EX PROVINCIA DI CARBONIA IGLESIAS
LAVORI SUL “PONTE S.P. 105 PER BUGGERRU SEZ. 2. SUL RIO MANNU DI FLUMINIMAGGIORE”
PROGETTO PRELIMINARE
ALL. D – RELAZIONE IDROLOGICA
PROGETTAZIONE:
TEC MED INGEGNERIA S.r.l.
Sede legale:
via Marche, 22 09127 CAGLIARI tel./fax. +39 070 480309 mail: info@tecmedingegneria.it
ARCHEOLOGIA:
dott.ssa Emanuela SOLINAS
COMMESSA TEC038/2015 TEAM PROJECT:
dott. ing. Giovanni OGGIANO Direttore Tecnico
ORDINE INGEGNERI PROVINCIA DI CAGLIARI N. 4898
dott. ing. Stefano PONTI Direttore Tecnico
ORDINE INGEGNERI PROVINCIA DI CAGLIARI N. 4899
dott. ing. Maurizio SASSU
ORDINE INGEGNERI PROVINCIA DI CAGLIARI N. 5984
INDICE
1. PREMESSA ...3
2. NORMATIVA DI RIFERIMENTO ...7
3. ANALISI IDROLOGICA ...8
3.1 Definizione del bacino imbrifero...8
3.2 Aspetti climatici ... 12
3.3 Elaborazione delle precipitazioni e determinazione delle equazioni di possibilità pluviometrica ... 13
3.4 Stima della portata di massima piena del corso d’acqua ... 18
3.4.1 Metodo cinematico ... 19
3.4.1.1 Metodo di Giandotti ... 19
3.4.1.2 Applicazione del metodo cinematico con calcolo del tempo di corrivazione mediante formule empiriche ... 20
3.4.2 Metodi d’inviluppo... 21
3.4.3 Portata calcolata nel Piano Stralcio Delle Fasce Fluviali (PSFF) della Regione Sardegna (Luglio 2012)... 22
3.4.4 Confronti e scelta delle portate di riferimento... 23
1. PREMESSA
La presente relazione idrologica accompagna il progetto preliminare per la realizzazione dei lavori inerenti il “Ponte S.P. 105 per Buggerru sez. 2. sul Rio Mannu di Fluminimaggiore”.
Il progetto individua e definisce interventi progettuali miranti alla mitigazione del rischio idraulico, così come emerso dall’analisi idrologica ed idraulica svolte nell’ambito del presente progetto, nonché dagli studi e dalla pianificazione esistente (rif. PAI e PSFF) dell’attraversamento stradale rispetto a eventi di piena con riferimento a differenti tempi di ritorno. Lo studio idraulico (ved. allegato E) è stato infatti condotto per diversi scenari sia per portate con tempo di ritorno di 200 anni che per tempi di ritorno di 500 anni.
L’area interessata dal progetto riguarda il tratto del corso del Rio Mannu di Fluminimaggiore in corrispondenza del ponte S.P. 105 per Buggerru sez. 2. L’area, situata nel Comune di Fluminimaggiore (ex Prov. CI) presso il Rio Mannu di Fluminimaggiore, in prossimità della S.P. 105., è individuata nella carta Tecnica Regionale in scala 1:10.000 - SEZ. 546140 – Fluminimaggiore Ovest (ved. Figura 1).
Figura 1 – Area interessata dal progetto (stralcio Carta Tecnica Regionale)
Come accennato, la regione Sardegna ha condotto in questa zona studi, analisi ed elaborazioni approfondite necessarie alla redazione del progetto di Piano Stralcio Delle Fasce Fluviali (PSFF) della Regione Sardegna (Luglio 2012). In particolare la sezione n° 2, cui si fa riferimento in esso, coincide per l’appunto con l’attraversamento stradale della S.P. 105 per Buggerru.
