4. Studio Idraulico “Stato di Progetto”
4.1
Criticità riscontrate nello stato attuale
Dall’analisi del modello idraulico allo stato attuale, condotta al fine di determinare l’adeguatezza o meno del corso d’acqua a contenere le portate transitate, sono emerse evidenti criticità di natura idraulica. In particolar modo si osserva dalla Tavola 4 come si verificano allagamenti diffusi in corrispondenza della zona nord dell’area industriale e anche nelle zone interessate da previsioni di completamento, disposte nella parte sud lungo la strada provinciale per Casole. Ciò può essere attribuito all’inadeguatezza piuttosto diffusa delle sezioni attuali, al sottodimensionamento di molti attraversamenti che provocano rigurgiti a monte di essi e anche all’elevato grado di urbanizzazione in presenza della zona industriale.
Al fine di mitigare il rischio idraulico in tali aree si sono predisposti una serie di interventi progettuali, per lo scenario Tr = 200 anni e durate di 0.5h, descritti nei paragrafi successivi, che verranno implementati in loco in un arco temporale non bene definito.
4.2
Interventi progettuali
Sono stati individuati, dimensionati e verificati idraulicamente interventi volti alla mitigazione del rischio idraulico.
Nel primo caso si sono previsti interventi progettuali sul Fosso Strada e sul fosso Area Industriale, spaziando dalla riprofilatura del fondo, alla risagomatura delle sezioni, fino alla realizzazione di una cassa di espansione in linea sul Fai e di una cassa di espansione in derivazione sul Fstr.
Nel secondo caso si è prevista la realizzazione di uno scavo nella APE OP, con finalità di compensazione dei volumi eventualmente sottratti da una nuova edificazione all’interno di questa area di previsione.
I suddetti interventi sono riportati nelle Tavole 7-8.
4.2.1 Sistemazione della Zona Nord Area Industriale
Nel primo intervento si è prevista la messa in sicurezza dell’intera zona nord dell’area industriale, mediante la realizzazione della cassa di espansione in linea su Fai, così come inserita nella variante al regolamento urbanistico, partendo da ipotesi iniziali diverse come gli input idrologici al modello idraulico, la schematizzazione delle sezione a monte della cassa, ecc…, fino ad arrivare a soluzioni progettuali differenti.
La suddetta cassa di espansione, tuttavia, non garantisce la completa messa in sicurezza della zona nord dell’area industriale, ma solo delle aree subito a valle di essa, pertanto si sono proposti e verificati idraulicamente ulteriori interventi progettuali, quali:
Risagomatura e riprofilatura delle sezioni su Fstr e Fai;
Eliminazione del tombino denominato “culvert 0.15” e realizzazione di un by-pass idraulico a cielo aperto dal laghetto su Fai al Fstr in prossimità della sezione 15; Aumento delle dimensioni degli attraversamenti su Fstr e Fai
Realizzazione di una cassa di espansione in derivazione su Fstr.
La cassa in linea ha l’obiettivo di ridurre il rischio idraulico mediante la realizzazione di un esteso argine di confine posto sul lato Nord e Ovest dell’area industriale, a protezione della parte edificata o potenzialmente edificabile. Questo argine consentirà di trattenere a monte di esso gran parte dei volumi idrici prodotti dal bacino di monte di Fai e di AF1 BF.
Lungo il Fai, in corrispondenza dell’attuale tombino “Culvert 5.5”, sarà messa in opera una tubazione di collegamento che consentirà il transito della sola portata che il Fai può effettivamente contenere. Sarà dunque creata una sorta di briglia a bocca tarata con area a monte di essa destinata all’invaso, e quindi alla laminazione.
Il nuovo argine avrà quota di sommità (257.6 m s.l.m.) pari a quella del terreno che divide il bacino del Fai dal bacino del AF1 BF, valutata in corrispondenza dell’intersezione con la stradella di campo posta lungo AF1 BF, secondo la cartografia C.T.R. 1:2.000.
Dal momento che l’apporto idrologico al Fai non proviene soltanto dal versante Ovest ma anche da quello Nord, è previsto di estendere l’argine di protezione anche lungo la parte Nord, ai piedi di Lucciana, fino alla stradella di campo che sale verso Lucciana.
Considerando il dislivello presente tra l’intersezione di questo argine con la suddetta stradella e il Fai all’altezza del “Culvert 5.5”, risulta possibile, attraverso un piccolo fosso di guardia posto sul lato esterno dell’argine, ricondurre tutto l’apporto dell’eventuale precipitazione piovosa verso il Fosso Fai, nel punto più depresso. Il fosso di guardia sul lato esterno dell’argine sarà realizzato anche nel tratto Ovest, ad eccezione della parte lungo il AF1 BF, in cui già quest’ultimo potrà fungere da canaletta di raccolta ai piedi dell’argine.
Di seguito saranno chiarite le modifiche apportate alla modellazione idrologica e, successivamente, a quella idraulica, rispetto al modello congiunto studiato nello stato attuale.
Sono state inoltre modificate le portate attribuite al Fai come input al modello idraulico, in quanto la presenza del nuovo argine altera la suddivisione in sottobacini e quindi la ripartizione degli apporti idrologici lungo il corso d’acqua.
