1- SITUAZIONE ATTUALE
1.1- Condizioni naturali
1.1.1- Caratterizzazione dell'Estuario del Fiume Tago
L'estuario del fiume Tago si sviluppa della linea Bugio S.Juliào da Barra fino a Villa Franca di Xira con un'area di circa 320Km2
e una lunghezza di 80 Km dalla foce fino al limite di influenza della marea dinamica. Il limite a monte dell'estuario corrisponde alla zona dove in condizioni di portata e marea media si registra intrusione salina.
Fig.1.1.1-1 Estuario del fiume Tago
Da tempi remoti, precedenti alla propria nazionalità, le condizioni di navigabilità dell'estuario e l'abbondanza di alimenti favorirono l'installazione di comunità nelle zone costiere.
espansero attività come la pesca, il commercio, l'industria, il trasporto di merci, contribuendo alla crescita di numerosi aggregati di popolazione, fra le quali Lisbona.
Il fatto che l'estuario del Tejo sia geograficamente al centro della principale area metropolitana del paese, fa di questo un mezzo naturale, dove direttamente o indirettamente, si concentrano diverse attività.
In termini demografici serve circa un quarto di popolazione del Portogallo Continentale ossia 2,5 milioni di abitanti. Fino alla metà degli anni 90 l'estuario riceveva le acque residuali delle zone urbane adiacenti senza alcun trattamento. Questo panorama ha avuto significativi miglioramenti soprattutto negli ultimi decenni, con la realizzazione di varie infrastrutture sanitarie basiche.
Nei margini dell'estuario durante gli ultimi decenni si sono istallate varie unità industriali, di diversi settori, soprattutto industrie chimiche, petrolchimiche, siderurgiche, cementiere, costruzione e riparazione navale, che costituiscono, soprattutto le prime, una fonte di inquinamento di impatto molto elevato.
L'estuario riceve anche scarichi con elevate concentrazioni di pesticidi e fertilizzanti, dai terreni coltivati a nordest a Lezìria do Tejo, risultando così una delle masse d'acqua più influenzata dall'attività umana.
Data questa molteplicità di usi e impatti associati, il fatto che l'estuario si mantenga vivo è dovuto prevalentemente alla mistura rapida delle proprie acque con quelle dell'oceano, assicurando così un buon rinnovamento di ossigeno. L'enorme livello a cui arriva la carica inquinante che quotidianamente giunge all'estuario è un test permanente della sua capacità biologica, che minaccia l'equilibrio ecologico di una area protetta, com'è il caso della Riserva Naturale dell'Estuario del Tejo, habitat di numerose specie di notevole valore ecologico e commerciale.
Dinamica dell'estuario
Le interazioni acqua dolce acqua salata influenzano il deflusso nel sistema dell'estuario, conferendogli caratteristiche proprie.
Anche le tensioni dovute al vento provocano il processo di mistura che, insieme alla circolazione convettiva gravitazionale, alle differenze di densità fra acqua dolce e acqua salata e alla portata del fiume e suoi affluenti e scarichi, danno luogo al processo che caratterizza in generale il complesso sistema dinamico
dell'estuario.
La dinamica dell'estuario è abbastanza complessa dovuta all'esistenza di correnti giratorie, incontro di correnti e altri fenomeni, comportando uno sfasamento di marea soprattutto nel margine sinistro dell'estuario.
A causa dell'azione della forza di Coriolis, si osservano masse di acqua più salata vicino al margine sinistro il cui movimento risultante è verso monte ma che diminuisce fino ad annullarsi e invertirsi man mano che risale l'estuario.
Nel margine destro ( dov'è situata l'opera in studio), rispondendo sempre all'azione di Coriolis, il deflusso residuale è diretto verso valle e con acque relativamente meno salate.
Il movimento delle masse d'acqua nell'estuario indotto dalla marea, si può ottenere dal tipo di marea dominante attraverso il calcolo del coefficiente di correlazione:
Essendo A l'ampiezza di ogni costituente di marea dominante diurna (K1,O1) e della marea semi-diurna (M2 ,S2 ). Nell'estuario del Tago questo valore varia fra 0,08 e 0,1. M2 è la costituente della marea dominante con ampiezza dell'ordine di 1 m. La marea nell'estuario presenta un periodo semi-diurno con livelli di marea che variano tra 0,75m, marea di quadratura a Cascais, e ampiezze di maree massime di 4,3m, maree sigizie nella parte superiore dell'estuario.
L'entrata di acqua dolce nell'estuario proviene dai fiumi Tago e Sorraia e da vari corsi di acqua di minore dimensione, come Trançào, avendo ovviamente il Tago l'inluenza preponderante ( portata di modellamento di Q = 300m3
/ s ) .La somma degli altri contributi rappresenta una piccola percentuale della portata del fiume Tago.
Il volume dell'acqua dolce affluente all'estuario non è tracurabile rispetto agli altri volumi coinvolti, da ciò risulta che le velocità della corrente allo svuotarsi siano sempre superiori.
Nello svuotarsi dalla maggiore marea del secolo ( marzo 1980) sono state fatte letture di velocità dell'ordine di 3 m/s nella sezione di Belém; in maree medie e in situazione equivalente di portata le velocità sono dell'ordine dei 2 m/s.
Dagli studi realizzati sull'evoluzione della batimetria dell'estuario del Tejo si è concluso che i fondi sono relativamente stabili, eccetto nella zona terminale( imboccatura) dove i tassi di sedimentazione sono alti. Il bilancio di sedimentazione-erosione si presenta sempre positivo per tutta la zona con eccezione nel Corridoio del Tejo dove l'erosione predomina sulla sedimentazione( Loureiro,1979 e Vieira, 1991).
1.1.2- Risultati delle campagne topografiche e idrografiche
L'area d'intervento della prima fase corrisponde alla banchina di Jardim do Tabaco situata tra la Doca do Terreiro do Trigo e da Marinha, con una lunghezza totale di circa 200m, sulla riva destra del fiume Tejo, dove l'estuario ha circa 6 km di larghezza ed è prossimo l'inizio del Corridoio del Tejo, dove la larghezza si riduce a 1,5 Km.
In questo zona i fondi vicini alla banchina sono dell'ordine di -5,5(ZH). Le batimetriche sono sensibilmente parallele al porto, essendo la batimetrica di -10,0m(ZH) a circa 40,50 m dalla banchina e quella di -12m(ZH) a 110-120. L'inclinazione del fondo è dell'ordine di 6%- 8% fra la batimetrica -7,5 e -10m(ZH) e di 2,5% a 4% fra le batimetriche -10 e -12 m(ZH)
Nel disegno GE10005 sono rappresentati i profili trasversali della situazione attuale del letto del fiume, nell'area di intervento, e nel disegno GE10002 il rilievo topografico e idrografico disponibile (per i disegni vedi Cd in allegato).