Come riportato nella Relazione Monografica di Bacino Idrografico allegata al citato PSFF della regione
sviluppa vincolato in un fondovalle stretto, inciso tra ripidi versanti rocciosi, con pendenze di fondo elevate e palesa un comportamento tipicamente torrentizio; a valle della confluenza del riu Bau Porcus (abitato di Fluminimaggiore), l’ambito fluviale si amplia, la pendenza diminuisce, i depositi di materiale si fanno via via più fini, tuttavia l’alveo si mantiene morfologicamente stabile anche se una serie di interventi di regimazione testimoniano la crescente pressione antropica lungo le sponde (centri abitati e reti stradali).”
Sempre nel medesimo documento si legge:
“In corrispondenza del centro abitato di Fluminimaggiore si alternano opere di protezione delle sponde da fenomeni erosivi e di contenimento dei livelli idrici (difese longitudinali in muratura, in gabbioni e in massi e muro arginale), con opere di controllo del trasporto di fondo (briglie e/o soglie).
Tali opere non sembrano però garantire una buona efficacia contro gli effetti provocati da fenomeni alluvionali intensi in quanto, realizzate in tempi e modi diversi, sono disomogenee, discontinue e localmente dissestate.
Tra le difese longitudinali censite, numerose hanno la funzione di protezione dei rilevati stradali della statale SS 126 e della provinciale SP 83 da fenomeni erosivi: prima l’una e poi l’altra strada, infatti, percorrono la vallata affiancando alveo e aree golenali del riu Mannu. Tali opere, prevalentemente in massi di cava intasati, sono state realizzate a difesa del rilevato stradale: in particolar modo a monte di Fluminimaggiore, dove la valle è incisa e stretta, il rilevato stradale ha fondazioni in alveo ed è esposto direttamente all’azione della
corrente nel corso degli eventi alluvionali più intensi.
A valle della confluenza col rio Bega l’alveo appare, a tratti, regimato: la sezione di deflusso è stata risagomata ed allargata e il profilo di fondo controllato con briglie. La discontinuità e la disomogeneità degli interventi riducono l’efficacia idraulica delle opere realizzate: in particolar modo le difese longitudinali, in massi di cava sciolti, appaiono già fortemente dissestate
Anche gli argini censiti, realizzati a difesa di aree agricole recuperate all’alveo di piena, appaiono generalmente dissestati, spesso erosi al piede e ricoperti da una rigogliosa vegetazione arbustiva.
Le uniche due traverse esistenti hanno scopo irriguo e sono entrambe in calcestruzzo e senza paratoie mobili: la prima, circa 800 m a monte di Fluminimaggiore, determina un piccolo bacino idrico, mentre la seconda, ubicata nei pressi dell’azienda Petromili, adduce acqua ad un canale di derivazione in destra.
(…omissis…)
Il corso d’acqua, nel tratto focivo a valle dell’ultimo attraversamento stradale che porta a Portixeddu, oltrepassa le alte dune di sabbia con andamento sinuoso e sfocia in mare tagliando la lunga spiaggia di sabbia bianca. Nel tratto la vegetazione della fascia fluviale è classificata dunale-marina, con rada presenza di arbusti (prevalentemente lentisco e ginepro)”.
Più in particolare, per quanto riguarda il tratto a valle dell’abitato di Fluminimaggiore, in caso di eventi di piena viene riportato:
“ …..in corrispondenza di Fluminimaggiore i livelli di piena, anche a causa dell’effetto di sovralzo indotto dai diversi ponti non adeguati, sono tali da coinvolgere le aree abitate sia in sponda sinistra più a monte che in sponda destra a valle, determinando quindi un elevato grado di criticità per l’area;
- la fascia si allarga progressivamente procedendo verso la foce, dove è presente, nel tratto compreso tra il ponte su Amadori e l’attraversamento della S.P. su Bugerru, un’arginatura in terra, non adeguata al contenimento dei livelli di piena. Tale arginatura presenta un’altezza variabile compresa tra 1 e 4 m, generalmente più elevata in sponda sinistra, date le quote inferiori del piano campagna;
l’opera potrebbe essere meglio classificata come rialzo spondale piuttosto che arginatura vera e propria, dato lo sviluppo fortemente irregolare della stessa e la modesta larghezza dell’alveo compreso tra le due sponde, anche inferiore a 10 m, inadeguato al deflusso delle portate di riferimento. In corrispondenza di tale tratto si registra quindi il sormonto degli argini presenti ed il conseguente allagamento delle aree golenali retrostanti, in questo tratto più ampie data la prossimità della foce. Tali aree presentano tiranti sul piano campagna molto elevati, anche superiori a 4 m per l’evento duecentennale nelle porzioni di territorio maggiormente depresse, in particolare in sponda sinistra.