Per quanto riguarda quest’ultimo aspetto, è stato valutato che l’apporto del BAC Fai rimane invariato. L’apporto del bacino BAC Fai 2 è stato suddiviso in due parti, dove la prima (53% della superficie) contribuirà all’apporto idrologico a monte dell’argine e verrà sommato a quello del BAC Fai 1 (Tab.54) , e la seconda (47% della superficie) contribuirà all’apporto idrologico a valle dell’argine inserito come input uniformemente distribuito. Il modello idraulico implementato per questo intervento riguarda soltanto il Fai e il Fstr uniti in corrispondenza della rispettiva confluenza, senza considerare l’AF1 BF il quale, anche se interessato da questo intervento, è stato studiato insieme alla parte rimanente del modello congiunto visto nello stato attuale, alzando semplicemente i “levee” in sponda sinistra tra la Sez. 7 e la Sez. 6 alla quota del nuovo argine, impendendo così il trasferimento di volumi nell’APE JJ.
L’area di invaso non è stata rappresentata come un’area di potenziale esondazione, ma, trattandosi sostanzialmente di una cassa di espansione in linea a bocca tarata, è stata simulata con l’inserimento di macrosezioni, rispetto al modello di stato attuale, tra le quali troviamo Fai 7.1 ed Fai 7.2 che sono frutto di interpolazione a partire dalla sezione Fai 7 rilevata per quanto riguarda i punti dell’alveo, mentre per l’allargamento delle sezioni 7.1, 7.2, 7, 6, 5 , 4.96 e 4.95 ci si è avvalsi della C.T.R. 1:2.000.
Nel modello idraulico inoltre non è stato possibile rappresentare l’ intera geometria dell’argine, ma è stato implementato puntualmente con l’adeguamento del “Culvert 5.5” sull’asta Fai, inserendo la larghezza e l’altezza dell’argine e le dimensioni di una tubazione di diametro pari a 40 cm, ottenuto dopo aver effettuato vari tentativi al fine di ottimizzare la laminazione della piena a monte. Questa soluzione differisce da quella trovata nello studio idraulico nella variante al regolamento urbanistico alla luce delle diverse ipotesi effettuate nel modello idraulico per gli input idrologici e della schematizzazione delle macrosezioni.
Il livello raggiunto nella cassa è pari a 256.64 m s.l.m. per Tr 200 anni, contro una quota di 257.6 di sommità dell’argine di ritenuta, quindi con quasi 1 m di franco di sicurezza. Di seguito si riporta una tabella di riepilogo del comportamento idraulico dell’opera (portata e volumi in ingresso e in uscita, volume invasato) per l’evento duecentennale di progetto.
I valori di portata in ingresso (Qi) sono presi dagli input idrologici al modello idraulico e quelli della portata in uscita (Qu) dal tubo sotto l’argine sono presi dalla modellazione idraulica.
Tabella 54 - Tabella di calcolo del funzionamento idraulico della cassa a bocca tarata
t(ore e min.) Fai 1 (m3/s) Fai 2 monte argine (m3/s) Qi - sez. 7.2 (m3/s) Vi (m3) Qu – Culvert 4.955 (m3/s) Vu (m3) V V= V invasato (m3) 00:00 0.00 0.00 0.00 0 0.07 21 0 0 00:05 0.00 0.05 0.05 14 0.1 30 0 0 00:10 0.03 0.31 0.34 101 0.2 60 0 0 00:15 0.18 0.86 1.04 313 0.29 87 0 0 00:20 0.61 1.50 2.11 633 0.31 93 0 0 00:25 1.39 2.02 3.41 1024 0.32 96 0 0 00:30 2.49 2.41 4.90 1470 0.33 99 1371 1371 00:35 3.56 2.31 5.87 1761 0.34 102 1659 3031 00:40 4.15 1.51 5.66 1697 0.35 105 1592 4622 00:45 3.92 0.75 4.67 1400 0.36 108 1292 5914 00:50 3.20 0.37 3.57 1071 0.36 108 963 6878 00:55 2.33 0.18 2.51 753 0.37 111 642 7520 01:00 1.55 0.09 1.64 492 0.37 111 381 7901 01:05 1.05 0.04 1.09 328 0.37 111 217 8118 01:10 0.72 0.02 0.74 222 0.37 111 111 8229 01:15 0.48 0.01 0.49 147 0.37 111 36 8265 01:20 0.33 0.00 0.33 99 0.37 111 -12 8253 01:25 0.22 0.00 0.22 66 0.37 111 -45 8208 01:30 0.15 0.00 0.15 45 0.37 111 -66 8142 01:35 0.10 0.00 0.10 30 0.37 111 -81 8061 01:40 0.07 0.00 0.07 21 0.37 111 -90 7971 01:45 0.05 0.00 0.05 15 0.37 111 -96 7875 01:50 0.03 0.00 0.03 9 0.37 111 -102 7773 01:55 0.02 0.00 0.02 6 0.37 111 -105 7668 02:00 0.01 0.00 0.01 3 0.37 111 -108 7560 02:05 0.00 0.00 0.00 0 0.37 111 -111 7449 02:10 0.00 0.00 0.00 0 0.37 111 -111 7338 02:15 0.00 0.00 0.00 0 0.37 111 -111 7227 02:20 0.00 0.00 0.00 0 0.37 111 -111 7116 02:25 0.00 0.00 0.00 0 0.37 111 -111 7005 02:30 0.00 0.00 0.00 0 0.37 111 -111 6894
Si osserva che il massimo invaso è previsto dopo 1h e 15 minuti circa dall’inizio dell’evento, quindi circa 45 minuti in ritardo rispetto al passaggio del picco di piena.
