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Relazione specialistica idrologica e idraulica

INDICE

1 INTRODUZIONE ................................................................................. 1

2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO .......................... ............................... 1

3 ATTRAVERSAMENTI IDRAULICI ......................... ............................. 1

3.1 GENERALITA’ ................................................................................................ 1

3.2 POLIZIA IDRAULICA ...................................................................................... 2

3.3 INDIVIDUAZIONE DEL RETICOLO IDROGRAFICO ESISTENTE ............... 2

3.4 PIANO STRALCIO PER L'ASSETTO IDROGEOLOGICO ............................ 3

3.4.1 Nodo Vallone Cernicchiara/Rafastia ....................................................... 4

3.4.2 Nodo San Leo ......................................................................................... 5

3.4.3 Nodo Poseidon ....................................................................................... 7

3.4.4 Nodo Ligea .............................................................................................. 9

3.4.5 Impatto delle opere di progetto in base alla cartografia del PAI ............. 9

4 IDROLOGIA ......................................... ............................................. 10

4.1 PREMESSA .................................................................................................. 10

4.2 TEMPI DI RITORNO .................................................................................... 10

4.3 STIMA DELLE MASSIME PORTATE DI PIENA NATURALI ....................... 11

4.3.1 Valutazione del fattore di crescita ......................................................... 12

4.3.2 Legame altezza di pioggia-durata ......................................................... 13

4.3.3 Stima della portata di piena media annua m(Q) ................................... 16

5 DIMENSIONAMENTO IDRAULICO DELLE OPERE ............. ........... 27

5.1 PREMESSA .................................................................................................. 27

5.2 VERIFICHE IDRAULICHE ............................................................................ 27

5.3 ATTRAVERSAMENTO VALLONE CERNICCHARA ................................... 30

6 INSERIMENTO IDRAULICO DELLE OPERE ................. .................. 31

7 ELENCO TAVOLE ..................................... ....................................... 32

Relazione specialistica idrologica e idraulica 1

1 INTRODUZIONE Oggetto della presente relazione è lo studio idrologico ed idraulico

relativo al progetto definitivo Salerno Porta Ovest, 1° Stralcio, 2° Lotto. Lo

studio è finalizzato al dimensionamento dei manufatti ubicati nelle

intersezioni presenti tra l’infrastruttura stradale ed i corsi d’acqua che

solcano il territorio comunale in modo tale da garantire la necessaria

sicurezza al traffico automobilistico, ai territori limitrofi oltre che

salvaguardare le opere realizzate.

2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO La normativa cui viene fatto riferimento nelle fasi di calcolo e

progettazione e' la seguente:

Disciplina Normativa dell’Autorità di Bacino Regionale Destra Sele

(delibera del Comitato Istituzionale n. 80 del 17.10.2002 a seguito delle

modifiche interpretative adottate dal Comitato Istituzionale con delibera n.

18 del 14.03.2003).

Ministero delle Infrastrutture Decreto 14 gennaio 2008 Nuove Norme

Tecniche per le Costruzioni G.U. 4 febbraio 2008 n. 29 - S. O. n. 30.

Circolare del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti 2 febbraio

2009, n. 617 Istruzioni per l’applicazione delle «Nuove norme tecniche per

le costruzioni» di cui al D.M. 14/01/2008. G.U. n° 47 del 26/02/2009 -

suppl. ord. n° 27.

Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri 29 settembre 1998.

Atto di indirizzo e coordinamento per l'individuazione dei criteri relativi agli

adempimenti di cui all'art. 1, commi 1 e 2, del decreto-legge 11 giugno

1998, n.180. Gazzetta Ufficiale del 5 gennaio 1999 n. , e s.m.i..

3 ATTRAVERSAMENTI IDRAULICI

3.1 GENERALITA’


La risoluzione delle intersezioni con il reticolo idrografico naturale è

stata effettuata mediante opere aventi carattere puntuale nel rispetto dei

vincoli previsti dalle normative di settore.

A tal fine si sono sviluppati due aspetti fondamentali:

− Analisi Idrologica del territorio: dall’analisi del CTR e dei fotopiani si

sono individuati i diversi corsi d’acqua che formano il reticolo idrografico

naturale, si sono delimitatati i bacini imbriferi e con opportuni modelli di

trasformazione afflussi-deflussi si sono determinate le portate al colmo

di piena per diversi valori del periodo di ritorno.

