Studio delle Interazioni tra Opere di Sbarramento Fluviale, Correnti Idriche Superficiali e Sotterranee: Cassa di Espansione del Torrente Crostolo in Località.

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1 Studio delle Interazioni tra Opere di Sbarramento Fluviale, Correnti Idriche Superficiali e Sotterranee: Cassa di Espansione del Torrente Crostolo in Località Rivalta nel Comune di Reggio Emilia Lisa Borgatti1, Federico Cervi2, Alessandro Corsini2, Marcello Fiorentini3, Giovanni Moretti3, Stefano Orlandini3, Maurizio Pellegrini2, Francesco Ronchetti2 Dipartimento di Ingegneria delle Strutture, dei Trasporti, delle Acque, del Rilevamento, del Territorio, Università degli Studi di Bologna. Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia. Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Civile, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia.

2 Cassa di espansione sul Torrente Crostolo

3 Torrente Crostolo Tratto arginato Casse di espansione Ponte del Tondo
Cassa di Rivalta Fasce fluviali

4 Modello Idrologico Analisi Territoriale:
DTM 20 m × 20 m, Regione Emilia Romagna. Uso del suolo “Corine”, Regione Emilia Romagna. Banca dati geologica, Regione Emilia Romagna. Definizione dei parametri del metodo CN per la stima della pioggia efficace. Precipitazioni ragguagliate al bacino con il metodo dei Poligoni di Thiessen. Calibrazione del modello idrologico utilizzando eventi registrati dalla rete pluvio-idrometrica dell’ARPA-ER.

5 Laminazione delle Piene della Cassa di Rivalta
Analisi effettuata utilizzando il programma HEC-ResSim, USACE. Idrogramma in ingresso corrispondente ad una precipitazione sintetica con durata pari a 3 h. Determina il raggiungimento della quota massima di regolazione.

6 Laminazione della Cassa di Rivalta: Aspetti Generali
Idrogramma in ingresso Idrogramma in uscita Volume accumulato Volume rilasciato

7 Laminazione della Cassa di Rivalta: Analisi delle Portate
La capacità di laminazione dell’idrogramma: è circa il 40%, se la quota di invaso non raggiunge la quota massima di regolazione diminuisce all’aumentare della durata di precipitazione diminuisce al calare della sezione utile delle luci di fondo diminuisce all’aumentare del volume inizialmente presente nell’invaso

8 Laminazione della Cassa di Rivalta: Quote e Volumi
Il tempo critico per l’invaso è in corrispondenza dell’invaso massimo Il tempo critico non varia con le diverse configurazioni delle paratoie L’andamento delle quote è analogo a quello dei volumi tcr = 3 h

9 Soglie di Precipitazione della Cassa di Rivalta
Condizione di insicurezza Condizione di sicurezza Le soglie per il sormonto arginale sono maggiori delle precipitazioni massime possibili di Cati Limitando l’efflusso dalle luci di fondo le curve si abbassano, in particolare quelle con la condizione iniziale di invaso pieno

10 Laminazione della Cassa di Rivaltella
Idrogramma in ingresso Idrogramma in uscita La cassa risente della laminazione attuata da quella di Rivalta Scarsa laminazione degli idrogrammi in ingresso Le percentuali di laminazione sono sotto al 10% L’idrogramma in uscita segue quello in entrata

11 Laminazione della Cassa di Rivaltella: Quote e Volumi
Si considera solo l’evento che porta alla tracimazione del manufatto di Rivalta Il volume immagazzinato è maggiore se le luci di fondo sono ostruite Il livello dell’invaso si alza di 60 cm se le luci sono ostruite

12 Soglie di Precipitazione della Cassa di Rivaltella
Condizione di insicurezza Condizione di sicurezza Se le luci sono ostruite le soglie si abbassano indipendentemente dalla durata di precipitazione I valori riportati sono intermedi tra le soglie per la tracimazione del manufatto di Rivalta e le curve di Cati

13 Tracimazione delle Arginature di Rivalta Valutazione del Periodo di Ritorno
Metodo proposto nel progetto VAPI (VAlutazione delle Piene in Italia) dal Gruppo Nazionale Difesa Catastrofi Idrogeologiche

14 Sfioro del Manufatto di Rivalta Valutazione del Periodo di Ritorno
Metodo proposto nel progetto VAPI (VAlutazione delle Piene in Italia) dal Gruppo Nazionale Difesa Catastrofi Idrogeologiche

15 Tracimazione delle Arginature di Rivaltella Valutazione del Periodo di Ritorno
Metodo proposto nel progetto VAPI (VAlutazione delle Piene in Italia) dal Gruppo Nazionale Difesa Catastrofi Idrogeologiche

16 Propagazione dell’Onda di Piena
HEC-RAS, U.S. Army Corps of Engineers Ponte del Tondo Portata pari a 260 m3 s-1 in uscita dalla cassa di Rivalta.