La superficie di allagamento individuata a monte della cassa risulta pari a circa 40800 m2 quindi si stima che il livello idrometrico medio in cassa possa essere pari a circa 0.2 m. E’ importante sottolineare come l’area interessata dall’invaso di questi volumi sia caratterizzata da una certa pendenza verso valle (verso Est) quindi l’accumulo si concentrerà prevalentemente a ridosso dell’argine; si ritiene pertanto che la superficie effettiva di accumulo possa essere anche inferiore a quella tracciata nelle Tavole 7-8 rispettivamente per Tr = 30 anni e Tr = 200 anni.
Figura 77 – Stato attuale della zona sulla quale sarà realizzato il tratto Ovest dell’argine
Le dimensioni dell’opera saranno le seguenti: Tubo Circolare: D =0.4 m;
Lunghezza argine tratto Nord: 400 m circa;
Altezza rispetto al piano campagna argine tratto Nord: variabile tra 0.5 m e 2 m; Lunghezza argine tratto Ovest: 230 m circa;
Altezza rispetto a piano campagna argine tratto Ovest: variabile tra 0.6 m e 2 m; Larghezza della sommità dell’argine: 3,5 m;
Pendenza scarpate: 1:2;
Larghezza fondo alveo fosso di guardia: 1 m; Pendenza scarpate fosso di guardia: 1:2; Dislivello fosso di guardia tratto Nord: 50 cm; Dislivello fosso di guardia tratto Ovest: 50 cm.
Superficie complessiva allagata (porzione ricadente sul bacino del Fosso F_ai): circa 4 ha circa;
Superficie complessiva allagata (porzione ricadente sul bacino del Fosso AF1 BF – APE J): 0.7 ha circa, simile a quella dello Stato Attuale.
Come già detto in precedenza questo intervento progettuale non mette completamente in sicurezza la zona da un punto di vista idraulico e, pertanto, si sono ipotizzati ulteriori interventi integrati nel modello idraulico allo stato di progetto.
Uno degli interventi prevede l'adeguamento delle sezioni, mediante la loro risagomatura, e la regolarizzazione del profilo longitudinale del fondo, rendendolo il più regolare possibile, in quanto in alcuni tratti si presenta in contropendenza, acquisendo così superfici utili al deflusso.
I criteri applicati per la risagomatura delle sezioni sono:
sezioni trapezie con larghezza alla base 1.2 – 1.5 m per Fai e 1.6 - 1.65 m per Fstr; pendenza delle scarpate di Fai e Fstr pari a 2:3;
rialzamento per alcune sezioni del Fstr dei “cigli” di sponda.
In base a questi criteri si riporta un esempio di sezioni allo stato attuale e allo stato di progetto per Fai ed uno per Fstr.
Figura 78 - Sezione Fai 4.1 Stato Attuale - Stato Futuro
Inoltre negli Allegati Idraulici è possibile vedere la differenza del profilo longitudinale del fondo alveo tra lo stato attuale e lo stato futuro sia per il Fai che per il Fstr.
I tratti adeguati del Fai vanno dalla sezione 7.2 alla 4.95 e dalla 4.1 alla 0.9 e quelli del Fstr dalla sezione 16 alla 5 e la 1. Le rimanenti sezioni hanno mantenuto la loro forma e sono state modificate soltanto le quote del fondo alveo (abbassamento).
Inoltre si è osservato nel modello idraulico allo stato attuale che tutti i tombini presenti nei Fstr ed Fai sono insufficienti a smaltire le portate sia per Tr = 30 anni che per Tr = 200 anni, in quanto determinano rigurgito a monte di essi. Si sono pertanto aumentate le dimensioni dei suddetti tombini, le cui soluzioni definitive sono riportate qui di seguito.
Tabella 55 - Dimensioni tombini Fai e Fstr Stato Attuale - Stato Futuro
Tratto Studiato Dimensione Stato Attuale(m) Dimensione Stato Futuro(m)
Fai
Culvert 5.5 D = 0.3 (Circolare) D = 0.4 (Circolare)
Culvert 3.5 D = 1 (Circolare) D = 1.2 (Circolare)
Culvert 0.95 D = 0.5 (Circolare) D = 1.2 (Circolare)
Culvert 0.15 D = 0.3 (Circolare) Eliminato
Fstr
Culvert 13.5 D = 0.4 (Circolare) D = 1.3(Circolare)
Culvert 9.5 D = 0.55 (Circolare) D = 0.9 (Circolare)
Culvert 7.5 D = 0.55 (Circolare) D = 1 (Circolare)
Culvert 4.5 D = 0.55 (Circolare) D = 1.1 (Circolare)
Culvert 2.5 D = 0.7 (due tubi Circolari) D = 1.5*1 (Rettangolare)
Figura 81 - Culvert Fstr 2.5 Stato Attuale - Stato Futuro
Non sono state modificate le quote della strada, ma l’aumento delle dimensioni dei tombini viene compensato dallo scavo del fondo alveo che in alcuni casi è stato anche di 0.8m rispetto allo stato attuale.
Successivamente è stato eliminato il Culvert Fai 0.15, perché avrebbe dimensioni insufficienti per lo smaltimento delle portate con Tr = 200 anni e una lunghezza considerevole di circa 125 m, quindi sconsigliabile per un tratto tombato. Si è pertanto provveduto a sostituire detto Culvert con un canale a cielo aperto che interessa le aree comprese tra RQ 7.3 ed RQ 7.4, in particolare si sviluppa dalla sezione 0.8 (laghetto a servizio dell’attività artigianale) sino alle sezioni 14.8 – 14.7 del Fstr (Fig. 82), che non sono sezioni battute ma interpolate tra la sezione 15 e la 14.