− Dimensionamento idraulico dei manufatti: nel quale sono esposti i criteri

di dimensionamento idraulico dei manufatti con riferimento a

determinati periodi di ritorno.

3.2 POLIZIA IDRAULICA

L’art. 2 della Legge n.267/98 imponeva alle Regioni che non ne

fossero dotate, l’istituzione del servizio di Polizia idraulica e assistenza agli

enti locali. Non risulta che il suddetto servizio sia stato istituito. Infatti nel

territorio a sud del Comune di Salerno il Consorzio di Bonifica Destra Sele

provvede all’attività di Polizia idraulica. In base ai contatti intercorsi con il

Settore Provinciale del Genio Civile di Salerno nella persona dell’Istruttore

Direttivo Ufficiale Idraulico geom. Renato Sarconio, risulta che nel territorio

Comunale ed in particolare con riferimento alle aste interessate dalla

progettazione, il servizio di Polizia idraulica è di fatto effettuato da: Polizia

Comunale, Polizia Provinciale, Polizia Forestale e, su segnalazione, dal

Settore Provinciale del Genio Civile di Salerno.

3.3 INDIVIDUAZIONE DEL RETICOLO IDROGRAFICO ESISTEN TE

Le opere idrauliche di progetto, indicate nella Figura 1, consistono

nel rifacimento di attraversamenti stradali, ponti esistenti e nella

costruzione di opportuni manufatti di salto ed attraversamento.

In corrispondenza degli attraversamenti individuati dalla disamina

della cartografia tecnica e dai fotopiani sono stati delimitati i bacini


idrografici sottesi riportati nella Tavola GT.1 dal titolo Corografia dei bacini.

Per questi corsi d’acqua, in mancanza di dati sulle portate, si è provveduto

ad effettuare una stima delle stesse mediante un idoneo modello di

trasformazione afflussi-deflussi. La descrizione del metodo adottato e i

risultati ottenuti sono illustrati nei successivi paragrafi.

Figura 1 – Nodi di intersezione tra la strada/galleria di progetto ed il reticolo idrografico

3.4 PIANO STRALCIO PER L'ASSETTO IDROGEOLOGICO

Il territorio interessato dal progetto ricade all’interno del perimetro di

competenza dell’Autorità di Bacino Destra Sele, in ottemperanza a quanto

previsto dall'art. 12 della Legge 493/93.

Il Piano Stralcio per l'Assetto Idrogeologico (PAI) ha valore di Piano

Territoriale di Settore ed é lo strumento conoscitivo, normativo, tecnico-

operativo, mediante il quale sono pianificate e programmate le azioni e le

norme d‘uso del territorio.

Nel prosieguo, con riferimento alla cartografia delle fasce fluviali e

del rischio idraulico definite dal PAI dell’Autorità di Bacino Regionale


Destra Sele, si descriveranno gli interventi di progetto nei nodi ubicati in

prossimità del reticolo idrografico esistente, indicati nella Figura 1 e

denominati: Vallone Cernicchiara/Rafastia, San Leo, Poseidon e Ligea.

3.4.1 Nodo Vallone Cernicchiara/Rafastia

Il vallone Cernicchiara/Rafastia sbocca ad oriente del porto di

Salerno. Per quest’ultimo le verifiche idrauliche riportate nella REL. 3035

(Comune di Salerno: Indicazioni per l’assetto idrogeologico a scala

comunale) del PAI risultano pienamente soddisfatte in seguito ai numerosi

interventi di sistemazione succedutisi cronologicamente sull’area a seguito

dell’evento di piena del 1954. Il PAI richiama comunque la necessità di

una corretta manutenzione dell’asta fluviale finalizzata all’allontanamento

del materiale solido presente a monte delle briglie per rendere disponibili

opportune capacità da utilizzare per ridurre ovvero annullare gli effetti di

probabili colate.

Figura 2 – Adeguamento/Realizzazione degli attraversamenti del Torrente Rafastia


Il progetto in esame prevede l’attraversamento del corso d’acqua

Rafastia in due punti ubicati in prossimità della rotatoria, nella zona Nord

(indicati in blu nella Figura 2).

3.4.2 Nodo San Leo

Nella Figura 3 è riportato uno stralcio della carta del Rischio Idraulico

(coincidente con la carta della Aree Inondabili) dell’imbocco San Leo,

ubicato nel Vallone Fusandola. Analogamente a quando detto per il

torrente Rafastia, anche in questo caso le verifiche idrauliche appaiono

pienamente soddisfatte dopo i vari interventi sistematori. Comunque la

REL. 3035 (Comune di Salerno: Indicazioni per l’assetto idrogeologico a

scala comunale) richiama l'opportunità di ricavare e allontanare i materiali

solidi che ora sono a monte della serie di briglie in modo da avere a

disposizione adeguate conche da utilizzare per ridurre ovvero annullare gli

effetti di probabili colate.