I profili idraulici risultanti dalle simulazioni sono condizionati (…omissis…) dagli effetti di rigurgito degli attraversamenti, che risultano sempre non adeguati già al deflusso della portata cinquantennale.
Tra questi risultano particolarmente critici il ponte della strada Buggerru - Portixeddu, che determina un significativo innalzamento dei livelli a monte, con l’interessamento di un’ampia porzione di territorio in sponda destra e l’allagamento della stessa sede stradale, con livelli idrici sul piano campagna anche superiori a 3 m, ed il ponte della SS 126, a monte del centro di Fluminimaggiore.
Come si evince dall’analisi predisposta dalla Regione Sardegna il ponte in oggetto, situato sulla strada provinciale Carbonia Iglesias n.105, che collega l’abitato di Buggerru con il paese di Portixeddu, introduce una criticità idraulica che impedisce il corretto deflusso delle acque.
In effetti la struttura, come è evidente dalla Figura 2, presenta non solamente una quota di intradosso dell’impalcato che è inferiore alla sommità arginale, ma è stata anche realizzata con spalle di appoggio che occupano parte della sezione idraulica di deflusso. Inoltre, la posizione planimetrica del ponte è tale per cui il suo asse longitudinale non interseca ortogonalmente l’asse fluviale, creando un ulteriore ostacolo al deflusso, dovendo la corrente modificare localmente la propria direzione di scorrimento.
Figura 2 – Foto del ponte sul rio Mannu sulla strada di colllegamento tra Buggerru e Portixeddu
Figura 3 – Vista verso monte sul rio Mannu dal ponte sulla strada di colllegamento tra Buggerru e Portixeddu
2. NORMATIVA DI RIFERIMENTO
Lo studio idrologico è stato condotto in conformità alla normativa vigente:
- Piano per l’Assetto Idrogeologico della Regione Autonoma della Sardegna
- Norme tecniche di attuazione del Piano Stralcio per l’Assetto Idrogeologico (PAI) della Regione Autonoma della Sardegna - Interventi sulla rete idrografica e sui versanti - Legge 18 Maggio 1989, n. 183, art. 17, comma 6 ter - D.L. 180/98 e successive modifiche ed
integrazioni
- Direttiva per lo svolgimento delle verifiche di sicurezza delle infrastrutture esistenti di
attraversamento viario o ferroviario del reticolo idrografico della Sardegna nonché delle altre opere interferenti
3. ANALISI IDROLOGICA
3.1 Definizione del bacino imbrifero
Il Rio Mannu di Fluminimaggiore nasce su Punta Is Annunis (645 m) e sfocia a Sud di Portixeddu. Il tratto terminale del fiume è caratterizzato da ampi meandri in prossimità della spiaggia di Portixeddu, ed il punto nel quale questo incontra il mare cambia posizione di sovente da un anno all’altro in dipendenza delle mareggiate invernali e dell’apporto di sedimenti da parte del corso d’acqua. Il Bacino di questo Rio ha un’estensione di 124.6 Km2 , ed è delimitato dai rilievi di Punta De Su Guardianu (473 m), Conca Sa Figu (444 m), Punta Su Steddau (568 m), Punta Tintionis (688 m), Punta Nestru (1.082 m), Punta Nebidedda (825 m), Punta Campu Spina (939 m), Monte Scrocca (694 m), Punta Sa Niva (631 m), Monte Uanni (423 m. Il Riu Mannu nasce con il nome di Riu Antas, che cambia prima in Riu Su Mannau e solamente nell’abitato di Fluminimaggiore diviene Riu Mannu.
