Studio idraulico-Verifica della piena duecentennale

La modellazione idraulica del reticolo è stata realizzata con codice di calcolo Hec Ras 4.0 e i modelli sono stati costruiti a partire dalle sezioni rilevate.

La modellazione è avvenuta seguendo i seguenti passi:

• Definizione della morfologia dell’alveo; • Inserimento delle portate;

La morfologia dei corsi d’acqua è stata riprodotta, oltre che con la geometria delle sezioni rilevate(mediante la definizione delle coordinate dei vertici del contorno dell’alveo rispetto a un fissato sistema di riferimento), mediante la loro distanza e con l’indicazione dei coefficienti di scabrezza delle superfici dell’alveo. In particolare sono stati adottati coefficienti di Manning variabili tra 0.025 m-1/3 s (per i tratti ove è presente erba, terreno naturale) e 0.015 m-1/3 s (dove sono presenti pareti particolarmente scabre, per esempio in cemento o in muratura in buono stato di

03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 01Jan2003 F lo w ( c m s ) 0 20 40 60 80 100 120

NCC2 RUN:AT T 200 FLOW NCC3 RUN:AT T 200 FLOW PAR1 RUN:AT T 200 FLOW

POG1 RUN:AT T 200 FLOW T RI1 RUN:AT T 200 FLOW VAL1 RUN:AT T 200 FLOW

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manutenzione), sulla base delle indicazioni presenti in letteratura. Infine sono state implementate le opere d’arte e delle singolarità presenti lungo il tracciato del corso d’acqua, come ponti, tombamenti o salti di fondo; i tombamenti a sezione variabile sono stati schematizzati in qualche caso come uniformi, ipotizzando cautelativamente una luce pari alla minore delle sezioni rilevate.

Il codice di calcolo Hec - Ras impone di individuare per ogni sezione l’ascissa limite sulla sponda destra e sulla sponda sinistra dei vertici (“leevees”) che hanno ordinata di valore maggiore. Se in un certo tratto la sezione del corso d’acqua non è sufficiente al deflusso di una determinata portata il livello del pelo libero viene calcolato dal programma come se ci fossero due paramenti verticali nei punti di ascissa limite. Il profilo liquido risulta in questo modo altimetricamente superiore a quello reale, perché in tale condizione non appena si supera la quota del rilevato arginale si ha l’esondazione del corso d’acqua e gli argini funzionano come sfioratori laterali provocando il deflusso con un battente molto inferiore a quello rilevato dai risultati del modello. Dunque tale modellazione risulta svolta in termini cautelativi.

La simulazione dei deflussi duecentennali è avvenuta a moto permanente: si sono costruiti tanti modelli quanti sono stati gli scenari duecentennali modellati nella relazione idrologica (per le diverse durate di pioggia). Dalle simulazioni effettuate, è emerso che la portata critica con tempo di ritorno di duecento anni è quella prodotta dalla pioggia di durata 2.5 ore, quindi i risultati dello studio sono dati in funzione di quella durata.

Le condizioni al contorno sono state fissate impostando a monte l’altezza a moto uniforme, con la definizione della pendenza di fondo e a valle il livello del mare con il sopralzo di tempesta (+80cm rispetto al livello medio mare).

Qui di seguito si riportano:

1. I profili longitudinali forniti da Hec-Ras tenendo presente che: - La linea nera continua rappresenta il fondo del corso d’acqua;

- Le linee colorate continue rappresentano i profili liquidi al passaggio del colmo della piena simulata;

- Le linee a tratto indicano le sommità dei rilevati arginali posti in destra e in sinistra idrografica (che il codice di calcolo indica con “LOB” e “ROB”, acronimi che stanno per le locuzioni anglosassoni Left Over Bank e Right

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Over Bank). Le quote di questi elementi sono state definite al momento dell’implementazione delle sezioni.

2. Le tabelle con gli output del programma dove le grandezze in esse riportate hanno il seguente significato:

- River station → Sezione trasversale del corso d’acqua; - Q Total → Portata idraulica;

- Min Ch Elev → Quota del fondo rispetto al prescelto sistema di riferimento; - W.S. Elev → Quota del pelo libero rispetto al prescelto sistema di

riferimento;

- Max Chl Dpth → Tirante idraulico massimo (differenza dei termini W.S Elev e il termine Min Ch Elev);

- LOB Elev → Quota della sommità arginale sinistra rispetto al prescelto sistema di riferimento;

- ROB Elev → Quota della sommità arginale destra rispetto al prescelto sistema di riferimento;

- L.Freeboard → Franco sinistro: differenza fra il termine LOB Elev e il termine W.S Elev;

- R.Freeboard → Franco sinistro: differenza fra il termine LOB Elev e il termine W.S Elev;

- Vel Chnl → Velocità media della corrente;

- Froude n. → Numero di Froude: se maggiore di 1 indica la presenza di corrente veloce, se inferiore a 1 segnala la presenza di corrente lenta;

Di seguito si riportano i profili longitudinali forniti da Hec-Ras riguardanti il fosso Parmigiani-Le Basse,il fosso Nuovo e il tratto terminale del Nuovo collettore Cecina Sud e le relative tabelle.

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Tabella 7.3- Output forniti Hec-Ras per il fosso Parmigiani-Le Basse a valle della FF-SS, del fosso Nuovo e del tratto terminale del Nuovo Collettore Cecina Sud.

Dai profili longitudinali e dalle relative tabelle si nota subito come la maggior parte delle sezioni dei corsi d’acqua siano insufficienti per garantire il deflusso della portata critica con tempo di ritorno di duecento anni.

Nella figura 7.10 si vede che il fosso Parmigiani-Le Basse è ampiamente non verificato dalla sezione 4209. Il tratto maggiormente critico è quello a valle della FF-SS lungo cui il pelo liquido si dispone ampiamente al di sopra delle sommità arginali. Situazione migliore, invece, si ritrova a monte della ferrovia.

Infatti si può notare che, a parte l’irregolarità dell’alveo e degli argini, il fosso è per buona parte verificato anche se non sempre è garantito il franco di normativa.

Da non sottovalutare è il fatto che il fosso Nuovo ( figura 7.10 ), invece, è ampiamente non verificato soprattutto in corrispondenza dei ponti. Stessa cosa per il Nuovo Collettore Cecina Sud ( figura 7.12 e 7.13 ), anche se i sormonti arginali risultano limitati a pochi centimetri.

A questo punto, avendo tutti i dati relativi ai fossi, possiamo trovare la soluzione più idonea per mettere in sicurezza la zona in esame.

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8 Analisi idraulica