1.1.3 Geologia e Geotecnica
Nell'ambito di questo lavoro sono forniti gli elementi geologici e geotecnici compilati dall'APL-Administração do Porto de Lisboa- relativi alle campagne di indagini portate a termine tra gli anni 1964 e 1972 nella zone della frontiera del tratto marginale tra Santa Apolonia-Terreiro do Trigo.
La pianta di localizzazione dei sondaggi realizzati nell'area di intervento è rappresentata nel disegno GE10003.
Inoltre sono stati consultati elementi bibliografici sui fanghi del Tejo, con l'obiettivo di caratterizzare questa tipologia di suolo, che è la più critica dell'area in studio.
L'analisi delle informazioni disponibili ha rivelato che esistono lacune, soprattutto sulla variazione laterale dello spessore del fango sulle sue caratteristiche geotecniche (parametri di resistenza e consolidazione). Così fu proposto un programma di indagini con l'obbiettivo di completare le informazioni esistenti. I risultati dello studio geologico sono descritti nei punti seguenti:
Conforme ai profili geologico-geotecnico rappresentati nel disegno GE 10004 dal punto di vista lito-stratigrafico nel locale di intervento vi sono le seguenti unità, descritte dalla più recente alla più antica:
a) interramento e massi di pietrame
che costituisce la fondazione della struttura attuale del muro della banchina. Questi materiali stanno sopra uno strato alluvionale e sul fermo miocenico.
Il sondaggio 2445 intercetta uno strato di carbone spessa circa 2m, che ha origine probabilmente da uno scarico accidentale in quel luogo durante il carico o scarico di qualche nave.
Il sondaggio 2446 intercetta uno strato con 1 m di spessore di ghiaia di basalto, a cui si attribuisce la stessa origine.
Il sondaggio ML 19 rivelò interramenti eterogenei, che costituiscono il terrapieno della banchina.
b) complesso alluvionale
Il complesso alluvionale è costituito quasi esclusivamente da fanghi, presentando qualche intercettazione sabbio-limosa, specialmente all'interno della Doca di Terreiro do Trigo.
La generalità dei sondaggi realizzati in questi luoghi ha incontrato nella parte inferiore del complesso una zona sabbio-limosa con conchiglie, ciottoli e sassi calcarei provenienti dall'erosione dello strato miocenico. Più all'interno del Tejo il complesso alluvionale è essenzialmente limoso, sono rare le intercettazioni sabbiose.
Lo spessore del complesso alluvionale è variabile, aumentando progressivamente verso l'interno del Tejo, dove arriva ad un valore superiore a 30m fuori dall'area di intervento.
c) Complesso miocenico
Il miocenico costituisce il fermo della zona. E' formato essenzialmente da strati calcarei fossilferrosi di arenaria, alternati da strati argillosi. Gli strati calcarei possono arrivare fino allo spessore dell'ordine di 4m . Gli strati di arenaria sono costituiti da sabbia fina, micacea, argillosa, alternata da strati di argilla, non esente da sabbia.
l'interno del letto del fiume, con inclinazione fra i 7 e i 13°. In accordo con i sondaggi realizzati, si definiscono a partire dalla cima del miocenico (fermo), due valli, una che passa sensibilmente nell'imboccatura di Terreiro do Trigo e l'altra obliqua rispetto al margine e di dimensioni più ridotte, localizzata di fronte all'area compresa tra Docas da Marinha e do Terreiro do Trigo, presenta una quota dell'ordine dei -25m(ZH), corrispondendo alla quota dello strato miocenico.
Zoning geotecnico
Avendo presente la localizzazione dell'opera e le condizioni appena descritte, sono state definite tre zone geotecniche distinte:
ì zona geotecnica ZG1: Interramento e Pietrame marginali, su limi parzialmente o totalmente consolidati.
ì Zona Geotecnica ZG2: Complesso Limoso.
ì Zona Geotecnica ZG3: Substrato Miocenico.
Corrispondendo la ZG3 al fermo mentre le zone ZG2 e ZG1 sono le più problematiche, essendo ovviamente la ZG2 la più critica, data la sua elevata compressibilità, con valori bassi di coesione non drenata.
All'interno della Doca do Terreiro do Trigo e dato l'insabbiamento a cui è soggetta, la ZG2 può arrivare allo spessore dell'ordine dei 20 m vicino al limite esterno, dove possiamo trovare alla base del complesso limoso strati sabbiosi e conchiglie.
Nella zona dove è situata l'opera si stima che lo spessore della ZG2 vari entro 5 e 20m ( disegno GE1004 e GE1005).
Parametri Geotecnici
Nel corso dei lavori di indagine consultati, sono state realizzate diverse prove SPT. Nel quadro 1 si riassumono i risultati ottenuti delle prove fatte nell'area d'intervento:
Quadro 1
Come è possibile verificare in questo quadro le prove SPT realizzate nel limo, sono tutte di 0 colpi, situazione prevista in questo tipo di suolo.
Le prove realizzate sopra un campione estratto nel sondaggio 2444(I-A) rispettivamente a un livello argilloso alla quota -11,33(ZH) supposto appartenente al Miocenico hanno dato i seguenti risultati:
Tenore di Umidità: 25% Peso Specifico: 19,9 KN/m3 Indice dei vuoti: 0,65
Compressione semplice: 80 Kpa Angolo di Attrito: 0°
Coesione*: 40 Kpa
*Risultati da prove di taglio veloce.
Nel quadro 2 si presentano i valori della coesione non drenata (Cu) ottenuti indirettamente a partire dai valori di resistenza alla punta della prova CPT realizzata nello strato limoso nell'area della Expo'98.
Quadro 2
Anche nella zona della Expo '98, nell'ambito del progetto della rete viaria principale e della rete primaria delle infrastrutture, sono stati attribuiti i seguenti parametri geo-meccanici per i limi (basati sulla prova Vane test, integrata da altre prove):
= 16 KN/m3
= 0°
Cu = 10 a 30 Kpa
Questi parametri che inquadrano l'area della Expo98 sono spesso stati adottati anche per altri siti con terreni della solita natura.
Sia nell'area della Expo'98 che in questa opera fu proposto il trattamento dei limi con colonne di ghiaia.