Dalla Figura 3 si evince che lo svincolo stradale in progetto

interagisce con il reticolo idrografico definito dal PAI ed in particolare con

un impluvio naturale affluente del Fusandola. In base ai sopralluoghi

effettuati, tuttavia, la confluenza di tale impluvio nel torrente Fusandola

non risulta ben definita poiché l’impluvio naturale, a valle delle pile

dell’Autostrada, si disperde nel sistema di drenaggio fatiscente del campo

sportivo esistente. Per tale motivo, attesa anche la ridotta estensione del

bacino, il progetto prevede di ripristinare la continuità idraulica di tale

impluvio mediante la realizzazione di un manufatto di attraversamento

stradale, ubicato al di sotto dell’asse viario di progetto e riportato nello

schema di Figura 4.

Il progetto prevede che, a valle di una vasca di sedimentazione, le

acque provenienti dall’impluvio siano convogliate in un pozzo a vortice

verticale mediante il quale superare il dislivello altimetrico esistente per poi

confluire, attraverso un tratto di raccordo sub-orizzontale, all’interno del

canale esistente che si immette nel torrente Fusandola.


Figura 3 - Stralcio planimetrico della carta del Rischio Idraulico


Figura 4 – Schema funzionale dell’attraversamento di progetto nel nodo San Leo

3.4.3 Nodo Poseidon


del PAI (coincidente con la carta della Aree Inondabili) relativa al nodo

Poseidon. Dalla Figura si evince che, in prossimità della piattaforma

stradale, il PAI non segnala alcuna criticità di natura idraulica.


Figura 5 – Stralcio planimetrico della carta del Rischio Idraulico

Figura 6 – Manufatto di attraversamento stradale

Dal punto di vista idraulico il progetto prevede di arretrare

l’inghiottitoio del piccolo impluvio che corre lateralmente alla galleria di

progetto e, contestualmente, prolungare l’attuale manufatto di

attraversamento stradale così come indicato nella Figura 6.


3.4.4 Nodo Ligea


(coincidente con la carta della Aree Inondabili) dell’imbocco Ligea.

Dalla Figura si evince che la struttura stradale non presenta alcuna

interazione con il reticolo idrografico definito dal PAI. Inoltre, poiché l’asse

viario, a valle della galleria, prosegue in viadotto, non risulta possibile

alcuna interazione con l’idrografia superficiale a meno dell’area ubicata in

prossimità dello sbocco/imbocco della galleria per la quale sono previste le

consuete opere di drenaggio delle acque provenienti dai tratti sagomati a

becco di flauto.

Figura 7 – Stralcio planimetrico della carta del Rischio Idraulico

3.4.5 Impatto delle opere di progetto in base alla cartografia del PAI

Le opere in progetto non alterano l’attuale assetto idrologico/idraulico

dell’area. In particolare, per quanto riguarda l’aspetto idraulico, le opere di

progetto previste per il nodo San Leo migliorano l’assetto dell’attuale

idrografia superficiale garantendo la corretta confluenza dell’impluvio

naturale esistente all’interno del torrente Fusandola. Per quanto concerne


il Vallone Cernicchiara si aumentano le dimensioni delle sezioni di

attraversamento esistenti garantendo un più agevole convogliamento delle

acque provenienti dall’impluvio naturale e, contestualmente, si riduce

ilrischio di ostruzione della sezione per effetto del materiale solido

proveniente dal bacino di monte. La realizzazione delle opere di progetto

quali le terre armate, le pavimentazioni stradali e gli altri manufatti in

conglomerato cementizio, pur riducendo localmente la permeabilità del

suolo, non incidono in maniera significativa sulle portate degli impluvi

naturali, in corrispondenza dei punti di immissione, attesa la ridotta

estensione delle superfici impermeabilizzate rispetto a quella dei bacini

idrografici.

4 IDROLOGIA

4.1 PREMESSA

Per determinare le portate di dimensionamento delle diverse opere

idrauliche presenti nel progetto occorre preventivamente definire le altezze

di precipitazione corrispondenti alle durate critiche degli eventi

pluviometrici definiti in base alle Curve di Probabilità Pluviometrica (CPP).