Figura 83 - Sezione Fai 0.2: sez. iniziale nuovo tratto canale a cielo aperto
Figura 84 - Sezione Fai 0.1: sez. finale nuovo tratto canale a cielo aperto
L’implementazione dell’ultimo intervento realizzato sul Fstr, che prevede la realizzazione di una cassa di espansione in derivazione, è stato fatto al fine di diminuire le altezze idriche e di rispettare il franco di sicurezza, spiegato successivamente, sia a monte del Culvert 9.5 che tra le sezioni 8-4. Se ciò non fosse stato considerato si sarebbe dovuto aumentare la dimensione delle sezioni in modo spropositato, rendendo quindi la soluzione non fattibile sia da un punto di vista economico che di inserimento in loco.
La cassa di espansione riguarda l’intera area AT 4.6, per la quale sono stati previsti alcuni interventi successivamente sospesi dal regolamento urbanistico in quanto ricadenti in area a pericolosità molto elevata, e una piccola fascia di terreno ricadente sull’area RQ 7.12 interessata dall’insediamento industriale, solo nella parte Ovest dell’area.
L’area della cassa di espansione, tracciata nelle Tavole 7-8, è stata chiamata “APE NN-Stato Progetto” con accumulo d’acqua governato dalla sola legge di invaso (Fig. 86). Per fare in modo che la cassa possa contenere i volumi esondati si è prevista la realizzazione di un argine sia sul lato Est che sul lato Sud, invece la parte Ovest è delimitata dal dislivello naturale del terreno di circa 1,1 m (confine APE NN-QQ stato attuale, Fig. 84), e la parte Nord è delimitata dal rilevato arginale (Tav. 6).
Figura 85 - Confine APE NN-QQ stato attuale
Tabella 56 - Parametri dimensionali della Cassa di Espansione "APE NN-Stato Progetto"
Superficie A [m2] 27521
Quota sommità argine lato Sud Hlato Sud[m s.l.m.] 252
Quota sommità argine lato Est Hlato Est [m s.l.m.] 251.1
Quota del fondo zf [m s.l.m.] 249.8
Volume massimo invasabile V [m3] 30388
Si è previsto di alimentare la cassa di espansione mediante l’inserimento di due sfioratori laterali, denominati nel modello idraulico “L.S. 10.99” e “L.S. 8.99” e composti da scatolari rettangolari messi in serie (dalle singole dimensioni 1*0.75*2 m e spessori di 0.12 m), che sono interrati e partono dalla riva destra del fosso strada, attraversano il rilevato stradale, fino ad arrivare all’ingresso della cassa stessa.
Siccome non è nota a priori la geometria degli sfioratori e la loro posizione rispetto alla cassa di espansione, sono state eseguite diverse simulazioni per capire quali fossero le dimensioni, la posizione e le quote di inizio sfioro che massimizzano la portata sfiorata dentro la cassa.
La posizione finale scelta, cioè a monte del Culvert 9.5 (Fig. 87) e a monte del Culvert 7.5 (Fig. 88-89) è giustificata dal fatto che in questo modo si riesce a ridurre maggiormente le quote del profilo liquido nel Fstr come si riscontra dal profilo idraulico riportato nell’Allegato Idraulico Stato di Progetto.
Figura 87 - Monte Culvert 9.5 del Fstr dove verrà posizionato il primo sfioratore laterale
Figura 89 - L.S. 8.99 con l'inserimento di scatolari rettangolari
La quota di inizio sfioro per entrambi gli sfioratori è stata fissata considerando due limiti: il primo è che essi venissero inseriti ad una distanza di 0.5 m dalla sommità del rilevato arginale per poterli implementare con la tecnica dello “spingi-tubo” ed il secondo limite è rappresentato dal fatto che il loro posizionamento non potrà essere alla quota del fondo alveo allo stato di progetto, altrimenti la cassa si troverebbe parzialmente riempita anche per portate di magra.
Dalle simulazioni si è ottenuto che i migliori risultati per entrambi gli sfioratori si ottengono realizzandoli con le caratteristiche riportate nelle Tabelle 57-58.
Tabella 57 - Caratteristiche dello sfioratore L.S. 10.99
Lunghezza sfioratore L [m] 12
Quota di inizio sfioro Z [m s.l.m.] 250.78
Altezza da fondo alveo
(sez.10) P [m s.l.m.] 0.58
Portata max Sfiorata Qsf [m3/s] 5.22
Tabella 58 - Caratteristiche dello sfioratore L.S. 8.99
Lunghezza sfioratore L [m] 10
Quota di inizio sfioro Z [m s.l.m.] 249.95
Altezza da fondo alveo
(sez.8) P [m s.l.m.] 0.54
Portata max Sfiorata Qsf [m3/s] 1.63
Di seguito si riportano le Figure 90-91 nelle quali si osserva l’andamento della portata sfiorata da ogni singolo sfioratore laterale dentro la cassa di espansione.
La portata negativa, osservata nella L.S. 8.99, è dovuta alla restituzione dell’acqua in alveo, in seguito al maggior livello raggiunto nella cassa (quota livello massimo pari a 250.59 m s.l.m. e volume massimo invasato pari a 11230 m3, Fig. 92), rispetto alle quote di inizio sfioro (249.95 m s.l.m.) in cui si trova posizionato il suddetto sfioratore laterale.