Riguardo quanto appena detto, i parametri geotecnici considerati sono indicati nel quadro 3:
1.1.4- Maree
Le maree nella costa portoghese sono di tipo semi-diurno regolare, con due alte maree e due basse maree al giorno. Quando la marea si propaga verso l'interno dell'estuario del fiume Tejo, si ha un aumento di ampiezza, con un'alta marea che arriva ai valori più elevati nei pressi di Alverca:
Nel progetto per la zona in studio si hanno i seguenti valori di marea nel Porto di Lisbona ( Terreiro do Paço), che secondo le tabelle delle Maree dell'Istituto Idrografico, per l'anno 2005, sono i seguenti:
ì PMMax...(+4,30m)ZH ì PMAV...(+3,81m)ZH ì PMAM...(+2,92m)ZH ì NM...(+2,20m)ZH ì BMAM...(+1,49m)ZH ì BMAV...(+0,60m)ZH ì BMMin...(+0,18m)ZH Dove
-PMMax e PMMin sono le massime e le minime altezze dell'acqua che si prevede possano avvenire sotto condizioni meteorologiche medie, tenendo conto tutte le possibili combinazioni astronomiche.
-PMAV e BMAV sono i valori medi presi lungo l'anno, delle altezze dell'acqua di due alte maree (o basse maree) successive che avvengono ogni quindici giorni quando l'ampiezza della marea è massima (maree sigizie).
-PMAM e BMAM sono i valori medi, presi lungo l'anno delle altezze di acqua di due alte maree (o basse maree) successive che avvengono ogni quindici giorni quando l'ampiezza della marea è minima (maree di quadratura).
I valori presentati di riferiscono allo Zero Idrografico (ZH) il quale è situato 2,08 il livello medio (NM) di Cascais.
Secondo le indicazioni dell'Istituto Idrografico si possono ottenere altezze superiori a quelle indicate, di circa 0,1 m dovute alla variazione del livello medio del mare.
Le altezze dei livelli indicati nelle tabelle delle maree possono avere alterazioni dovute anche a condizioni meteorologiche anomale, quali alterazioni della pressione atmosferica e venti forti.
Per uno studio più approfondito riguardo le maree nell'estuario del fiume Tejo, al di là dei dati appena esposti, è stato necessario rivolgersi all'istituto Idrografico Portoghese che ha esposto come vengano elaborati i dati ai fine della previsione ed elaborazione delle tabelle di maree e dei valori citati di PMMax, PMAV, PMAM, NM, BMAM, BMAV, BMMi, necessari per il dimensionamento delle opere portuarie.
E' necessario premettere, come viene ripetuto anche in altri paragrafi, che nell'estuario del fiume Tago l'idrodinamica è molto particolare e questo è dovuto ad un insieme di fattori, fra i quali i più importanti: il fatto stesso che siamo all'interno di un estuario e che quindi le maree vengono amplificate, il fatto poi che siamo all'interno di un fiume che possiede un bacino idrografico fra i più grandi di Europa e che quindi risente dei fenomeni di piena sia naturali, precipitazioni sul bacino, che artificiali, svuotamento di dighe.
1.1.4.1-Approfondimento sull'elaborazione dei dati di marea nell'estuario del fiume Tago
La marea come fenomeno quasi periodico, si può rappresentare come sommatoria di sinusoidi, direttamente relazionate con le forze astronomiche che le originano, i cui periodi sono conosciuti. L'ampiezza e la fase di ogni onda sono caratteristiche di ogni porto e, non essendo deducibili teoricamente, possono esser determinate a partire da una serie temporale di osservazioni.
L'analisi armonica ha come fine quello di determinare l'escursione e la fase di ogni costituente della marea.
L'analisi di Fourier, oltre a essere il metodo di studio delle componenti di marea per eccellenza, ovvero l'applicazione della FFT (Fast Fourier Transform),
continua a esser utilizzato come strumento nell'analisi/test dei dati di marea. Nel presente lavoro vengono presentati vari esempi di analisi di dati di marea con e senza ricorso all'FFT, fra i quali si trattano i seguenti aspetti: (1) l'influenza degli aspetti metereologici, in particolare l'influenza della pressione atmosferica sul livello del mare, (2) gli aspetti relazionati con la marea in foci e estuari e (3) un accenno sul livello medio del mare e i livelli di riferimento.
Generalità sulla marea
Come da conoscenza generale, le variazioni dell'altezza della marea possono esser rappresentate dalla somma di un numero finito di termini armonici i quali si chiamano constituenti armoniche della marea. Ogni costituente armonica rappresenta un determinato movimento astronomico relazionato con il movimento della Terra, della Luna e o del Sole e che può avere da una periodicità giornaliera fino a, ad esempio, un periodo di 18,6 anni, corrispondente alla regressione dei nodi lunari ( punti dove la Luna incrocia il piano dell'eclittica).
La marea registrata in un determinato sito ha una energia in varie bande di frequenza. La figura 1 rappresenta lo spettro di frequenza della marea di Vila Franza de Xira, dove si può distinguere chiaramente le sette specie di onde costituenti la marea: lungo periodo, diurna, semi-diurna, terzo-diurna, quarto-diurna, sesto-diurna e ottavo-diurna. Si tratta di un sito con molta energia nelle alte frequenze ed è situata nella zona a monte dell'estuario del fiume Tago.
Fig 1.1.4.1-1 Analisi in frequenza dei dati della marea di Vila Franca de Xira. Le sette bande di
frequenza considerate nella marea sono numerate: (0) lungo periodo, (1) diurna, (2) semi-diurna, (3) terzo-diurna, (4) quarto-diurna, (6) sesto-diurna, (8)ottavo diurna.
Si trova che la maggior parte dell'energia è concentrata nella banda di frequenza delle onde semi-diurna.
Le costituenti armoniche sono caratterizzate dal loro periodo, fase e ampiezza. Alle coppie di valori di ampiezza e fase di ogni costituente si da il nome di costante armonica.
Le costanti armoniche sono caratteristiche di ogni porto quindi variano da locale a locale. D'altro canto il periodo di ogni costituente è una costante astronomica conosciuta e tabellata in libri specialistici.
La figura 2 rappresenta le 6 costituenti di marea di maggior ampiezza in porti di marea semi-diurna regolare che corrispondono a circa l'80% del totale delle costituenti. L'ampiezza è rappresentata dalla lunghezza del vettore e la fase dall'angolo che questo ha con l'asse delle
ascisse. Per tracciare questo grafico sono stati usati 18 anni di osservazioni di marea del porto di Leixoes. Ogni vettore di ogni costituente corrisponde a un anno di dati e è caratterizzato da ampiezza e fase della costante armonica per quell'anno. Si nota la grande ampiezza della onda M2 rispetto alle altre e che tutte le altre costituenti di marea (circa 300) hanno ampiezza inferiore a K1.
Fig. 1.1.4.1.-2 – Visualizzazione grafica dei vettori rappresentativi di ogni costituente per vari
periodi di dati. Sono qui rappresentati i vettori delle 6 costituenti della marea di maggiore ampiezza, come risultarono in un test effettuato con 18 serie annuali di dati del porto di Leixoes. Le ampiezze sono i millimetri.