Queste ultime sono elaborate a partire dalle registrazioni delle altezza di

pioggia misurate nelle stazioni pluviometriche a cura dell’ex SIMN. Le CPP

sono state determinate utilizzando il metodo regionalizzato VAPI,

modificato secondo quanto indicato nel PAI dell’Autorità di Bacino

Regionale Destra Sele. Successivamente, le portate di progetto sono state

stimate mediante l’utilizzo di modelli indiretti di trasformazione afflussi-

deflussi.

4.2 TEMPI DI RITORNO

Il valore della portata di piena da assumere per le verifiche idrauliche

delle opere interferenti con la rete idrografica è stata stimata con

riferimento ad un tempo di ritorno T=100 anni secondo quanto indicato

nella Disciplina Normativa dell’Autorità di Bacino Regionale Destra Sele

(delibera del Comitato Istituzionale n. 80 del 17.10.2002 a seguito delle


modifiche interpretative adottate dal Comitato Istituzionale con delibera n.

18 del 14.03.2003). Nel caso del rifacimento dei ponti stradali si è fatto

riferimento alle Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M del 14

gennaio 2008 dove è indicato che “la quota idrometrica ed il franco

devono essere posti in correlazione con la piena di progetto anche in

considerazione della tipologia dell'opera e delle situazioni ambientali. In tal

senso può ritenersi normalmente che il valore della portata massima e del

relativo franco siano riferiti ad un tempo di ritorno non inferiore a 200

anni…” facendo riferimento ad un valore del franco minimo maggiore tra

1,50÷2,00 m (Circolare 2 febbraio 2009 contenente le Istruzioni per

l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per le costruzioni” di cui al DM

14 gennaio 2008) ovvero 0.5 volte l'altezza cinetica della corrente

(Disciplina Normativa dell’Autorità di Bacino Regionale Destra Sele).

4.3 STIMA DELLE MASSIME PORTATE DI PIENA NATURALI

Il metodo VAPI è stato applicato per il territorio regionale della

Campania dal G.N.D.C.I. (Gruppo Nazionale per la difesa dalle Catastrofi

Idrogeologiche sulla Valutazione delle Piene [VAPI] 1994).

Il metodo si propone di effettuare la stima del valore di progetto della

variabile X, massimo annuale dell’intensità di pioggia in una fissata durata,

massimo annuale della portata al colmo di piena o massimo annuale del

volume di piena in una fissata durata, attraverso una metodologia di tipo

probabilistico, per cui non esiste un massimo assoluto della variabile, ma

ad ogni suo valore viene associata una probabilità di superamento in un

anno e, quindi, un periodo di ritorno T.

Il metodo VAPI Campania utilizza una analisi regionale di tipo

gerarchico, basata sull’uso della distribuzione di probabilità del valore

estremo a doppia componente TCEV (Two Component Estreme Value).

Indicando con Q il massimo annuale della portata al colmo e con T il

periodo di ritorno, cioè l’intervallo di tempo durante il quale si accetta che

l’evento di piena possa verificarsi mediamente una volta, la massima


portata di piena QT corrispondente al prefissato periodo di ritorno T, può

essere valutata come:

TT KQmQ ⋅= )( (1)

Dove:

− m(Q) media della distribuzione dei massimi annuali della portata di

piena (piena indice);

− KT fattore probabilistico di crescita, pari al rapporto tra QT e la piena

indice.

Per la valutazione di m(Q), il rapporto VAPI indica quattro differenti

metodologie, due di tipo diretto, basate su formule monomie in cui la

portata dipende essenzialmente dall’area del bacino, e due di tipo indiretto

(modello geomorfoclimatico e modello razionale) in cui la piena indice è

valutata a partire dalle piogge e dipende in maniera più articolata dalle

caratteristiche geomorfologiche del bacino (area, percentuale

impermeabile, copertura arbustiva).

4.3.1 Valutazione del fattore di crescita

L’indagine regionale per la determinazione della legge di crescita con

il periodo di ritorno KT(T), svolta nel Rapporto VAPI Campania, ha

condotto alla seguente relazione:

) exp()( ** //*

θηθη k11

k1K ee1

1

kF1

1T

−− ΛΛ−Λ−−=

−=

in cui i parametri della distribuzione di probabilità dei massimi annuali

delle portate sono:

− θ = 2.634;

− Λ* = 0.350;

− Λ1 = 13;

− η = 0.5772 + ln(Λ1) -T0 = 3.901;


− ∑∞

=

− ΓΛ−=

1j

j1j

0 j

j1T

!