Figura 90 - Andamento nel tempo della portata sfiorata e del livello idrico nella L.S. 10.99
Figura 92 - Andamento nel tempo della portata e del livello idrico per APE NN- Stato Progetto
L'efficienza di laminazione, in termini percentuali, della cassa APE NN-Stato progetto, intesa come rapporto tra riduzione della portata e portata di monte, è pari a :
(Q Monte – Q Valle) / Q Monte = 6.48-1.36/6.48 = 0.79 = 79 % dove:
Q Monte = portata massima in alveo a monte del primo sfioratore (m3/s); Q Valle = portata massima in alveo a valle del secondo sfioratore (m3/s).
Dalla Figura 87 si evince che, dopo una simulazione idraulica pari a 7 h, nella cassa rimangono ancora circa 0.3 m di acqua da smaltire. Per fare in modo che la cassa venga completamente svuotata, in modo che al prossimo evento di piena sia in grado di invasare i volumi per la sua totale capacità, si è pensato di realizzare, parallelamente al tratto Est dell’argine, un fosso di guardia che segue l’andamento naturale del terreno, in modo da convogliare la parte di acqua rimanente verso l’esterno e precisamente verso il Borro di Fontelata, attraverso una tubazione passante al di sotto dell’argine; onde evitare il rigurgito all’interno della cassa di espansione, in corrispondenza di detta tubazione, si applicherà una valvola a “Clapet”.
E’ importante sottolineare come l’area interessata dall’invaso di questi volumi sia caratterizzata da una certa pendenza verso il Borro di Fontelata (verso Sud-Est) quindi l’accumulo si concentrerà prevalentemente a ridosso dell’argine.
Le caratteristiche dell’argine saranno le seguenti: Lunghezza argine tratto Est: 160 m circa;
Quota di sommità dell’argine tratto Est: da 251.1 m a partire dalla SP per Cavallano fino a 252 in corrispondenza dell’argine tratto Sud;
Lunghezza argine tratto Sud: 290 m circa;
Altezza rispetto a piano campagna argine tratto Ovest: variabile tra 0.6 m e 2 m; Quota di sommità dell’argine tratto Sud: 252 m;
Larghezza della sommità dell’argine: 3,5 m; Pendenza scarpate: 1:2;
Superficie di scavo per collegare la L.S. 10.99 all’APE NN-Stato Progetto: 1000 m2; Profondità di scavo: variabile tra 0.9 m e 1.2 m.
La sistemazione del Fstr e Fai, trattata precedentemente, è stata effettuata considerando la situazione più critica possibile, ovvero quando nel sistema defluiscono le portate massime. Bisogna però specificare che, in genere, la condizione che mette in crisi le casse di espansione differisce da quella che mette in crisi il corso d’acqua; in altre parole, il dimensionamento delle casse dovrà essere fatto considerando la situazione più critica per le casse stesse, la quale non si conosce a priori e potrebbe differire da quella già trattata. In sostanza si può dire che, considerando eventi di durata maggiore rispetto a quella che genera le portate massime nel sistema, determina la diminuzione dei valori massimi delle portate al colmo, ma di contro aumenta il volume sotteso dagli idrogrammi. Di conseguenza potrebbe essere necessario aumentare le dimensioni della cassa o in alternativa, nel caso in cui ciò non sia possibile, modificare le dimensioni della soglia sfiorante limitando così il volume sfiorato al valore massimo immagazzinabile nella cassa con quella certa superficie.
Generalmente ciò non accade quindi si può dire che tutti questi aspetti dovranno essere valutati attentamente: in particolare deve essere scongiurato il pericolo di sottodimensionare le casse di espansione, che altrimenti verrebbero invasate da volumi che non riuscirebbero a contenere, determinando il collasso delle strutture di contenimento e l’allagamento di aree molto estese.
Per effettuare queste verifiche sia sulla cassa di espansione in linea che su quella in derivazione, si rimanda a sviluppi futuri del presente lavoro.
Vale la pena precisare che sono state necessarie alcune soluzioni di tentativo per tutti gli interventi progettuali messi in campo per il Fai e il Fstr, al fine di ricavare quella che vede le portate contenute nelle sezioni adeguate con il rispetto del franco di almeno 30 cm, che, viste le piccole dimensioni del corso d’acqua e il tempo di ritorno duecentennale, può ritenersi sufficiente.
Alla fine si è fatto il confronto tra la massima portata alla sezione di chiusura del Fstr (sez. 1) allo stato attuale e allo stato di progetto per Tr = 200 anni, al fine di accertarsi che
cercando di migliorare la situazione in un certo tratto, non si peggiori la situazione nella porzione più a valle del corso d’acqua. In base a ciò si è osservato un incremento di 0.3 m3/s allo stato di progetto, comportando un lieve peggioramento della situazione a valle. Si reputa che questo incremento sia accettabile vista l’immediata confluenza del Fstr più a valle nel Botro degli Strulli, caratterizzato da dimensioni maggiori dell’alveo e quindi capace di trasportare a valle portate considerevoli compreso l’incremento di portata su un suo affluente, che incide soltanto del 4% rispetto al valore della portata nel Botro degli Strulli in corrispondenza della confluenza con il Fstr e precisamente pari a 6.71 m3/s. Nell’“Allegato Idraulico Stato Progetto” sono riportati i tabulati delle elaborazioni e i profili della corrente limitatamente ai corsi d’acqua interessati dagli interventi progettuali. Inoltre nella Tavola 7-8 sono visibili le nuove perimetrazioni allo Stato di Progetto delle aree interessate dagli interventi progettuali. rispettivamente per Tr = 30 anni e Tr = 200 anni. La differenza tra quest’ultime tavole e quelle allo stato attuale sta nella deperimetrazione delle aree di potenziale esondazione che prima erano interessate da fenomeni esondativi come OO, PP, RR, QQ, NN, SS, TT, UU, JJ,J e la delimitazione delle nuove aree che risultano allagate come quelle a monte della cassa in linea sul Fai e della cassa di espansione in derivazione sul Fstr.
