Caratterizzazione e inquadramento

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Caratterizzazione e inquadramento

4.1 Il litorale di Marina di Pisa

Il litorale di Marina di Pisa (43° 40.8’ N ,10° 16.8’ E) ricade all’interno dell’Unità Fisiografica1 Pisano-Versilie

Golfo di La Spezia (Punta Bianca alla foce del Magra) e a Sud dalla costa alta Livornese. La costa appartenente a questa unità fisiografica è, per tutta la sua estensione, bassa e sabbiosa, costituita da un’ampia e regolare f

Essa presenta una direzione NW

S in prossimità del porto di Livorno (fig. 4.

Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato.

Dal punto di vista meteomarino, considerando le caratteristiche batimetriche ed orografiche, la fascia litoranea pisana, può a prima vista sembrare suddividibile in due aree distinte, separate dalla foce dell’Arno:

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Unità fisiografica: tratto costiero, delimitato da prominenze, più o meno marcate, di costa alta che fanno da ostacolo naturale alla corrente di deriva litoranea (drift) che intercetta il sedimento e lo trasporta parallelamente alla linea di riva; all’i

bilancio sedimentario in entrata ed in uscita è all’incirca uguale.

zzazione e inquadramento del litorale pisano

Il litorale di Marina di Pisa

Il litorale di Marina di Pisa (43° 40.8’ N ,10° 16.8’ E) ricade all’interno dell’Unità Versiliese, che si estende per circa 65Km, ed è delimitata a Nord dal Golfo di La Spezia (Punta Bianca alla foce del Magra) e a Sud dalla costa alta Livornese. La costa appartenente a questa unità fisiografica è, per tutta la sua estensione, bassa e sabbiosa, costituita da un’ampia e regolare falcatura a grande raggio di curvatura.

Essa presenta una direzione NW-SE presso Bocca di Magra fino ad orientarsi in direzione N S in prossimità del porto di Livorno (fig. 4.1).

Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..1 - Inquadramento geografico del litorale di Marina di Pisa.

Dal punto di vista meteomarino, considerando le caratteristiche batimetriche ed orografiche, la fascia litoranea pisana, può a prima vista sembrare suddividibile in due aree distinte,

lla foce dell’Arno:

tratto costiero, delimitato da prominenze, più o meno marcate, di costa alta che fanno da ostacolo naturale alla corrente di deriva litoranea (drift) che intercetta il sedimento e lo trasporta parallelamente alla linea di riva; all’i

bilancio sedimentario in entrata ed in uscita è all’incirca uguale.

del litorale pisano

Il litorale di Marina di Pisa (43° 40.8’ N ,10° 16.8’ E) ricade all’interno dell’Unità Km, ed è delimitata a Nord dal Golfo di La Spezia (Punta Bianca alla foce del Magra) e a Sud dalla costa alta Livornese. La costa appartenente a questa unità fisiografica è, per tutta la sua estensione, bassa e sabbiosa,

SE presso Bocca di Magra fino ad orientarsi in direzione

N-Inquadramento geografico del litorale

Dal punto di vista meteomarino, considerando le caratteristiche batimetriche ed orografiche, la fascia litoranea pisana, può a prima vista sembrare suddividibile in due aree distinte,

tratto costiero, delimitato da prominenze, più o meno marcate, di costa alta che fanno da ostacolo naturale alla corrente di deriva litoranea (drift) che intercetta il sedimento e lo trasporta parallelamente alla linea di riva; all’interno il

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→ l’area a Sud è influenzata dalla presenza del porto di Livorno, che contribuisce a schermare il litorale da certi settori direzionali, e dalle Secche della Meloria, che producono sostanziali effetti diffrattivi e rifrattivi sul moto ondoso.

→ l’area a Nord risulta invece più aperta al moto ondoso ad eccezione della zona più prossima alla foce dell’Arno, dove il pennello esistente induce qualche effetto diffrattivo.