Riceve i contributi del Rio Bega, del Rio Antas e del Rio is Arrus oltre ad altri rii minori. Il reticolo, nell’insieme sub-dendritico, ha una densità di drenaggio piuttosto elevata, salvo che nel tratto terminale che scorre su sedimenti più recenti. Si possono distinguere l’area meridionale del bacino, dove prevalgono le litologie più facilmente erodibili (argilliti e siltiti) e quella settentrionale caratterizzata da quarziti e scisti arenacee. L’intero reticolo idrografico ha 1632 segmenti, corrispondenti ad una lunghezza complessiva di quasi 560 km per una densità di drenaggio di 4,77 km/km2 .
I dati territoriali utilizzati per l’analisi e l’estrazione del bacino imbrifero sotteso dalla sezione di chiusura posto in corrispondenza del ponte in oggetto sono:
- DEM della Regione Sardegna (maglia 10 m x 10 m) - CTR della Regione Sardegna 1:10000
E’ possibile ottenere, mediante analisi basate su applicativi GIS, numerosi dati morfometrici che influenzano il tasso complessivo del deflusso idrico superficiale quali le aree interessate, pendenza media, quote (minima, media, massima), etc..
A partire dai dati topografici a disposizione, si è proceduto quindi alla creazione del Modello Digitale del Terreno (DEM) con celle di dimensioni 10 m x 10 m.
Figura 4 – DEM della zona di interesse con evidenziato il bacino imbrifero del Rio Mannu chiuso alla foce (Regione Sardegna - maglia 10 m x 10 m)
Si è quindi passati alla rimozione delle depressioni per avere continuità di percorso tra tutte le celle del bacino idrologico e la sezione di chiusura del bacino stesso. Tale operazione viene eseguita su un’area più ampia del bacino idrologico oggetto di studio in quanto non è ancora nota la delimitazione dello stesso.
Si è condotto quindi il calcolo dell’area drenata da ogni singola cella e la direzione dei deflussi. Anche in questo caso l’operazione viene eseguita su un’area molto più ampia del bacino idrologico oggetto di studio in quanto non è ancora nota la delimitazione dello stesso.
Si è successivamente effettuata l’estrazione dello spartiacque del bacino idrologico oggetto di studio e sono stati ricavati essenziali parametri morfometrici che influenzano il tasso complessivo del deflusso idrico superficiale (Tabella 1)
Figura 5 – Estrazione del DEM (regione Sardegna - maglia 10 m x 10 m) del bacino imbrifero del Rio Mannu di Fluminimaggiore chiuso alla foce
Figura 6 – Limiti del bacino imbrifero del Rio Mannu di Fluminimaggiore chiuso alla foce su piattaforma Google Earth
Parametri morfometrici principali del bacino del Rio Mannu di Fluminimaggiore chiuso alla foce
Area 2D (km2) 124.6
Area 3D (km2) 136.3
Quota minima (m s.m.m.) 0.35
Quota media (m s.m.m.) 363.75
Quota massima (m s.m.m.) 1082.70
Pendenza media (%) 37.97
Pendenza massima (%) 436.32
Tabella 1 – Parametri morfometrici principali del bacino del Rio Mannu di Fluminimaggiore chiuso alla foce
Figura 7 – Curva ipsografica del bacino imbrifero del Rio Mannu di Fluminimaggiore chiuso alla foce
Figura 8 – Mappa delle distanze idrologiche (in km) alla sezione di chiusura in foce del Rio Mannu di Fluminimaggiore
3.2 Aspetti climatici
Generalmente il mese più freddo nella zona oggetto di studio è il mese di gennaio, con temperature minime medie dell’ordine dei 5,7- 6,1 °C, mentre dicembre mostra una temperatura minima media compresa tra 7,2 e 7,5 °C. I mesi più caldi sono i mesi di agosto e luglio con valori medi rispettivamente compresi tra circa 28,5 e 28,8 e tra 28,4 e 28,8 °C. Il valore medio annuale della temperatura massima è compreso tra 19,8 e 20,0 °C, il valore medio annuale della temperatura media è compresa tra 15,8 e 16,2 °C, mentre quello della temperatura minima è tra 11,8 e 12,2 °C.