4.2.2 Intervento progettuale nella parte Sud del Piano
L’intervento progettuale nell’APE OP, ripreso da quello presente negli studi idraulici a supporto della variante al Regolamento Urbanistico relativamente alla sola parte denominata APE O, ha la finalità della messa in sicurezza dell’area di trasformazione AT 4.7, ubicata lungo la strada provinciale per Casole.
Si vedrà successivamente come le ipotesi diverse, fatte nel presente studio (modello idraulico allo stato attuale), determineranno risultati leggermente diversi da quelli ottenuti negli studi idraulici a supporto della variante al Regolamento Urbanistico.
Il terreno di tutta l’area è solcato da una serie di fossetti paralleli al corso d’acqua principale che presumibilmente confluiscono nel fossetto trasversale che si immette nel Botro Maestro Casole a valle dell’area AT 4.7, risultando dunque ondulato.
Tale intervento è assimilabile ad una semplice opera di compensazione dei volumi, andando a fare in modo che l’area interessata dalla futura urbanizzazione (parte dell’APE OP), risultante allagata allo stato attuale sia per Tr = 30 anni e per Tr = 200 anni (Tavola 4-6), non si allaghi più, e il volume sottratto così alla libera espansione delle acque, venga
recuperato più a valle nell’APE OP, mediante una riprofilatura del terreno con sbassamento graduale verso i corsi d’acqua limitrofi (AF1 BMC e BMC).
Quindi l’intervento di compensazione dei volumi, visibile nelle Tavole 7-8, dovrà essere realizzato il più possibile vicino ai corsi d’acqua AF1 BMC e BMC, cioè nelle parti a quota meno elevata, in modo da non creare sacche di ristagno; in effetti anche allo stato attuale l’APE OP, non trattiene volumi idrici in modo statico, quindi appare sufficiente recuperare, attraverso questa risagomatura del terreno, quanto non invasato a monte.
Il dimensionamento dell’opera di compenso, in termini di estensione della superficie e profondità media di scavo, sarà in funzione del volume effettivamente sottratto alla libera espansione delle acque allo stato attuale nella parte interessata dalla futura previsione edificatoria.
Dal modello idraulico congiunto allo stato attuale si evince che per lo scenario per Tr = 200 anni e durata pari a 0.5 h, il volume invasato in tutta l’APE OP è pari a 32760 m3 e il livello idrometrico corrispondente è pari a 252.43 m s.l.m., così come si può evincere dalla Tabella 59.
Tabella 59 - Curva di Invaso APE OP - Stato Attuale
h(m) V(1000m3) 250.70 0.000 250.80 0.040 250.90 0.156 251.00 0.424 251.10 0.861 251.20 1.445 251.30 2.174 251.40 3.090 251.50 4.309 251.60 5.927 251.70 7.927 251.80 10.330 251.90 13.131 252.00 16.299 252.10 20.183 252.20 24.131 252.30 28.102 252.40 32.089 252.50 36.093 252.60 40.110 252.70 44.139 253.00 56.301 253.10 60.375 253.30 68.545 253.45 74.681
Per determinare il volume invasato allo stato attuale nella porzione di APE OP che allo stato di progetto non sarà più allagata, si è proceduto a calcolare appositamente, per la suddetta area, la curva di invaso (Tab. 60), dalla quale emerge che il volume invasato per un livello idrometrico di 252.43 m s.l.m. è pari a 8330 m3.
Tabella 60 - Curva di invaso parte APE OP non più allagata h(m) V (1000 m3) 251.4 0.000 251.5 0.022 251.6 0.130 251.7 0.364 251.8 0.756 251.9 1.331 252 2.111 252.1 3.481 252.2 4.914 252.3 6.368 252.4 7.840 252.5 9.327 252.6 10.828 252.7 12.341 252.8 13.866 252.9 15.404 253.4 23.222
Grazie a questo dato è stato possibile tracciare il perimetro dell’area da riprofilare e definirne l’altezza media di scavo, che saranno rispettivamente pari a circa 13000 m2 e pari a circa 64 cm sul p.c.
In questo caso si arriva ad un risultato diverso rispetto a quello ottenuto nello studio idraulico a supporto della variante al Regolamento Urbanistico, in seguito alle ipotesi iniziali diverse come: la metodologia di calcolo utilizzata per la trasformazione afflussi-deflussi (dal metodo cinematico all’uso in questo studio del metodo dell’SCS), l’ipotesi di AMC per Tr = 200 anni (da AMC II a quello usato in questo studio AMC III), le connessioni tra APE (aggiunte in alcuni casi nel presente studio) e l’unione di alcune APE, come in questo caso , in seguito al fatto che il loro confine è soltanto delimitato da una scolina di campo e non c’è un vero e proprio ostacolo fisico che li separa (da APE O e APE P separate a considerarle uniche nel presente studio come APE OP). Da queste differente ipotesi, fatte sia nel modello idrologico che nel modello idraulico, si ottiene che l’APE OP allo stato attuale è interessata da fenomeni esondativi maggiori, 32760 m3 contro i 18500 m3 ottenuti dalla somma dell’APE O e dell’APE P nello studio idraulico a supporto della variante al Regolamento Urbanistico, prevedendo quindi un’area e una
profondità dello scavo medio maggiore, in seguito ai maggior volumi da dover compensare.