Per ottenere previsioni di marea il più possibile corrispondenti alla realtà è necessario procedere a un'analisi esaustiva dei dati dell'altezza dell'acqua registrati dai mareografi. Questa analisi è effettuata attraverso il procedimento di analisi armonica e attraverso lo studio dei dati di tempo e di frequenza.
La marea in estuari
La marea è un'onda le cui caratteristiche si modificano nel tempo, ovvero non si tratta di un'onda semplice con ampiezza e periodo costante. A causa del suo lungo periodo e della lunghezza d'onda, le onde della marea si comportano come onde di acque poco profonde, essendo influenzate dalla profondità in cui si trovano. L'onda di marea nell'entrare in estuari è influenzata da fattori quali la batimetria, la configurazione del bacino e la portata fluviale. Man mano che l'onda cammina verso monte l'ampiezza aumenta fino a una determinata zona del fiume o dell'estuario dove l'attrito dei margini e del fondo comincia ad esser rilevante in modo che l'ampiezza inizia a decrescere. L'escursione all'interno degli estuari o delle baie a volte è amplificata anche da fenomeni quali la risonanza che dipendono dalla forma e dalle dimensioni del bacino e che si possono sommare alle costituenti di maggior ampiezza della marea nel locale in studio.
La figura 3 rappresenta la marea a Cascais comparata con la marea di Ponta Erva, nell'estuario del Tago, per l'anno 1972. Come si può osservare l'escursione della marea in Ponta Erva è superiore alla marea registrata a Cascais. Si verifica anche una differenza di fase fra le due curve, ovvero la marea raggiunge prima la zona di Cascais che la zona all'interno dell'estuario a Ponta a Erva.
Fig 1.1.4.1.-3– Comparazione della marea di Cascais (in mare aperto) con la marea di Ponta da
Erva (nell'estuario del Tago) per l'anno 1972.
La figura 4 è un altro esempio di come si modifichi la curva della marea negli estuari.
Senza fare uno studio particolareggiato della marea in questo sito, si constata solo che a Moranzel, localizzato nella 'ria di Aveiro, per i dati del 1987, non si riesce a fare una distinzione fra marea sigiziale e di quadratura in caso do bassa marea. Ciò ci dice che l'altezza minima dell'acqua a cui si arriva in bassa marea è approssimatamente costante, e questo può esser dovuto al fatto che l'acqua resti imprigionata in piccoli bacini a causa ad esempio di fenomeni di insabbiamento.
Livello medio
Per avere una conoscenza della marea con valore pratico è necessario sapere correttamente i livelli di riferimento. Le previsioni di marea fatte dall'istituto idrografico si riferiscono al livello dello Zero Idrografico (ZH), che è il livello di riferimento utilizzato nelle misure delle altezze di marea, situato vicino al livello raggiunto dalle più basse bassa marea. Tuttavia il riferimento assunto in Portogallo nella determinazione della quota o altitudine è il Livello Medio Adottato (NMA) che corrisponde al livello medio del mare a Cascais, determinato a partire da più di 50 anni di dati mareografici (dal 1882 al 1938).
Esistono segni di livello sparsi per tutto il territorio portoghese la cui quota indica la distanza verticale relativa al NMA. Il trsporto di questa misura nel resto del paese è stato fatto attraverso un livellamento di precisione portato a termine dall'istituto Geografico Portoghese. Questo riferimento ha un valore legale che si è mantenuto fino ad adesso, infatti la sua attualizzazione comporterebbe l'alterazione di tutti i valori numerici associati alle livellazioni fatte fino ad ora. Mettendo in conto questo fatto e dall'altro lato la crescita del livello medio del mare, è giustificato il fatto che le previsioni della marea pubblicate dall'istituto idrografico siano generalmente più basse dei valori reali della marea registrata. Il livello medio del mare corrisponde alla posizione che la superficie libera del mare avrebbe in assenza di marea e degli effetti metereologici constituendo un livello di riferimento o un Datum altimetrico delle altitudini segnate nelle carte. Lo studio del livello medio incide nel calcolo delle variazioni dei termini non periodici e dei termini i cui periodi non sono ancora bem conosciuti e che oltre agli altri elementi, quali i termini periodici di origine aastronomica, compongono l'espressione che descrive l'altezza dell'acqua del mare.
Generalmente si calcolano i livelli medi giornalieri e a partire da questi i livelli medi mensili e annuali. Esistono vari metodi per la determinazione del livello medio giornaliero attraverso le altezze orarie, fra le quali la media delle 24 altezze orarie, la media delle 25 altezze orarie, il filtro 30X0 di Doodson e il metodo delle altezze ridotte al mezzo giorno di Bernard Simon; quest'ultimo è quello utilizzato dall'Istituto Idrografico ( metodo accoppiato al programma di analisi armonica). La figura 5 rappresenta il livello medio del mare determinato attraverso il filtro di Doodson per le registrazioni dell'altezza oraria di un totale di 26 giorni del 2002 a Leixões.
Fig. 1.1.4.1.-5 – Livello medio del mare determinato attraverso il filtro di Doodson.
Il filtro di Doodson è definito da:
30xN(19h,24h)=
=h(0)+h(2)+h(5)+h(7)+h(8)+2h(10)+h(13)+2h(15)+h(16)+h(17)+2h(18)+2h(20)+ h(22)+2h(23)+h(25)+h(26)+2h(28)+h(30)+h(31)+h(33)+h(36)+h(38)
è simmetrico relativamente a t = 19h.
Come si può vedere, ottenere il livello medio giornaliero equivale a ottenere il livello medio istantaneo lungo la serie di dati.
Comparando le differenze fra osservazioni e previsioni con il livello medio del mare ottenuto attraverso il filtro di Doodson, come si osserva nella figura 6, si nota che tali differenze accompagano il livello medio del mare, ovvero sono un indicatore grossolano del livello medio istantaneo.
Si nota che in questa comparazione sono aggiunti 2 metri agli scarti ( valore del NMA usato nelle previsioni).
La figura mostra anche che le differenze fra osservazioni e previsioni presentano un rumore in bande di frequenza di qualche costituente. Questo è dovuto al fatto che alcune costituenti si adattano peggio a alcuni periodi della serie.
Fig. 1.1.4.1- 6 – Livello medio ottenuto attraverso il filtro di Doodson e comparazione delle
differenze fra osservazioni e previsioni. Le differenze presentano un rumore di banda dovuto alle frequenze di alcune costituenti (sesto-diurna prossimo dai giorni 300 a 303 e semi-diurna prossimo dai giorni 308 a 312).
Si osserva adesso la Figura 7 che presenta una comparazione dei livelli medi giornalieri attenuti attraverso i filtri di Doodson, media delle 24 e 25 altezze orarie col metodo delle altezze ridotte, per l'anno 2003 nel porto di Leixões.