Muovendosi lungo la fascia costiera, da nord a sud, il moto ondoso varia a causa della batimetria che svolge un ruolo essenziale sia sulle caratteristiche energetiche, che sulle caratteristiche spettrali delle onde. Soprattutto a sud dell’Arno, dove comincia a farsi sentire la presenza delle Secche della Meloria, le variazioni delle caratteristiche ondose sono decisamente consistenti, finché, nell’area che va da Tirrenia alla foce dello Scolmatore, si assiste alla formazione di mare incrociato.

Da studi condotti sul clima meteomarino a largo del tratto di litorale oggetto di studio, è stato trovato che le mareggiate principali arrivano prevalentemente dal settore 240°-270°N, mentre gli eventi estremi, cioè quelli relativi ad un’altezza d’onda maggiore di 6 m, provengono da un limitatissimo settore settato sui 225°N.

Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..2 - Rosa delle onde ottenuta dalla validazione dei dati registrati dall’ondametro di La Spezia(D.E.A.M. srl. Marzo 2006).

Da elaborazioni dei dati acquisiti dall’ondametro di La Spezia sono state ricavate le altezze d’onda del paraggio per i diversi periodi di ritorno, come riportato di seguito in Tabella 4.1:

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Tabella Errore. Nel documento non esiste testo dello stile specificato..1: Altezze d’onda significative e rispettivi periodi di ritorno.

Periodo di ritorno Tr [anni]

Altezza significativa massima annuale

Hs[m] 2 4.90 5 5.60 10 6.06 20 6.51 50 7.08 100 7.51

L’altezza d’onda di 6,50m con tempo di ritorno di 20 anni è quella che è stata misurata dall’ondametro di La Spezia in concomitanza dell’evento verificatosi il 5 ottobre del 2003. Il campo idrodinamico di questo litorale è scarsamente influenzato dall’oscillazione di marea, che induce correnti di pochissimi cm/s e quindi sono trascurabili ai fini pratici; mentre è fortemente influenzato dal vento, la cui intensità determina l’entità del trasporto sedimentario costiero.

Nelle aree costiere il flusso avviene prevalentemente lungo le isobate, ma, anche in questo caso, la presenza delle Secche non può essere trascurata.

Dal punto di vista generale i venti settentrionali creano un flusso parallelo alla costa e diretto verso sud, mentre i venti meridionali inducono un flusso diretto verso nord che risente tuttavia della presenza delle Secche: qui viene, in pratica, suddiviso in due rami, uno fluente verso costa e uno verso il largo, con correnti anche notevoli che decrescono progressivamente verso le aree più a nord. Nel corso di intensi eventi di moto ondoso, essendo le mareggiate del Ligure-Tirreno essenzialmente un “mare da vento”, non può essere affatto trascurato l’effetto del vento nella generazione della corrente: ciò comporta che, ai fini della morfodinamica costiera, non sarebbe corretto trascurare tale corrente, che va invece debitamente considerata e sovrapposta alla corrente longshore indotta dalle onde.

4.1.1 Evoluzione del litorale e successione delle opere di difesa

Il litorale di Marina di Pisa, ha iniziato a presentare fenomeni di erosione dopo l’Unità d’Italia a causa di modifiche effettuate alla foce dell’Arno e per la costante riduzione del trasporto solido dovuto alle opere di sistemazione idraulico forestali, effettuate nel bacino del fiume in quegli anni.

L’abitato di Marina di Pisa è stato difeso, per una lunghezza di 2,5Km, da una scogliera radente che è stata costruita nella prima metà del secolo scorso per tratti successivi a partire

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dalla foce dell’Arno. Negli anni ’60 fu

radente un sistema di dieci scogliere parallele lunghe da 200 a

circa 15m. Tali scogliere hanno raggiunto lo scopo di proteggere l’abitato di Marina di Pisa, ma hanno anche determinato una forte asimmetria della foce dell’Arno, come è possibile vedere in figura 4.3.

Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato. del litorale di circa 500 m (tratta da Google Earth 07

Il tratto di costa in esame è stato rilevato nel 1997 con sezioni ortogon di 50m fino a raggiungere la batimetrica dei

scogliera radente e quella parallela ha un si superano in alcuni punti, in particolare in c

dislivelli fra i due lati delle scogliere che superano i 3

dalla foce dell’Arno. Negli anni ’60 fu costruito, a distanza di 80-100

radente un sistema di dieci scogliere parallele lunghe da 200 a 250m ciascuna, con

m. Tali scogliere hanno raggiunto lo scopo di proteggere l’abitato di Marina di Pisa, ma hanno anche determinato una forte asimmetria della foce dell’Arno, come è possibile

Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..3 - Foce dell’Arno, a sinistra all’altezza di S.Rossore si nota l’arretramento

del litorale di circa 500 m (tratta da Google Earth 07-04-08).

Il tratto di costa in esame è stato rilevato nel 1997 con sezioni ortogonali alla riva distanziate raggiungere la batimetrica dei -10m. La spiaggia sommersa compresa fra la scogliera radente e quella parallela ha una profondità media di circa 2-3

si superano in alcuni punti, in particolare in corrispondenza dei varchi, i 6 elle scogliere che superano i 3m (fig. 4.4).

100m dalla scogliera m ciascuna, con varchi di m. Tali scogliere hanno raggiunto lo scopo di proteggere l’abitato di Marina di Pisa, ma hanno anche determinato una forte asimmetria della foce dell’Arno, come è possibile

Foce dell’Arno, a sinistra all’altezza 08).

ali alla riva distanziate 10m. La spiaggia sommersa compresa fra la 3m, mentre all’esterno orrispondenza dei varchi, i 6-7m, determinando

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Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..4 - Carta batimetrica dell’area antistante Marina di Pisa,

rappresentante anche le dighe foranee.

La quota di sommità delle scogliere è fortemente variabile in funzione delle manutenzioni eseguite nel tempo: essa va da 3.8m rispetto allo S.W.L2., per opere recentemente sistemate, a circa 1.5m per le scogliere dove da molti anni non si eseguono lavori di manutenzione. Ne consegue che alcune scogliere sono ampiamente tracimabili e che in corrispondenza dei varchi, dove si concentrano correnti di ritorno, si sono verificati importanti canali di erosione al fondo.

Verso il largo il profilo della spiaggia è molto regolare e presenta solo una debole convessità la cui sommità si trova a circa 120m dalla scogliera parallela, ad indicare l’allontanamento da riva del flusso sedimentario, dovuto proprio alla presenza di questa opera marittima.

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Nel corso degli anni sono stati eseguiti vari interventi di manutenzione, sia delle dighe foranee, soggette a fenomeni di sprofondamento, sia dei muri radenti sottoposti a forti pressioni durante le mareggiate. Un altro problema che si verifica con questo tipo di intervento è quello del sovralzo: durante gli episodi meteomarini di maggiore intensità il livello dell’acqua all’interno delle dighe si alza provocando fenomeni di esondazione e in prossimità dei varchi, a causa del gradiente di profondità che si viene a creare, si sviluppano forti correnti che accentuano l’erosione dei fondali in quel punto, costituendo una fonte di pericolo durante la stagione balneare. Inoltre il fenomeno del sovralzo ha creato problemi di erosione anche in prossimità della sede stradale con tutte le evidenti conseguenze.

Visto che le metodologie di difesa oggi disponibili sono assai più evolute rispetto a quelle adottate, consentendo la protezione del litorale con una utilizzazione assai contenuta di difese rigide e una buona fruibilità delle spiagge, il Comune e gli Enti interessati hanno programmato un intervento di riqualificazione.

4.2 Descrizione tecnica delle strutture in esame

Per la comprensione degli effetti che i parametri di progetto hanno su sovralzo idrico, portate di overtopping e trasmissione del moto ondoso nel sito di interesse, è stata necessaria un’approfondita caratterizzazione granulometrica e geometrica delle strutture da riprodurre in laboratorio.