17 Conclusioni Evento Caratterizzazione Idrologica Periodo di Ritorno
Insufficienza idraulica del Ponte del Tondo: riempimento della sezione di deflusso. Altre insufficienze idrauliche all’aumentare della portata. Qout ≥ 262 m3 s1 Qin ≥ 494 m3 s1 d = 3 h he ≥ 66 mm ie ≥ 22 mm h1 h = 82 mm (φ = 0.80, ARF = 1) T ≈ 50–100 a* T > 200 a†,‡ Insufficienza idraulica della cassa di espansione di Rivaltella: tracimazione delle arginature della cassa. Qout ≥ 410 m3 s1 Qin ≥ 586 m3 s1 he ≥ 78 mm ie ≥ 26 mm h1 h = 97 mm (φ = 0.80, ARF = 1) T ≈ 100–200 a* T > 200 a† Insufficienza idraulica della cassa di espansione di Rivalta: tracimazione delle arginature della cassa. Qout ≥ 2168 m3 s1 Qin ≥ 2300 m3 s1 he ≥ 308 mm ie ≥ 102 mm h1 h = 385 mm (φ = 0.80, ARF = 1) T > 1000 a* Precipitazione temibile superiore a quella massima stimata da Cati (154 mm). * Secondo le curve di probabilità pluviometrica basate sui risultati del progetto VAPI del GNDCI. † Secondo le curve di probabilità pluviometrica pubblicate da ARPA Emilia Romagna. ‡ Susin ottiene Qout = 270 m3 s1 per Qin = 410 m3 s1 in ragione di un minore volume immagazzinabile. Il valore Qin = 410 m3 s1 è associato ad una precipitazione di 108 mm in una durata di 4.3 h ed al periodo di ritorno T = 100 a, ma il valore corretto della portata per quella precipitazione è Qin = 501 m3 s1. Pertanto, per le precipitazioni considerate da Susin, l’evento Qout = 270 m3 s1, e quindi anche l’evento Qout = 262 m3 s1, ha un periodo di ritorno T < 100 a.

18 Ulteriori Considerazioni
Circolare P.C.M. 19 Marzo 1996 [...] le manovre volontarie degli organi di scarico siano svolte, in generale ed ove non diversamente specificato, adottando ogni cautela al fine di determinare un incremento graduale delle portate scaricate contenendone al massimo l'entità. D.P.C.M. 15 Dicembre 1998 Criteri di allertamento [...] Poiché obiettivo del programma è tutto il territorio nazionale, si ritiene opportuno dirigere gli sforzi per conseguire un livello minimo per tutto il paese, costituito quindi dall’uso di soglie pluviometriche. Direttiva P.C.M. 27 Febbraio 2004 regolazione dei deflussi piani di laminazione Gestione delle piene artificiali Pista ciclabile Parco del Crostolo Centri abitati

19 Quadro Normativo Circolare P.C.M. 19 Marzo 1996
Il documento di protezione civile deve altresì contenere: la prescrizione che le manovre volontarie degli organi di scarico siano svolte, in generale ed ove non diversamente specificato, adottando ogni cautela al fine di determinare un incremento graduale delle portate scaricate contenendone al massimo l'entità che, nella fase di allerta di cui alla lettera a), non deve superare, nella fase crescente, quella della portata affluente al serbatoio […] Direttiva P.C.M. 27 Febbraio 2004 Le manovre previste dal documento di protezione civile e/o dal programma statico e dal piano di laminazione potranno essere direttamente eseguite dal gestore dopo averne data comunicazione all'ufficio compartimentale dal Registro Italiano Dighe ed all'ufficio territoriale del Governo di riferimento […] Nel caso in cui il gestore, anche ai fini di salvaguardare l'opera, le popolazioni ed i beni a valle della diga, proponga di operare sia una manovra preventiva contemplata dal programma dinamico del piano di laminazione che una manovra in difformità a quanto rappresentato nel documento di protezione civile e/o nel piano di laminazione stesso, dovrà darne comunicazione all'Unità di comando e controllo attraverso l'Ufficio territoriale del Governo di riferimento.

20 Lavoro in Corso Descrizione dettagliata della geometria idraulica del sistema fluviale LiDAR aviotrasportato sull’intero bacino Rilievo di sezioni significative Monitoraggio dello stato idrico e dei flussi sub-superficiali in prossimità del manufatto e delle arginature della cassa di Rivalta Indagini geognostiche Installazione di un sistema di monitoraggio in continuo con trasmissione dei dati in remoto Campagna di letture piezometriche in una rete di monitoraggio periodico allargata

21 Piezometri sul rilevato arginale
• 6 sezioni significative (+2) strumentate con piezometri di Casagrande e sonde per acquisizione dei dati in continuo e trasmissione in remoto

22 Piezometri sul rilevato arginale

23 Piezometri in platea • 6 piezometri di 2 m di profondità, fenestrati tra 1.5 e 1.8 m in corrispondenza dello strato in ghiaia lavata drenante posto immediatamente al di sotto di ciascuna delle piastre della vasca di dissipazione. Nel caso delle piastre con dissipatori, si è posizionato un piezometro in prossimità del manufatto principale, nella zona in cui si attendono le maggiori fluttuazioni di pressione dovute al risalto idraulico; • 6 piezometri di 5 m di profondità circa, fenestrati tra 2 e 5 m in corrispondenza del substrato limoso; • 2 piezometri di 20 m di profondità fenestrati in corrispondenza di lenti di materiale permeabile che si trovano a partire da quota di 85 m s.l.m. circa.

24 Piezometri in platea