Fig. 1.1.4.1-7-Comparazione dei livelli medi giornalieri attenuti attraverso i filtri di Doodson,
media dei 25 valori orari, media dei 24 valori orari e metodo delle altezze ridotte per i dati del 2003 sul porto di Leixões. Si verifica una migliore capacità di filtraggio nei filtri di Doodson e altezze ridotte relativamente alla media aritmetica dei 24 o 25 valori orari.
L'effetto del filtro che si vuole raggiungere con questi metodi è l'eliminazione dell'energia associata alle varizioni astronomiche. I metodi più semplici e diretti sono la media delle 24 e 25 altezze orarie ma con questi non ri ottengono notevoli risultati. Come si può osservare, il metodo delle 24 ore è quello che si presta peggio, presentando una forte componente sinusoidale di grande ampiezza rispetto agli altri metodi. Il filtro di Doodson e il metodo delle altezze ridotte al mezzogiorno ha un migliore adattamento sempre rispetto agli altri metodi, dato che la capacità di filtraggio è superiore. Tuttavia questo ultimo metodo, delle altezze ridotte, sembra ancora migliore, come si può vedere dal grafico, ha una curva più soave, quindi ha una migliore capacità di filtraggio che del filtro di Doodson. L'elaborazione di questo studio conferma la validità dell'utilizzo di questo metodo nelle elaborazioni dell'istituto idrografico Portoghese.
Analisi di frequenze
L'analisi delle frequenze è abbastanza utilizzata, soprattutto nella convalida dei dati delle altezze orarie provenienti dai mareografi.
Il principale metodo di lavoro consiste nella comparazione in tempo o in frequenza delle osservazioni e delle previsioni.
L'analisi in tempo, costituisce il test diretto di quello che si vuole analizzare, in questo caso le previsioni ottenute sono di fatto somiglianti alle maree osservate. Oltre a questo permette di determinare i periodi di tempo in cui si verificano condizioni metereologiche irregolari che non sono utili per generare le costanti armoniche. Dall'altro lato costituiscono un modo diretto per individuare difetti o errori nei dati, come per esempio errori di tempo dovuti al meccanismo di orologeria del mareografo, l'ostruzione del pozzo, la lettura errata dei dati, nel passaggio alla digitalizzazione dei dati provenienti dai mareogrammi dei tamburi degli strumenti.
Nell'analisi di frequenza, in situazione di test, si utilizza la funzione FFT ( Fast
Fourier Transform) applicata alle osservazioni, previsioni e scarti. Per una migliore interpretazione dei risultati grafici, la variabile nelle ascisse, normalmente la frequenza, è tresformata in gradi/ora, per renderla direttamente comparabile con la velocità delle costituenti. A sua volta nelle ordinate è effettuata
la conversione dell'energia per ampiezza in metri.
Solo attraverso un'analisi di frequenza si riesce a analizzare il comportamento individuale di ogni onda. La figura 1.1.4.1 presenta la FFT dei dati di Vila Franca de Xira. Si riesce a distingure chiaramente le bande di frequenza caratteristiche di marea osservata. In questa figura si percepisce anche il fenomeno di leakage relativamente all'onda M2.
Il leakage è un fenomeno che avviene nell'analisi di Fourier, in particolare in una FFT, quando i picchi di energia non capitano in frequenze che siano multipli esatti della frequenza principale. Si veda la figura 1.1.4.8 che presenta un esempio del fenomeno appena descritto. La costituente M2, in virtù della sua maggior ampiezza, relativamente alle altre costituenti, è quella che presenta maggiori problemi di leakage. Si nota che al ritirare del leakage l'ampiezza dell'onda aumenta, quello che dà pieno senso al significato della parola; effettivamente, il primo grafico dell'ampiezza della M2 “si rovescia” un po' sulle frequenze vicine. Quando si lavora con giorni interi, caso frequente nell'istituto idrografico ma che non è presentato in questo esempio, le onde solari S1, S2, S4, S6, fra le altre, non presentato leakage.
Fig. 1.1.4.1- 8 – Analisi di frequenza dei dati delle altezze orarie di Leixões relative agli anni
2002 e 2003.a) Leakage presente nelle varie costituenti in particolare nella M2; b) Spettro senza
leakage apparente nell'onda M2.
Come riferito prima, l'analisi in frequenza è abbastanza usata per analizzare ciascuna costituente di marea. Le costituenti composte, come è il caso di M1, sono molto più complesse matematicamente dato che risultano dalla combinazione di vari termini presenti nella formula per la forza generatrice di marea. La M1 è una
costituente che non si separa in un anno ma basta circa la metà di un ciclo nodale lunare. Visto che l'analisi armonica si fa in generale con un anno di dati, l'unica maniera di trattare questo tipo di onde è applicare le correzioni chiamate nodali. La costituente M1 presenta instabilità; per determinare l'origine di questa instabilità è stata applicata la FFT alla marea osservata e alla marea prevista nel porto di Leixoes per gli anni fra 1956 e 1977 (a questo periodo si approssima un ciclo nodale lunare di circa 18,6 anni), il risultato è illustrato nella Figura 1.1.4.1-9. Nella FFT è stata usata tutta la serie di dati senza dividere in pezzi. Le frecce indicano le velocità relative all'onda M1 elencata da Scureman, 1988.
Fig. 1.1.4.1- 9 – Spettro di marea in Leixões ampliato per la zona della costituente M1. I tre picchi evidenziati corrispondo alle velocità relative all'onda composta M1.
Nello spettro della marea osservata in Leixões si notano tre velocità che possiedono maggior ampiezza, che corrispondono ai termini A16, A71 e A23 della formula della forza lunare generatrice della marea. In ogni caso nello spettro della marea prevista si notano appena due velocità con maggior ampiezza di marea , corrispondenti ai termini A16 e A23. Quindi probabilmente in questa posizione geografica per la costituente M1 oltre a una combinazione dei termini A16 e A23 deve esser considerata anche nei programmi di analisi/previsione il termine A71.
In Schureman, 1988, si incontrano elencate le tre componenti di M1 con le seguenti velocità, esposte nella tabella 1.1.4.1-1:
Tabella 1.1.4.1-1: Componenti della costituente M1
Se la serie di dati fosse divisa in tratti riguardo l'analisi in frequenza, si perderebbe la nozione che l'onda M1 è un'onda composta e non si giustificherebbe la sua instabilità. Si veda la figura 1.1.4.1-10 che presenta il risultato della FFT per i dati del porto di Leixões divisi in parti con la durata di 9 anni
Fig. 1.1.4.1- 10 – Spettro della marea nel porto di Leixões ampliato nella zona della costituente
M1. La serie di dati analizzata è stata divisa in due parti; le frecce indicano le velocità riferite alla figura 9.