Dal punto di vista della modellazione idraulica questa soluzione non è stata verificata, in quanto la compensazione di volumi esigui non determina modifiche nei risultati di una modellazione idraulica, pertanto ci si è limitati a sottolineare il principio di calcolo per garantire l’equivalenza tra volumi sottratti e volumi recuperati.
Si è ripresa l’idea, presente nello studio idraulico a supporto della variante al Regolamento Urbanistico, di realizzare intorno all’area interessata dalla futura urbanizzazione, un argine di protezione con quota sommitale di 253.2 m s.l.m., con il quale si mantiene in questo caso, rispetto al livello idrometrico duecentennale di 252.43 m s.l.m. nell’area di potenziale esondazione APE OP, circa 0.8 m di franco di sicurezza.
Per quanto riguarda la connessione dell’opera di scavo con il reticolo si ipotizza di indirizzare tutte le scoline, che dovranno essere realizzate ex novo sulla traccia di quelle esistenti, verso il fossetto trasversale al confine del lotto.
Per quanto riguarda la regimazione delle acque all’interno dell’area messa in sicurezza, si prevede di realizzare un fossetto perimetrale che consenta di raccogliere le acque meteoriche insistenti sulla porzione destinata all’edificazione e di convogliarle all’esterno attraverso una tubazione passante al di sotto dell’argine che andrà ad immettersi in una delle nuove scoline; onde evitare il rigurgito all’interno dell’area messa in sicurezza, in corrispondenza di detta tubazione dovrà essere applicata una valvola a “Clapet”.
Si prevede che le sezioni del AF1 BMC 1 e del BMC 12, interessate dall’intervento, siano risagomate verso l’area di compenso dei volumi.
Inoltre nelle Tavole 7-8 sono visibili le nuove perimetrazioni allo Stato di Progetto della area interessata dall’intervento progettuale, rispettivamente per Tr = 30 anni e Tr = 200 anni. La differenza tra quest’ultime tavole e quelle allo stato attuale sta nella deperimetrazione della parte dell’APE OP che prima era interessata da fenomeni esondativi e la delimitazione della sola area che risulta allagata, nella quale si realizza l’intervento di compenso dei volumi.
Un osservazione che può essere fatta a questo intervento è quella di destinare l’intera area dell’APE OP, sulla base della nuova delimitazione e senza il pezzettino a Nord, destinato a parcheggi per l’area industriale, a cassa di espansione in derivazione per l’Af1 BMC e il BMC, in quanto sia allo Stato Attuale che in quello di Progetto la quota di 252.43 m, raggiunta nell’Ape OP, determina nella parte più a valle allagamenti diffusi sul rilevato stradale e nei piazzali destinati a parcheggi. Per evitare ciò si può prevedere di scavare
anche nella parte di OP non interessata dall’intervento di compenso dei volumi, determinando così una nuova curva di invaso che sarà in grado di contenere un maggiore volume e quindi di avere minori altezze dentro la cassa, una volta aver implementato il tutto nel modello idraulico congiunto.
4.2.3 Interventi prioritari
Per scongiurare, nel breve termine, rischi di natura idraulica per la zona “Il Piano” è stata redatta la Tavola 9, nella quale sono riportati una serie di interventi, da realizzare con una certa urgenza, che riguardano:
lo “stasamento” di molti attraversamenti, in quanto i detriti, accumulatisi nel tempo, ostruiscono parzialmente o totalmente la loro luce;
la “riparazione” della rotta arginale in riva sinistra al Botro Maestro Casole tra la sezione 15-14, ripristinando la sua funzione originale in quanto in quel tratto è pensile;
la sistemazione dell’ “erosione” di sponda in riva sinistra al BMC all’altezza della sez.4, causata dalla ultima piena dell’Ottobre 2013;
il “taglio selettivo” delle alberature secche, pericolanti o a fine del ciclo di vita, in un primo tempo, localizzate dentro l’alveo per i tratti pensili del BMC (da sez. 16 alla sez. 10) e FM (da sez. 13 a sez. 1) e nella parte centrale del BF (da sez. 20 a sez. 6) e la loro successiva messa in manutenzione ordinaria (già inseriti nel nuovo reticolo di gestione secondo la L.R.T. 79/2012), in quanto è inconcepibile lo stato di manutenzione in cui si trovano (stato attuale) vista la loro importanza in termini di volumi d’acqua da smaltire verso valle;
inserimento di altri affluenti nel reticolo di gestione da parte del Consorzio di Bonifica, in quanto ritenuti importanti ai fini dello smaltimento dell’acqua verso valle, come AF3 BF, AF4 BF e AF3 BMC.
Di seguito si riporta la documentazione fotografica per ogni tipologia di intervento elencato sopra, per fare vedere la loro situazione allo stato attuale (Fig. 93-99).