La scogliera emersa e quella radente sono state suddivise secondo l’asse S-N in sezioni distanti 5m, delle quali è stato possibile misurare, per un numero di massi variabile, che va dalle 5 alle 14 unità, le tre grandezze caratteristiche (Allegato I).

4.2.1 Caratterizzazione geometrica

Il tratto di costa di Marina di Pisa da riprodurre nel modello fisico in canale è quello protetto dalla scogliera emersa n°5 e dalla scogliera radente in corrispondenza di essa (fig. 4.5).

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Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..5 - A sinistra è rappresentato il sistema di scogliere radenti e parallele che difende il litorale di Marina di Pisa, a destra foto aerea della scogliera n°5.

Entrambe le scogliere sono composte da una gettata di massi naturali e presentano una caratteristica forma trapezoidale, anche se non perfettamente definita, a causa dell’azione modellatrice degli eventi meteomarini rilevanti.

Per quanto riguarda la scogliera emersa l’elevazione sul livello del mare è di circa 2m (in origine 4m circa), mentre per la scogliera radente antistante è di circa 3.2m, la distanza tra le due strutture è di circa 50m, e tra la scogliera e la strada litoranea è di circa 60m.

La scogliera radente nella sua totalità si estende per circa 2500m., mentre la scogliera emersa, di lunghezza pari a circa 180m. si interrompe verso nord con un varco ampio circa 10m, che la divide dalla scogliera n°4, e verso sud è collegata alla scogliera radente da un pennello ortogonale alla linea di riva, che a sua volta la divide dalla scogliera n°6 (foto 4.1) che, insieme alla n°7, è stata oggetto di lavori risistemazione e messa in sicurezza idraulica.

Foto Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..1 - Vista del confine Nord e Sud della scogliera n°5.

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Tali lavori precedevano l’abbassamento della cresta della scogliera sotto il livello del mare (circa 50cm), l’allargamento della stessa dai 3-5m (alla cresta) iniziali ai 20m attuali ed il ripascimento della zona compresa fra la scogliera radente e la soffolta con ghiaia, formando così una spiaggia che viene rimodellata dalle mareggiate di intensità maggiore, ma la cui berma rimane sempre abbastanza distante dalla sede stradale .

In figura 4.6 viene riportata una ricostruzione in sezione (scala prototipo) del sistema preso in esame con annesse le misure delle distanze e dei parametri geometrici di entrambe le tipologie di difesa.

Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..6 - Ricostruzione in sezione del sistema di studio (scogliera distaccata e radente).

Infine in figura 4.7 vengono rappresentati alcuni dei principali parametri generalmente utilizzati in ambito costiero per il dimensionamento di scogliere frangiflutti dimensionalizzati in figura 4.8, ovvero:

·_{L: Lunghezza della scogliera;}

·_{L’: Larghezza dei varchi tra due scogliere;} ·_{D: Distanza dalla linea di riva;}

·_{B: Larghezza di cresta;} ·_Hc: Freeboard;

·_{M: Pendenza del parametro lato mare;} ·_{M’: Pendenza del parametro lato terra.}

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Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..7 - Principali parametri per il dimensionamento

delle scogliere frangiflutti.

4.2.2 Caratterizzazione granulometrica

Per la caratterizzazione del materiale costituente queste due strutture, il 6/12/07 sono state effettuate misurazioni in sito.

→ Scogliera emersa

Le misure dei massi della scogliera emersa n°5, di lunghezza pari a circa 180m, sono state effettuate su 35 sezioni trasversali, poste a distanza di 5m e distribuite uniformemente sull’estensione della scogliera. I valori così ottenuti hanno permesso di ottenere un campione rappresentativo dei massi della struttura. Per la costruzione del modello fisico in canale è stata scelta la sezione mediana n°3.

Per ognuna delle 35 sezioni trasversali della scogliera, è stato contato il numero dei massi emersi e per alcuni di essi, i più facilmente raggiungibili, sono state prese le misure nelle tre dimensioni. In totale sono stati misurati 152 massi, e dal calcolo del volume di essi, è stato estratto il diametro caratteristico (Tabella 1, Allegato I).