Analisi armonica
Si da il nome di analisi armonica al processo matematico attraverso il quale la marea osservata in un dato locale è separata in costituenti armoniche semplici. La sua finalità è Determinare l'ampiezza e la fase di ogni costituente, partendo dalla
serie di altezze di acqua registrate. Nell'analisi armonica, caso particolare dell'analisi in frequenza, le frequenze rilevanti sono ben conosciute dove le costituenti da determinare sono scelte precedentemente.
Per procedere all'analisi armonica si deve tener in conto la dimensione della serie temporale visto che condiziona il numero di costituenti che si riusciranno a separare in quel periodo. In accordo con il criterio di Rayleigh, due onde di periodo T1 e T2 con velocità angolari date w2 e w1, sono separabili nel periodo T se si verifica la seguente disugualianza:
Perché il completamento della somma di due sinusoidi di velocità distinte produca risultati sodisfacenti è necessario disporre di una serie temporale sufficientemente lunga. Con la figura 1.1.4.1-11 si vuole illustrare la verifica intuitiva di questo criterio. Le onde nella figura in cima, azzurre e verdi, hanno la loro somma rappresentata in rosso nella figura in basso. Come si può verificare le due onde si separano solo in 200 unità, per cui sarebbe questa la durata minima della serie temporale da utilizzare.
Dato che il ciclo nodale lunare ha una dirata approssimata di 19 anni, l'ideale sarebbe disporre di questa durata di dati consecutivi. Tuttavia, per varie ragioni ( fra le quali problemi con l'attrezzatura) nella pratica non è possibile avere un periodo così lungo di dati senza interruzioni. In questo modo si usa un anno di dati, citerio adottato intenazionalmente, difatti in questo periodo sono comprese le costituenti di grande rilievo che si separano anche solo in un anno. Il ciclo nodale lunare è contemplato nell'analisi armonica attraverso l'inserimento di un fattore nodale che introduce le correzioni all'ampiezza necessarie.
Oltre alla ragione presentata sopra, la necessità di utilizzare serie temporali relativamente lunghe per una buona analisi armonica è relazionata anche con la necessità di voler minimizzare gli effetti aleatori provenienti da fenomeni metereologigi o altri rumori, come per esempio il passaggio o l'attracco di imbarcazioni in prossimità del mareografo.
Nella maggioranza dei programmi di analisi, il numero minimo di giorni utilizzati è 15, questo infatti permette di separare le quattro costanti fondamentali, 2 diurne e 2 semi-diurne. Tuttavia in luoghi dove la marea è semi-diurna, come il caso delle costa portoghese, questi dati non ci permettono di individuare la 3ª e 4ª costituente di maggior ampiezza N2 e K2. Oltre a questo fatto si perde anche la nozione di diseguaglianza quindicinale, ossia le differenze in ampiezza fra due maree sigizie consecutive e due maree di quadratura consecutive.
Questo fenomeno è mostrato nella figura 1.1.4.1-12 che presenta le osservazioni e le previsioni della marea dal giorno 63 al 115 dell'anno 2003 per il porto di Leixoes; le costanti armoniche che erano all'origine delle previsioni sono ottenute attraverso l'analisi armonica con base in appena 16 giorni di dati, dal 101 al 116; analizzando le curve raffigurate, principalmente gli scarti fra osservazioni e previsioni (in azzurro nel grafico) si nota che le previsioni si adattano male a tutta la serie temporale, incluso il periodo di dati che origina le previsioni. Si nota che le previsioni (in rosso) presentano una regolarità artificiale, ripetendo il solito modello indefinitamente; da qui l'importanza di icludere le onde N2 e K2 nell'analisi armonica.
Fig. 1.1.4.1- 12 – Comparazione fra dati osservati della marea con previsione ottenuta con solo 16
giorni di dati.
Nonostante in genere si conoscano circa 300 costituenti di marea non tutte sono utilizzate per le rispettive previsioni. Infatti in media si usano circa 35 costituenti armoniche nella previsione della marea in un porto. Tuttavia tutte le costituenti incluse nel programma di analisi armonica sono analizzate in modo da selezionare quelle che contribuiscono alla previsione della marea in un determinato porto.
Nell'Istituto Idrografico quando si dispone di una quantità ragionevolmente elevata di dati validi e ci si propone di rinnovare le costanti armoniche di un porto, i dati sono divisi in parti della solita dimensione, per esempio un anno; sono calcolate le costanti armoniche per i diversi periodi ed è fatta una comparazione fra i valori ottenuti, sperando che siano simili nei diversi periodi di dati.
In realtà non è questo che avviene, in genere si incotrano discrepanze che possono discernere dalle diverse qualità di dati per ogni parte o, dalla circostanza abbastanza frequente, di condizioni metereologiche irregolari.
Tenendo in conto che il numero di costanti armoniche che può esser usato nelle previsioni dell'istituto idrografico è di 62 e icludendo in ogni costante armonica due valori, ampiezza e fase, per ogni costituente, diviene difficile sia la comparazione visiva di queste diverse liste che la valutazione delle discepanze incontrate. Per facilitare l'analisi dei risultati si calcola la media vettoriale delle costanti armoniche nei diversi tratti; infatti se supponiamo che le costanti armoniche siano tanto migliori quato la somiglianza fra loro nei vari tratti, le stesse dovranno ugualmente esser prossime alla media.
Di fronte alla difficoltà della comparazione delle liste di costanti armoniche è stato sviluppato nell'Istituto Idrografico un modo di visualizzazione grafico di vettori rappresentativi di ogni costituente per i vari tratti, che facilita l'analisi della stabilità o meno di ogni costituente. La figura 1.1.4.1-2 presentata all'inizio è un esempio della rappresentazione grafica delle costanti armoniche; permette una visione dell'importanza relativa delle quattro costituenti di maggior ampiezze, tutte semi-diurne; dall'altro lato, la quasi coincidenza dei vettori mostra come le varie serie usate potranno esser considerate ugualmente adeguate ad ottenere le costanti armoniche che daranno origine alle previsioni di marea ufficiali.
Si tratta di un'analisi abbastanza suggestiva, tuttavia presenta lo svantaggio di non discriminare i vari periodi di dati in analisi. Conviene quindi realizzare questo tipo di test dopo aver ritirato i tratti considerati di peggiore qualità. Dall'altro lato è molto più esplicativo quando si vuole verificare il comportamento delle costituenti. Si veda per esempio la figura 1.1.4.1-13 che riporta le costanti armoniche ottenute per l'onda Sa (solare annuale), per ognuno dei 18 tratti in studio del porto di Leixoes.
Figura 1.1.4.1-13 – Visualizzazione grafica delle costanti armoniche per 18 tratti di dati di maree
nel porto di Leixoes. Ampiezza in mm.