Figura 93 - Esempio di tombino con luce parzialmente ostruita dai detriti - AF1 FM Culvert 6.5
Figura 94 – Esempio di tombino totalmente ostruito - AF2 BF Culvert 9.5
Figura 96 - Erosione di sponda in corrispondenza della sez. 4 BMC
Figura 97 - Vegetazione infestante in alveo in corrispondenza della sez. 16 BF
Figura 99 - Vegetazione infestante in alveo in corrispondenza della sez. 15 BMC
Allo stato attuale la manutenzione ordinaria viene seguita sia dai privati sui corsi d’acqua AF1 BMC-cFV e sul Fstr , che da parte del Consorzio di Bonifica, nei tratti dei corsi d’acqua AF2 BF da sez. 4 a sez. 0.9 , AF1 BMC da sez. 10 a sez. 6, AF3 BMC da sez. 2 a sez. 1, AF4 BMC e BF da sez. 11 a sez. 7 e poi da sez. 3 a sez. 1, visibili nella Figura 92.
Figura 100 - Corsi d'acqua soggetti a manutenzione ordinaria da parte del Consorzio di Bonifica allo Stato Attuale (evidenziati in verde)
Degli interventi sopra elencati soltanto alcuni sono stati già implementati nel modello idraulico congiunto allo stato di progetto, e precisamente la riparazione della rotta arginale
in riva sinistra al BMC tra la sezione 15-14, la riprofilatura del fondo alveo del BMC tra la sezione 15-14, e la diminuzione dei Coefficienti di Manning da 0.06 a 0.045 sul BMC tra la sez. 16 e la sez. 10, da 0.045 a 0.04 sul FM tra la sez. 13 e la sez. 3, e da 0.045 a 0.04 sul BF tra la sez. 20 e la sez. 11, in seguito alla previsione di messa in manutenzione ordinaria dei seguenti tratti. L’esecuzione di questi interventi prima dell’intervento progettuale per la zona Sud del Piano, comporta un aggravio di volumi da compensare per la nuova delimitazione dell’APE OP, in quanto riparando la rotta arginale sul BMC, viene trasportata più acqua a valle che si va ad accumulare nell’APE OP. La nuova altezza d’acqua raggiunta per Tr = 200 anni e durata di 0.5 h allo stato attuale è pari a 252.46 m con un volume totale di 34510 m3 (contro i 32670 m3 di prima) e un volume da compensare pari a 8720 m3 (contro i 8330 m3 di prima).
Conclusioni
Questo lavoro di tesi ha origine dalla volontà dell’ ex Consorzio di Bonifica Toscana Centrale, ora Consorzio di Bonifica n. 3 Medio Valdarno, di approfondire le problematiche legate all’esondazione del reticolo idraulico nella zona “Il Piano” nel comune di Casole d’Elsa (SI), con lo scopo di proporre soluzioni alle criticità riscontrate, attraverso interventi progettuali ed, inoltre, è servito a dotare il Consorzio stesso di uno strumento conoscitivo che potrà essere utilizzato come supporto alla progettazione di future opere idrauliche, non necessariamente uguali a quelle proposte.
Per capire le problematiche esistenti è stato sviluppato uno studio idrologico-idraulico approfondito, costruendo un modello idraulico congiunto di tutti i corsi d’acqua insistenti sull’area del Piano di Casole, al fine di determinare le aree allagabili sia per Tr = 30 anni che per Tr = 200 anni. Dall’analisi di dette mappe si è osservato che gli allagamenti si verificano in corrispondenza della zona nord dell’area industriale e nelle zone interessate da previsioni di completamento, disposte nella parte sud lungo la strada provinciale per Casole. Ciò può essere attribuito all’inadeguatezza piuttosto diffusa delle sezioni attuali, al sottodimensionamento di molti attraversamenti che provocano rigurgiti a monte di essi e anche all’elevato grado di urbanizzazione in corrispondenza della zona industriale del Piano, dove, in occasione di eventi piovosi eccezionali, la massa d’acqua che trova un ambiente impermeabilizzato non ha la possibilità di drenare e forma masse idriche consistenti ed arricchite di sedimenti asportati per erosione del suolo, che nel loro moto impetuoso causano i disastri a cui troppo spesso assistiamo.
Al fine di mitigare il rischio idraulico nelle aree interessate da dette criticità, si sono predisposti una serie di interventi progettuali, per lo scenario Tr = 200 anni e durate di 0.5h, che prevedono la totale messa in sicurezza della zona nord dell’area industriale (attraverso la realizzazione di una cassa in linea sul Fai, di una cassa di espansione in derivazione su Fstr e dell’aumento delle dimensioni degli attraversamenti presenti delle sezioni idrauliche) e dell’area di trasformazione 4.7 localizzata nella zona a sud del Piano con un intervento progettuale che prevede la realizzazione di un’area di compenso dei volumi. Questi interventi progettuali, affrontati in uno stadio di fattibilità iniziale, saranno implementati in un tempo non ben definito e necessiteranno di ulteriori approfondimenti, topografici, geologico-geotecnici e strutturali, attraverso i successivi gradi di progettazione (preliminare, definitivo ed esecutivo).
Per scongiurare, nel breve termine, rischi di natura idraulica si propone al Consorzio di Bonifica di realizzare i seguenti interventi con urgenza, riportati nella Tavola 9:
lo “stasamento” di molti attraversamenti;
la “riparazione della rotta arginale” in riva sinistra al Botro Maestro Casole; la “sistemazione dell’erosione” di sponda in riva sinistra al BMC;
il “taglio selettivo” delle piante localizzate dentro l’alveo nel BMC, FM e BF e la successiva messa a manutenzione ordinaria;
