delle formule pratiche per il calcolo della portata di tracimazione su una diga costiera distinguendo i due casi di onde soggette a frangimento sul paramento della struttura (plunging) e onde non soggette a frangimento (surging). La formula proposta è stata successivamente riportata sul TAW di Van der Meer (2002). Van Gent (2001) ha condotto degli studi effettuando misure su prototipo, prove su modello fisico e calcoli con modelli numerici, combinando tra loro i risultati ottenuti per studiare il fenomeno di risalita dell'onda su dighe costiere posate su spiagge poco profonde. Per l’autore le basse profondità influiscono notevolmente sull'evoluzione delle distribuzioni di altezza d’onda e sugli spettri di energia dell’onda nella sua propagazione da acque profonde fino al piede della struttura. Van Gent ha condotto inoltre una serie di indagini per studiare l’influenza degli spettri d’onda sul fenomeno di risalita e di tracimazione. Questo ha portato a considerare, per lo studio dei suddetti

fenomeni un periodo d’onda caratteristico che prendesse in considerazione gli effetti dello spettro di energia dell’onda. Effettuando una serie di prove di laboratorio con tipi diversi di spiagge e tipi diversi di strutture si giunse allo sviluppo di un metodo applicabile sia in caso di acque basse che in caso di acque profonde.

Shankar and Jayaratne (2003) hanno condotto una serie di esperimenti in canaletta per esaminare l’influenza dell’altezza d’onda e periodo, della ripidità dell’onda, del tipo di frangimento, della scabrezza e della porosità e della presenza dello strato di mantellata di una diga costiera, sui fenomeni di risalita e tracimazione dell’onda per strutture impermeabili e permeabili. Gli autori, inoltre confrontarono i risultati ottenuti con quelli ricavati da vari autori. Van der Meer et al. (2006), hanno costruito un simulatore di tracimazione al fine di investigare in maniera realistica sul fenomeno utilizzando un prototipo di diga costiera. In particolare gli autori analizzarono il comportamento idraulico della cresta della diga costiera soggetta a tracimazione.

Kobayashi and de los Santos (2007) Condussero esperimenti utilizzando un canale artificiale per indagare sul fenomeno di infiltrazione e tracimazione dell’onda su una diga a cresta larga inclinata in pietra e verificarono il risultato utilizzando un modello numerico che è stato esteso per includere il flusso di portata dovuto ad infiltrazione e tracimazione. Proposero infine una semplice formula per il calcolo della portata di infiltrazione che tiene conto del setup dell’onda sul paramento lato mare.

Le formule per il calcolo della portata di tracimazione e gli studi esistenti, non tengono conto della possibilità di inondazione della struttura di conseguenza portano a sottostimare la portata di tracimazione.

Schüttrumpf and Oumeraci (2005) hanno analizzato sperimentalmente e teoricamente l’interazione tra i processi associati alla risalita, alla tracimazione e all’inondazione da parte dell’onda di una diga costiera e i meccanismi di collasso della diga stessa. Questi parametri sono stati analizzati al fine di effettuare l’analisi della stabilità della struttura. Sono state anche dedotte alcune formule per determinare la velocità del flusso di portata e il lo spessore dello stesso sul paramento lato mare della diga. Questi parametri sono stati determinati sulla base di esperimenti a piccola scala e verificati con prove su modello idraulico.

L’apertura di una breccia su una diga costiera a causa della combinazione dei fenomeni di tracimazione e inondazione è stato studiato da Wang and Bowles (2006), D’Eliso et al. (2006) e Stanczak et al. (2006) che hanno sviluppato anche dei modelli numerici.

Reeve et al. (2008) hanno condotto esperimenti di laboratorio e studi numerici per analizzare le caratteristiche della portata legate alla combinazione dei fenomeni di tracimazione e inondazione di una struttura impermeabile. Il risultato numerico e sperimentale è stato utilizzato dagli autori per ricavare alcune formule pratiche che consentono il calcolo della portata di tracimazione e inondazione.

Neves et al. (2008) hanno analizzato e confrontato una serie di modelli numerici esistenti, al fine di sviluppare un modello di calcolo efficiente che fosse adeguato per prevedere l’erosione e l’apertura di una breccia su dighe costiere durante un’intera mareggiata.