In questa analisi si verificavano alcune incongruenze nei risultati dato che per ognuno dei periodi analizzati si ottenevano discrepanze sia nell'ampiezza che nella fase. La ragione di questi risultati è la seguente: il livello medio del mare dipende da diversi fattori estrani alla marea, come vento e pressione atmosferica; questi fattori aleatori di origine metereologica funzionano come rumore, influendo nel calcolo delle onde di lungo periodo. La figura 1.1.4.1-14 dimostra quello che si è appena detto. In azzurro si hanno gli scarti fra osservazioni e previsioni e in verde la pressione atmosferica, per il porto di Sines nell'anno 2002. Come si può verificare, la curva degli scarti accompagna abbastanza bene la curva della pressione atmosferica osservata. Di fatto gli scarti fra osservazioni e previsioni finiscono per risultare approssimatamente nel livello medio istantaneo.
La curva blu presenta ancora un rumore di corto periodo associato generalmente a onde non contemplate nelle previsione o a riflessi di problemi con la strumentazione, come per esempio l'ostruzione del pozzo, che originano sfasamenti in tempo (ritardi), percettibili per la presenza di un rumore semi-diurno. Si coclude pertanto che la pressione atmosferica deve esser tolta dai dati delle altezze orarie prima dell'analisi armonica in modo da non influenzare il calcolo delle costanti armoniche di alcune costituenti.
Fig. 1.1.4.1- 14 – Livello medio comparato alla pressione atmosferica. In questa figura è
evidenziata la relazione fra pressione atmosferica e l'evoluzione del livello medio, rappresentata dalle differense fra osservazioni e previsioni.
Questo tipo di analisi delle costanti armoniche, visualizzazione graafica dei vettori di ogni costituente, è usata prevalentemente per le decisioni riguardo le costanti armoniche da includere o meno per la previsione delle maree di un dato porto. La figura 1.1.4.1-15 e la figura 1.1.4.1-16 presentano rispettivamente esempi di costituenti da includere o meno nella marea. Le costituenti della Figura 1.1.4.1-16 sono scartate quando hanno un'ampiezza tale che si confonde con il rumore. Il grafico della costituente M1 conferma l'instabilità osservata in occasione dell'analisi di dati attraverso la FFT.
Fig1.1.4.1-15 – Visualizzazione grafica delle costanti armoniche. Costituenti da includere nella
previsione delle maree. Ampiezze in mm.
Fig. 1.1.4.1- 16 – Visualizzazione grafica delle costanti armoniche. Costituenti che si confondono
con il rumore quindi da escludere nella previsione della marea. Ampiezza in mm.
Considerazioni finali
In questo approfondimento sono stati presentati vari esempi di metodi di analisi di dati di marea. L'analisi di tempo costituisce il metodo principale di visualizzazione dei dati e risulta abbastanza utile nell'individuazione di errori o
difetti. Si è visto che la marea è un'onda di origine complessa le cui caratteristiche si vanno alterando in funzione del locale preso in esame. Per questo si sono analizzati esempi della variazione delle caratteristiche della marea negli estuari. Si è inoltre verificato che il livello medio giornaliero può esser un riflesso del livello medio istantaneo osservato in una serie di dati di marea.
Sono stati confrontati diversi metodi di determinazione dei livelli giornalieri verificando che il più efficiente nel filtraggio delle frequenze di origine astronomica sono il metodo di Doodson e quello delle altezze ridotte.
Infine si è dimostrata l'importanza dell'utilizzo dell'analisi in frequenza, ovvero la FFT e l'analisi armonica. L'analisi in frequenza permette di analizzare ogni costituente della marea individualmente, essendo un metodo utile quando si vuole determinare quali costituenti possano essere incluse nel programma di previsione della marea.
E' stato presentato anche il metodo sviluppato dall'Istituto Idrografico per la visualizzazione grafica della costanti armoniche di ogni costituente il quale in forma intuitiva permette di controllare la stabilità di ogni costituente di marea.
1.1.5 - Idrodinamica e Regime sedimentare
A causa delle maree si formano delle correnti nell'estuario, il cui senso è dato dalla propagazione delle maree stesse; quando la marea sale infatti la corrente va da valle verso monte opponendosi alla corrente propria del fiume e, al contrario, quando la marea si svuota, la corrente va nel senso della foce, sommando la sua intensità alla corrente propria del fiume.
In questo modo, le correnti sono più intense nello svuotarsi che nel riempirsi della foce. Le velocità sono più intense sulla superficie, nello svuotamento.
Per la caratterizzazione idrodinamica dell'area in studio è stato utilizzato il modello numerico MIKE21 HD (Hydronamic) sviluppato dal 'DHI Water & Environement'; per esso sono state simulate velocità della corrente in tutto l'estuario del Tejo per un periodo di 10 giorni applicando nella frontiera oceanica del modello i registri dei livelli della marea del mareografo de Cascais fra i giorni 1 e 10 gennaio 1972. Questo periodo di tempo corrisponde all'intervallo compreso
fra una marea sigiziale e una di quadratura. Nelle figure 1.1.5-1 e 1.1.5-2, sono presentate le velocità in tutto l'estuario per la situazione di mezzo svuotante e mezzo riempiente delle acque vive.
Fig. 1.1.5-1-Velocità e direzione della corrente nell'estuario del Tago per la situazione di 'mezzo
svuotante' durante la marea sigiziale
Fig. 1.1.5-2-Velocità e direzione della corrente nell'estuario del Tago per la situazione di 'mezzo
Nella figura 1.1.5-3 sono rappresentate le velocità ottenute dal modello nella zona del Jardim do Tabaco per tutto il periodo di calcolo.
Fig. 1.1.5-3 – Velocità e direzioni della corrente nella zona di Jardim do Tabaco per il periodo
compreso fra una marea sigiziale e una di quadratura. In nero-velocità della corrente (m/s), in blu-direzione della corrente, in rosso-il livello della marea (m). Sulle ordinate di destra-la velocità della corrente(m/s), sulle ordinate a sinistra-elevazione della superficie(m dallo zero idrografico).
Come è possibile vedere da queste figure la velocità massima della corrente nella zona di intervento è maggiore nello svuotamento che nel riempimento. Durante le maree sigiziali la velocità arriva al massimo di 1,2 m/s con direzione della corrente parallela al margine.
1.1.6 - Agitazione ondosa
Nel porto di Lisbona, estuario del fiume Tago, non entra l'agitazione ondosa dell'oceano nonostante non vi siano protezioni alla foce, le onde che entrano si dissipano a breve distanza; il porto è naturale e adatto a navi di grandi dimensioni (Container e da crociera) mentre per le piccole imbarcazioni all'interno del porto sono state fatte banchine riparate, dock. Nel progetto l'agitazione nel paraggio dove viene costruita la nuova banchina è stata calcolata attraverso un modello.
