Grandi Fiumi
Figura 1 Bacino del fiume Piave da Zenson del Piave a San Donà.
Figura 2 Particolare della schematizzazione del fiume Piave con il modello agli elementi finiti TelmH2D nella zona di San Donà e di Musile.
Modelli Matematici 2D dei Grandi Fiumi
A causa dell’incremento degli eventi meteorici intensi e della forte urbanizzazione del nostro territorio, si assiste sempre più frequentemente a fenomeni di dissesto idrogeologico e calamità naturali. È sempre più urgente quindi l’implementazione di progetti e opere volte alla mitigazione del rischio idrogeologico e salvaguardia delle comunità locali. Tali progetti devono analizzare nel dettaglio aspetti idrologici, idraulici e geologici senza tralasciare gli aspetti sociali ed ecologici.
La società CREA S.r.l. ha maturato una grande esperienza nella modellazione matematica di fiumi e reti idrografiche naturali con lo scopo di assicurare la messa in sicurezza del territorio. CREA propone approcci sempre innovativi e specialistici nel campo della progettazione delle opere di sistemazione fluviale, ponendo particolari attenzioni alla salvaguardia dell’ecosistema e dell’ambiente.
Modello TelmH2D – Idrodinamica dei Grandi Fiumi
La società ha ripreso e adattato il modello matematico bidimensionale agli elementi finiti Telemac2D (Sogreah) integrandolo con il proprio modello MEFH. Lo strumento realizzato è un modello matematico dedicato allo studio dell’idrodinamica dei corsi d’acqua, in grado di raccogliere tutte le informazioni topo-batimetriche e idrauliche negli elementi finiti.
Figura 3 Risultati del Modello TelmH2D relativi al Fiume Piave a Zenson nell’evento del 25-29 Novembre 2002
Il modello realizzato, chiamato TelmH2D, è in grado di descrivere il fenomeno della propagazione dell’onda di piena in un sistema idrodinamico costituito inizialmente da superfici prevalentemente asciutte, destinate ad allagarsi solamente durante il passaggio delle maggiori portate o nel caso eccezionale di esondazione delle acque. Le equazioni idrodinamiche bidimensionali sono risolte utilizzando il metodo delle curve caratteristiche per i termini convettivi e il metodo degli elementi finiti completo per quelli diffusivi.
Figura 4 Grafico relativo ai profili dei livelli lungo il corso del fiume Piave tra Zenson e Cortellazzo ricavato dai risultati del modello a 30 [h] dall’inizio della simulazione, corrispondente alle ore 24 del 4/11/1966, confrontato con i livelli massimi misurati durante l’evento di piena del 3 Novembre 1966.
Modelli Matematici 1D dei Corsi d’acqua
La società CREA ha esperienza nella progettazione di interventi volti alla sistemazione idraulica dei corsi d’acqua, utilizzando approcci matematici che consentono di proporre soluzioni efficienti e a basso impatto ambientale.
Dall’analisi matematica del tratto fluviale oggetto di studio è possibile verificare le aree che richiedono interventi mirati per garantire la sicurezza del territorio.
Modello HEC-RAS – Idrodinamica dei Corsi d’Acqua
La società CREA S.r.l. si avvale dell’utilizzo del software HEC-RAS, sviluppato dall’ Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System (da cui l’acronimo).
HEC-RAS è un sistema integrato di software, la cui versione originale risale al 1995. La più recente versione attualmente disponibile, permette di eseguire analisi unidimensionale con riferimento al moto dell’acqua caratterizzata anche dalla presenza di trasporto solido e di contaminanti.
Il software presenta quattro moduli:
- modulo per l’analisi dei profili di corrente in condizioni di moto permanente;
- modulo per il calcolo in condizioni di moto vario;
- modulo per l’analisi del trasporto solido e le conseguenti variazioni d’alveo;
- modulo per l’analisi di qualità.
Il modulo 1 (Steady Flow Analysis) è predisposto per l’analisi di una corrente gradualmente varia. Può far riferimento ad un canale singolo o ad una rete di canali. Inoltre, l’analisi del profilo può essere condotta con riferimento ad una corrente lenta, rapida o mista.
Il modulo 2 (Unsteady Flow Analysis) permette di effettuare un’analisi in condizione di moto vario, per una rete di canali a pelo libero.
Il modulo 3 (Sediment Transport Analysis) restituisce l’analisi di variazione del fondo, a seguito di depositi o di erosioni dello stesso, dovuti alla presenza di trasporto solido; in genere l’analisi si riferisce a simulazioni su lunga scala temporale (solitamente in termini annuali).
Il modulo 4 (Water Quality Analysis) consente di valutare la qualità di un fiume, effettuando analisi della temperatura e di una limitata classe di materiali trasportati (ossigeno disciolto, materiale organico,…,).
Figura 5 Profilo idrometrico del torrente Alpone nel Modello HEC-RAS nell’evento ricostruito del 31 Ottobre 2010
CASO STUDIO: Sistemazione idraulica del Torrente Alpone
Stato Attuale
Dopo aver ricostruito l’idrogramma di piena relativo all’evento del 31 ottobre – 1 novembre 2010, utilizzando i dati misurati dalla Protezione Civile locale, è stato verificato che in corrispondenza della sezione del ponte della Motta (Figura 1) il torrente Alpone è esondato, sormontando l’impalcato. Tale risultato è stato testimoniato dagli abitanti del luogo.
Figura 6 Sezione del F. Alpone in corrispondenza del ponte della Motta nella situazione attuale. Sul selciato del ponte è visibile una lama d’acqua pari a 0.39 [m] nell’evento ricostruito del 31 Ottobre 2010 con portata massima di 320 [m3/s].
Stato di Progetto
Partendo dall’analisi dello stato attuale sono state valutate diverse ipotesi progettuali per la messa in sicurezza del tratto di torrente Alpone, in prossimità del ponte della Motta.
Nelle figure successive è possibile verificare la sezione in prossimità del ponte della Motta, nello Stato Attuale e nello Stato di Progetto proposto dalla società CREA.
Lo Stato di Progetto è stato analizzato con il modello idrodinamico adottato, verificando come nel caso dell’evento di piena registrato tra il 31 ottobre e il 1 novembre 2010, consente di rispettare un franco di protezione di 70 cm tra il livello massimo di piena e l’impalcato del ponte (Figura 2).
Figura 7 Sezione del F. Alpone in corrispondenza del ponte della Motta nella situazione del progetto CO.GE.TER. Poiché il livello dell’acqua in corrispondenza del ponte della Motta raggiunge la quota di 31.00 [m], l’altezza dell’intradosso dell’impalcato del ponte sul massimo livello raggiunto dal F. Alpone nell’evento ricostruito del 31 Ottobre 2010 con portata massima di 320 [m3/s] è pari a 0.70 [m].
Referenze Significative
- Incarico specialistico per la realizzazione di uno studio idraulico per l’assetto della foce del fiume Piave in Comune di Jesolo (Ve) (2009, Comune di Jesolo (VE) – Regione Veneto).
- Analisi del comportamento idraulico del F. Alpone per la riduzione della criticità costituita dal ponte sul fiume in località Motta (2011, Genio Civile Verona)).