La fine dell’autunno e l’inizio dell’inverno (prima fase) e la fine dell’inverno e il principio della primavera (seconda fase) sono i momenti principali in cui s’instaurano le piogge cicloniche dovute al passaggio delle depressioni barometriche.
I mesi più piovosi sono generalmente quelli di novembre, dicembre, gennaio e febbraio. Il mese meno piovoso è generalmente luglio. Il clima si può definire del tipo semi-arido subtropicale.
3.3 Elaborazione delle precipitazioni e determinazione delle equazioni di possibilità pluviometrica
L’analisi idrologica si è basata sull’elaborazione dei dati pluviometrici forniti dalla stazione di misura delle piogge di Iglesias di proprietà dell’Arpas (Tabella 2 e Tabella 3).
Tale stazione, pur non facente parte del bacino idrologico in esame, era la più prossima alla zona con la disponibilità di registrazioni pluviometriche recenti.
Nome Ente
gestore Località Latitudine Longitudine UTM Est UTM Nord Quota
s.l.m. Dist. Mare IGLESIAS ARPAS Pozzo S.
Giorgio
39° 16' 38"
N 8° 31' 20" E 458788 m 4347665 m 292 m 7494 m
Tabella 2 – Posizione geografica della stazione di Iglesias
Per tale stazione sono disponibili le misurazioni acquisite nel periodo compreso dal 1998 al 2015 (i dati pluviometrici relativi al 2015 non sono stati utilizzati nelle elaborazioni poiché non rappresentativi dell’intero anno solare). In particolare si sono utilizzati i seguenti dati:
- valori massimi annuali di precipitazione per le durate di 10, 20, e 30 minuti dal 1998 al 2014 (precipitazioni di breve durata);
- valori massimi annuali di precipitazione per le durate di 1, 3, 6, 12, 24 e 48 ore dal 1998 al 2014 (precipitazioni di durata oraria).
Anno
Pioggia in mm
10 minuti
20 minuti
30
minuti 1 ora 3 ore 6 ore 12 ore 24 ore 48 ore
1998 8.8 14.8 15 22.2 27.8 28.2 32.2 35.2 51
1999 4.8 7 7.8 10 18.2 25.2 31.2 38.8 54.6
2000 7.2 9.8 11 13.2 19.4 24.8 37.4 53.4 59.8
2001 4.8 8.4 10.6 12.8 19 32 45.4 49 73.4
2002 9.6 17.4 22 25.4 29.6 31.6 34.8 43.6 59.6
2003 33.4 33.4 33.4 40 40 40 40 48.6 65.2
2004 8.6 13.2 14.6 22.4 41.2 50.4 62.4 73.4 81
2005 9.4 10 10 10.8 20.2 36.6 46.4 52 57.8
2006 13.8 17.8 20.8 29.8 35.6 36.2 48.2 51.8 64.8
Anno
Pioggia in mm
10 minuti
20 minuti
30
minuti 1 ora 3 ore 6 ore 12 ore 24 ore 48 ore
2009 13.4 17.2 22.4 26.8 33 33.8 42.6 65.6 74.6
2010 5.8 8.2 10.6 15.8 21.8 29.4 42.8 57.2 77
2011 10.8 21 28.2 41.4 62 62 62.2 62.4 63
2012 4.6 7.4 8.6 10.4 17.2 30.6 32 36.6 43.4
2013 9 13.8 19.8 23.8 25.8 30.4 37 47.2 52.6
2014 7.8 11.2 13.4 19.6 34.8 38.8 41.6 43.8 44.8
2015 2.8 5.2 6.2 7.6 16.8 23.4 35.8 52.4 65
Tabella 3 – Massimi annuali di precipitazione per la Stazione di Iglesias (1998-2015) Dati di proprietà ARPAS
Nella determinazione dell’equazione di possibilità pluviometrica si è adottato il metodo statistico- probabilistico di Gumbel che gode di largo credito e che si è verificato adattarsi bene al campione di dati in esame.