Il locale di studio è soggetto unicamente all'agitazione generata da venti locali che soffiano sopra il piano d'acqua. Le caratteristiche delle onde generate, in particolare l'altezza e il periodo, dipendono della velocità e dalla durata del vento, dalla lunghezza della 'generazione' (fetch) e dalla profondità dell'acqua.
Il progetto dell'opera si è basato sul modello MIKE 21 NSW ( Nearshore Spectral Waves), sviluppato dal 'DHI Water& Environement' sono stati valutati altezza e periodo massimo delle onde generate da un vento di 90 Km/h, per le direzioni NE, ENE, E, SE, S, SW, W.
In accordo con i risultati ottenuti, le onde generate dai venti di 90 Km/h potranno arrivare all'altezza significativa di 1,1m nella zona di Jardim do Tabaco. Nel tabella 1.1.5-1 sono presentati i valori dell'altezza e del periodo dell'onda ottenuta nel Jardim di Tabaco, per le 7 direzioni di vento studiate.
Tab. 1.1.5-1 -Condizioni di agitazione nella zona di Jardim do Tabaco generate da venti locali che
Le figure 1.1.5-1 e 1.1.5-2 rappresentano le altezze e le direzioni dell'onda in tutto l'estuario per tutte le direzioni del vento studiate.
1.2 Opere Esistenti
1.2.1 Caratterizzazione generale
La banchina di Terreiro do Trigo come le banchine adiacenti sono state costruite verso la fine del secolo XIX, nell'ambito delle Opere della Prima sezione del porto di Lisbona. Queste banchine presentano una struttura costituita, genericamente da ( vedi figura ):
ì Pilastri di cemento di calce idraulica, di sezione rettangolare con 4m x 5,6m a 4m x 7,5m spaziati di 14m, con la cima a quota -2,00m(ZH) e fondati sopra un prisma roccioso o direttamente nel 'bed rock', quando questo si trova a quota superiore a -10m(ZH).
ì Sovrastruttura in muratura rivestita con pietre, appoggiata sopra lenti di cemento armato, che vince lo spazio fra i pilastri e supporta il rinterro a tergo.
ì Prisma de pietrame della base, fondato sopra il 'bad rock', quando questo si trova a quota superiore di -15m (ZH), o in una scavo dragato nel limo con tracce a quote variabili.
Tipo-Il fronte marginale, tra la Banchina di Santa Apollonia e il Dock da Marinha, con circa 650m di lunghezza, ha un allineamento curvo. Presenta una rientranza con circa 100m di estensione e 11m di larghezza, a 70m a monte del Dock di Terreiro do Trigo. Negli anni '60 questa rientranza fu riempita dalla costruzione di una nuova banchina, di tipo a piloni di cemento armato, che stabilì la continuità del fronte accostabile (conosciuto come enclave di Santa Apolonia).
I terrapieni adiacenti il Dock di Terreiro do Trigo e le opere adiacenti la banchina di Santa Apolonia e il Jardim do Tabaco si sviluppano tra il fronte accostabile e Avenida Infante Dom Henrique per un'area totale di 4,3 ettari. Sono occupati da parcheggi e da magazzini portuari, alcuni dei quali trasformati in stabilimenti commerciali. Lungo il fronte accostabile esiste una fascia libera per l'appoggio e le operazioni delle banchine.
1.2.2 Situazione delle opere nell'area di intervento
Banchina e Terrapieno
La struttura della banchina nel tratto di studio, le cui caratteristiche sono state appena descritte, è presentata nel profilo tipo del disegno GE 10005.
I pilastri sono fondati a quota -10m (ZH) su un prisma di roccia, che ha la base assestata nello scavo, con traccia tra le quote -14m (ZH) a monte e -18 (ZH) a valle. Il coronamento della banchina, inizialmente a quota + 6 m( ZH), varia tra i + 5 e i + 5,5m (ZH).
Il terrapieno adiacente le banchine, occupato da diversi magazzini, ristoranti e un parcheggio, ha una distanza dal fronte di ancoraggio che varia da i 30 ai 50 m. Le banchine presentano diversi danni e anomalie, alcune delle quali ebbero probabilmente inizio appena dopo la loro costruzione.
Per osservare la parte accostabile della banchina, sono state fatte ispezioni visive della parte emersa dell'opera, sia dal fiume, facendo ricorso a imbarcazioni durante la bassa marea sigiziale, che da terra.
Le anomalie trovate riguardano essenzialmente:
ì l'assestamento della banchina
dando origine alla fuga di materiale fino dal rinterro a tergo e conseguentemente all'apertura di crepe nel pavimento
Con l'obiettivo di risolvere i problemi che hanno riguardato questa struttura, nel 1989-1990, fu realizzato, dalla Hydro Soil Services commesso dalla APL, uno studio preliminare per la consolidazione della banchina.
Questo studio comprende nella prima fase:
ì La realizzazione di sondaggi con raccolta di campioni (carotaggi) e esecuzione di diagrafie verticali per definire la sostituzione e la qualità della banchina e della sua fondazione.
ì La realizzazione di prove di laboratorio meccaniche e chimiche dei campioni raccolti.
ì La realizzazione di prove di penetrometro (C.P.T) nel terrapieno a tergo dalla banchina
ì l'ispezione visiva della zona sommersa della banchina, con sommozzatori.
ì l'analisi dell'evoluzione dell'assestamento del muro.
Nella seconda fase è stata fatta un'analisi di stabilità della struttura della banchina, con una proposta per la sua riabilitazione.
Le conclusioni di questo studio, rispetto alla qualità e alla stabilità del muro furono le seguenti:
ì Costituzione del muro
“ la qualità dei materiali della struttura del muro è buona, essendo lo stato di degrado limitato; coll'ispezione visiva attraverso i sommozzatori è stato solo rilevato un buco in uno dei pilastri della banchina di dimensioni di 1,4m X 1,00m X 0,80m”
ì Stabilità globale
“ La stabilità globale del muro della banchina è in uno stato critico”
I fattori di sicurezza, ammettendo la struttura come indeformabile, sono molto bassi ( approssimativamente di 0,55 con impulsi delle terre a riposo). Anche nella situazione di impulsi di terre attivi i coefficienti di sicurezza sono inferiori a 1, e questo è il valore a cui si arriva solo nel caso di un'ipotesi di calcolo ottimista.
Infrastrutture tecniche
La banchina e il terrapieno adiacente sono dotati delle seguenti infrastrutture tecniche, installate in cunicoli o immerse nel terrapieno:
ì rete di acquedotto
ì rete di fognatura
ì rete di energia elettrica ( forza elettromotrice)