E’ importante sottolineare che il campione di massi misurati, è stato ipotizzato come rappresentativo di tutti i massi della scogliera, compresi quelli sommersi che non è stato possibile misurare.

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Le frequenze relative e cumulate delle dimensioni dei massi rilevati sono riportate nella Tabella 4.2 e nei grafici delle figure 4.8 e 4.9.

Tabella Errore. Nel documento non esiste testo dello stile specificato..2: Frequenze relative e cumulate ottenute dai dati rilevati in sito per la scogliera emersa n°5.

Estremo della classe [m] umero massi con diametro inferiore all'estremo della classe % Cumulata Classi in diametro[m] Centro della classe[m] umero massi contenuti nella classe %Relativa 0.3 0 0 0 ≤ D < 0.3 0.15 0 0 0.6 1 0.7 0.3 ≤ D < 0.6 0.45 1 0.7 0.9 13 8.6 0.6 ≤ D < 0.9 0.75 12 7.9 1.2 53 34.9 0.9≤ D < 1.2 1.05 40 26.3 1.5 115 75.7 1.2 ≤ D < 1.5 1.35 62 40.8 1.8 143 94.1 1.5 ≤ D < 1.8 1.65 28 18.4 2.1 150 98.7 1.8 ≤ D < 2.1 1.95 7 4.6 2.4 152 100.0 2.1 ≤ D < 2.4 2.25 2 1.3 2.7 152 100.0 2.4 ≤ D < 2.7 2.55 0 0

Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..8 - Frequenza relativa dei massi della scogliera emersa n°5.

Distribuzione granulometrica_Massi _Scogliera_5_Marina di Pisa

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 Diametro [m] %

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Figura Errore. el documento non esiste testo dello stile specificato..9 - Frequenza cumulata dei massi della scogliera emersa n°5.

Dal grafico in figura 4.11 sono stati ricavati i seguenti valori:

∗ D15 : 1m

∗ D50 : 1.3m

∗ D85: 1.6m

∗ D85/ D15: 1.6

Com’è possibile intuire dalla stima del rapporto D85/D15 pari ad 1.6, tale materiale non è risultato particolarmente classato.

→ Scogliera radente

Le misure dei massi della scogliera radente sono state effettuate su 20 sezioni trasversali, poste alla distanza di 10m e distribuite uniformemente su circa 200m della struttura. Per ogni sezione è stato contato il numero dei massi emersi, per ogni masso sono state prese le misure nelle tre dimensioni e dal calcolo del volume è stato estratto il diametro caratteristico (Tabella 2, Allegato I).

Anche nel caso della scogliera radente sono state calcolate le frequenze relative e cumulate in base alle classi in diametro e al numero dei massi, riportate in Tabella 4.3. I dati raccolti sono stati rappresentati nei grafici delle figure 4.10 e 4.11.

Distribuzione granulometrica_Massi_Scogliera_5_Marina di Pisa

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 Diametro [m] %

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Tabella Errore. Nel documento non esiste testo dello stile specificato..3: Frequenze relative e cumulate ottenute dai dati rilevati in sito per la scogliera radente.

Estremo della classe [m] umero massi con diametro inferiore all'estremo della classe % Cumulata Classi in diametro [m] Centro della classe [m] umero massi contenuti nella classe % Relativa 0.2 0 0 0 ≤ D < 0.2 0.1 0 0 0.4 0 0 0.2 ≤ D < 0.4 0.3 0 0 0.6 49 27 0.4 ≤ D < 0.6 0.5 49 26.92 0.8 120 66 0.6 ≤ D < 0.8 0.7 71 39.01 1 159 87 0.8 ≤ D < 1 0.9 39 21.43 1.2 177 97 1≤ D < 1.2 1.1 18 9.89 1.4 182 100 1.2 ≤ D < 1.4 1.3 5 2.75 1.6 182 100 1.4 ≤ D < 1.6 1.5 0 0