Tralasciando di descrivere in modo approfondito la ben nota trattazione teorica per la quale sono disponibili ampi riferimenti in letteratura, l’equazione di possibilità pluviometrica assume, come di consueto, l’espressione:
h = a τn ove:
- a ed n sono i parametri legati alle caratteristiche pluviometriche dell’area in esame - h rappresenta l’altezza di precipitazione in mm
- τ è la durata della precipitazione in ore.
Si sono considerati nel calcolo periodi di ritorno dell’evento pari a 50, 100, 200, 500 anni e per ognuno di essi si è provveduto a calcolare l’equazione di possibilità pluviometrica.
Si riportano i risultati ottenuti in forma grafica ed in tabelle numeriche. In particolare nel Grafico 1 e nel Grafico 3 si sono riportati i dati di precipitazione registrati in funzione della probabilità di non superamento, nel Grafico 2 e nel Grafico 4 le equazioni, da retta interpolatrice, di possibilità pluviometrica. I valori di a e n vengono riassunti nelle tabelle riportate di seguito.
Grafico 1 – Elaborazione con il metodo di Gumbel delle precipitazioni di durata inferiore all’ora
SCROSCI DI PIOGGIA - STAZIONE DI IGLESIAS RISULTATI ELABORAZIONE
DURATA t = 10 min t = 20 min t = 30 min
MEDIA E SCARTO QUADRATICO MEDIO DEI VALORI OSSERVATI
MEDIA 9.94 13.73 16.19
SSQM 6.622 6.498 7.223
MEDIA E SCARTO QUADRATICO MEDIO DELLA VARIABILE RIDOTTA
YN 0.518 0.518 0.518
SN 1.072 1.072 1.072
VALORI DEI PARAMETRI DI GUMBEL
MODA 6.74 10.59 12.70
ALFA 6.18 6.06 6.74
Tr VALORI ESTREMI PER I TEMPI DI RITORNO CONSIDERATI
50 30.85 34.25 39.00
100 35.17 38.48 43.70
200 39.47 42.70 48.39
500 45.14 48.26 54.58
Tr (anni) a (mm ore-n) n
50 44.201 0.2065
100 48.915 0.1905
200 53.627 0.1778
500 59.860 0.1647
Tabella 5 – Valori di a e n al variare del periodo di ritorno per gli scrosci
Grafico 2 – Equazioni di possibilità pluviometrica a Iglesias per gli scrosci
Grafico 3 – Elaborazione con il metodo di Gumbel delle precipitazioni di durata oraria
PIOGGIE ORARIE - STAZIONE DI IGLESIAS RISULTATI ELABORAZIONE
DURATA t = 1 ora t = 3 ore t = 6 ore t = 12 ore t = 24 ore t = 48 ore
MEDIA E SCARTO QUADRATICO MEDIO DEI VALORI OSSERVATI
MEDIA 20.84 28.60 34.01 40.47 48.58 60.39
SSQM 9.652 11.733 10.047 10.652 11.601 11.123
MEDIA E SCARTO QUADRATICO MEDIO DELLA VARIABILE RIDOTTA
YN 0.518 0.518 0.518 0.518 0.518 1.072
SN 1.072 1.072 1.072 1.072 1.072 0.000
VALORI DEI PARAMETRI DI GUMBEL
MODA 16.17 22.93 29.16 35.33 42.97 55.02
ALFA 9.01 10.95 9.37 9.94 10.83 10.38
Tr VALORI ESTREMI PER I TEMPI DI RITORNO CONSIDERATI
50 51.31 65.65 65.74 74.11 85.21 95.51
100 57.60 73.29 72.28 81.05 92.77 102.76
200 63.87 80.91 78.80 87.96 100.30 109.98
500 72.13 90.96 87.41 97.08 110.23 119.51
Tabella 6 – Risultati numerici dell’elaborazione delle piogge di durata oraria con il metodo di Gumbel
Tr (anni) a (mm ore-n) n
50 52.067 0.1531
100 58.566 0.1421
200 65.055 0.1329
500 73.632 0.1229
Tabella 7 – Valori di a e n al variare del periodo di ritorno per durate orarie
Grafico 4 – Equazioni di possibilità pluviometrica a Iglesias per piogge di durata oraria
3.4 Stima della portata di massima piena del corso d’acqua
Il calcolo di stima della portata di piena del corso d’acqua nella sezione considerata è stato effettuato applicando il metodo cinematico e d’inviluppo e confrontando poi i valori ottenuti con quanto riportato negli studi di pianificazione esistente (rif. PAI e PSFF).
3.4.1 Metodo cinematico
L’ipotesi fondamentale alla base del metodo di calcolo cinematico è quella per cui la portata massima conseguente ad una assegnata precipitazione si raggiunga allorché nella sezione considerata giungano insieme i contributi di tutte le parti che formano il bacino stesso. Questo intervallo di tempo è definito ritardo o tempo di corrivazione. La portata crescerà così in modo lineare nel tempo fino al valore massimo e da questo decresce linearmente fino alla fase di esaurimento.
La portata al colmo si ottiene con la formula:
Ove
rappresenta il coefficiente di deflusso S la superficie complessiva del bacino
h l’altezza di precipitazione nota dall’equazione di possibilità pluviometrica per un tempo pari a tempo di corrivazione del bacino
3.4.1.1 Metodo di Giandotti
Si è scelto in particolare di fare riferimento al metodo cinematico a deduzione sperimentale proposto da Giandotti, fondato su parametri geometrici significativi, che conduce generalmente a risultati affidabili. Esso, elaborato utilizzando osservazioni dei corsi d’acqua del bacino del fiume Po e successivamente perfezionato da Visentini, determina dapprima la durata della fase di crescenza della piena come:
Ove:
L è la lunghezza dell’asta principale del corso d’acqua in km H è l’altitudine media del bacino imbrifero sotteso in m s.m.m.
Z è la quota della sezione considerata in m s.m.m.
S è l’estensione del bacino in km2
Il valore di Qmax della portata corrispondente ad un’altezza di pioggia h caduta nel tempo è dato
Con per il bacino in esame.
L’applicazione di questo procedimento, per il contesto usato dal Giandotti per metterlo a punto, è suggerito per bacini di tipo montano. Si riportano nelle seguenti tabelle i risultati del calcolo della portata per il tempo di ritorno considerato pari a 200 e 500 anni per il bacino sotteso nelle sezioni di chiusura in corrispondenza del ponte stradale in oggetto.
Sezione di chiusura Opera di derivazione dal Rio Castello in località Andraz
Superficie sottesa 124.60 km2
Lunghezza asta principale 10 km
Pendenza media del bacino 0.34
Altitudine media 363.75 m s.m.m.
Quota sezione 1 m s.m.m.
Tempo di corrivazione (Giandotti) 12.4 ore
lambda (giandotti) 166.0
Qmax (giandotti) Tr=200 anni 175.2 m3/s Qmax (giandotti) Tr=500 anni 189.2 m3/s
Tabella 8 – Metodo di Giandotti applicato al bacino idrografico del Rio Mannu nella sezione di chiusura in corrispondenza del ponte stradale oggetto di studio
3.4.1.2 Applicazione del metodo cinematico con calcolo del tempo di corrivazione mediante formule empiriche
Si è scelto di stimare la portata al colmo con il metodo cinematico applicando le seguenti classiche formule empiriche per il calcolo del tempo di corrivazione:
Pasini:
Pezzoli
Ove:
L (km) è la lunghezza del corso d’acqua principale S (km2) è la superficie del bacino
i è la pendenza media del corso d’acqua
Applicando quindi la relazione propria del metodo cinematico si sono ottenute le seguenti portate al colmo per i tempi di ritorno di 200 e 500 anni utilizzando un coefficiente di deflusso cautelativamente posto pari a 0.9:
Tr Qmax (m3/s) Pasini Pezzoli
200 207 395
500 228 439
Tabella 9 – Metodo cinematico applicato con le formule di Pasini e Pezzoli 3.4.2 Metodi d’inviluppo
I metodi d’inviluppo per il calcolo della portata al colmo sono basati essenzialmente sull’assunzione di un’analogia di comportamento fra bacini idrografici: note le portate di piena in alcune sezioni di un corso d’acqua se ne propone una estrapolazione ad altre sezioni dello stesso o, anche, ad altri bacini, simili a quello di riferimento per quanto concerne i principali parametri che condizionano le portate.
L'applicazione di questi metodi è possibile prescindendo, sia da particolari conoscenze sulla dinamica della formazione dei deflussi di piena del corso d'acqua oggetto di studio, sia dalla disponibilità di una serie storica registrata dei deflussi, necessaria invece per l'indagine statistica sulla frequenza delle piene.
Più in particolare, i metodi d’inviluppo sono caratterizzati dal fatto che intendono valutare la “portata massima” in una certa sezione in funzione di un limitato numero di parametri. La relativa espressione analitica, che esprime la relazione tra la portata e i parametri, è l’equazione matematica della curva o della superficie che interpola al meglio i punti sperimentali.
Si è scelto in questo contesto di applicare la formula di Mele espressa come:
desunta dall’indagine statistica delle massime portate al colmo registrate per bacini inferiori a 100 km2 ed essendo q la portata specifica (m3/(s km2)), S la superficie del bacino in km2 e q100 la portata relativa ad un bacino di S=100km2.
q100 per la regione Sardegna – versante occidentale – assume un valore stimato da Mele variabile tra 2.4 e 3.2.
3.4.3 Portata calcolata nel Piano Stralcio Delle Fasce Fluviali (PSFF) della Regione Sardegna (Luglio 2012)
Come citato, la Regione Sardegna ha condotto analisi, studi ed elaborazioni per la redazione del Piano Stralcio delle Fasce Fluviali (PSFF), in particolare per l’analisi idrologica ed idraulica del Rio Mannu di Fluminimaggiore, cui si rimanda per ulteriori approfondimenti.
Le analisi condotte sono state finalizzate alla caratterizzazione idrologica e morfometrica dei bacini del riu Mannu di Fluminimaggiore e all’individuazione delle portate di piena per eventi con tempo di ritorno compresi tra 200 e 500 anni.
La procedura scelta per la definizione delle portate di riferimento si basa sul metodo diretto, con la distribuzione TCEV (Two Components Estreme Values).
Figura 9 – Rio Mannu di Fluminimaggiore: cartogramma della suddivisione in sottobacini ed in giallo le sezioni di chiusura considerate (PSFF Regione Sardegna, 2012)
La sezione “G” è situata in foce, che è in termini idrologici rappresentativa della sezione interessante l’attraversamento stradale. Le portate calcolate applicando il metodo TCEV risultano essere quelle riportate in Tabella 10.
Tabella 10 – Portate di piena per i bacini di Rio Mannu di Fluminimaggiore (PSFF Regione Sardegna, 2012)
3.4.4 Confronti e scelta delle portate di riferimento
Riassumendo, i valori di portata al colmo ricavati con l’applicazione delle relazioni in precedenza illustrate o ricavate dal PSFF della Regione Sardegna risultano essere quelle riportate nella seguente tabella:
Tr Qmax (m3/s)
Giandotti Pasini Pezzoli PSFF Mele
200 175.2 207 395 376
500 189.2 228 439 449 268
Tabella 11 – Valori calcolati di portata al colmo
Come si evince, il metodo TCEV fornisce valori di portata paragonabili all’applicazione del metodo cinematico con la formula di Pezzoli e superiori a quanto ricavato con l’applicazione di altre relazioni empiriche o a deduzione sperimentale.
Si sceglie di considerare quali portate di riferimento per le successive analisi idrauliche quelle derivante dallo studio predisposto dalla Regione Sardegna per il Piano Stralcio Delle Fasce Fluviali (PSFF), potendo il metodo citato vantare il fatto di utilizzare parametri ed informazioni locali maggiormente rappresentative della zone (quali l’uso del suolo, la geologia, etc.). Oltretutto, rispetto agli altri metodi di calcolo, fornisce valori al colmo maggiormente cautelativi.