)/()( ** θ

.

Un’analisi della variabilità spaziale dei parametri della distribuzione

dei massimi annuali di pioggia giornaliera ha evidenziato, sul territorio

dell’Autorità di Bacino Destra Sele, l’esistenza di un rischio del verificarsi

di eventi eccezionali più alto rispetto al resto della regione. La valutazione

del fattore di crescita con il periodo di ritorno effettuata utilizzando i

parametri stimati su base regionale nel VAPI, quindi, può dare risultati a

svantaggio di sicurezza. Per questo motivo nel PAI dell’Autorità di Bacino

Destra Sele si è proceduto ad una stima dei parametri di forma e di scala

della TCEV dai dati delle stazioni appartenenti al territorio dell’Autorità di

Bacino. La stima, effettuata per le massime precipitazioni, ha fornito i

seguenti valori:

− θ* =2.127;

− Λ* =0.373;

− Λ1 =27.

Per le massime portate, i parametri sono stati modificati in modo

proporzionale ai rapporti ricavati dalle stime riportate nel VAPI, ottenendo i

seguenti valori:

− θ* =2.209;

− Λ* = 0.583;

− Λ1 = 6.

I valori di KT corrispondenti ai diversi periodi di ritorno considerati nei

calcoli idrologici sono riportati nella Tabella 1 seguente.

T(anni) 20 50 100 200 300 500 1000

KT 2.19 2.77 3.22 3.67 3.94 4.27 4.70

Tabella 1 - Valori del coefficiente probabilistico di crescita KT per le portate nel territorio dell’Autorità di Bacino Destra Sele, per alcuni valori del periodo di ritorno T.

4.3.2 Legame altezza di pioggia-durata


Per la stima del legame della media del massimo annuale

dell’altezza di pioggia con la durata, il Rapporto VAPI Campania fa

sostanzialmente riferimento a leggi a quattro parametri del tipo:

zDC

c

0

d

d1

dImdhm

⋅−

+

⋅=

][)]([ (2)

in cui m[I0] rappresenta il limite dell’intensità di pioggia per d che

tende a 0. Nel rapporto VAPI Campania i parametri della suddetta legge

sono stati determinati attraverso una procedura di stima regionale.

I bacini presenti nel territorio di competenza dell’Autorità di Bacino

Destra Sele ricadono all’interno delle zone pluviometriche omogenee A1 e

A2 del VAPI Campania. Avendo a disposizione una base dati aggiornata

rispetto a quella utilizzata nella redazione del rapporto VAPI, nel PAI

dell’Autorità di Bacino Destra Sele si è proceduto ad un’analisi più

approfondita dei parametri di cui alla relazione (2). La stima di questi ultimi

ha fornito valori del tutto assimilabili ai valori riportati nel rapporto VAPI

Campania per le corrispondenti aree A1 e A2. Tuttavia, le analisi hanno

evidenziato la presenza di un’area, all’interno della zona A2, caratterizzata

da piovosità molto superiore rispetto al resto della regione. Quest’area

racchiude le stazioni comprese fra Salerno Genio Civile e Cava dei Tirreni,

ed è chiaramente delimitata da due spartiacque naturali che definiscono

una porzione di territorio che, per esposizione e orografia, favorisce la

precipitazione delle acque meteoriche. L’effetto osservato consiste in un

incremento generalizzato dell’intensità di pioggia per tutte le durate, con

una dipendenza della durata molto simile a quella ottenuta per la zona A2,

ma con un’intensità m[I0] superiore. Per la sottozona così evidenziata, e

denominata A2b, si mantengono invariati i valori dei parametri della legge

di probabilità pluviometrica stimati nella zona A2, a eccezione del

parametro m[I0], stimato localmente. Nella Tabella 2 sono riportati i valori

dei quattro parametri della legge altezza-durata per ognuna delle


sottozone in cui è stato suddiviso il territorio dell’Autorità di Bacino Destra

Sele.

Zona Omogenea m[I0] dc C D mm/h ore m-1

A1 77.10 0.3661 0.7995 -8.6077x10-5

A2 83.80 0.3312 0.7031 -7.7381x10-5

A2b 108.90 0.3312 0.7031 -7.7381x10-5

Tabella 2 – Parametri statistici del legame altezza di pioggia-durata per le zone pluviometriche omogenee ricadenti nel territorio dell’Autorità di Bacino Destra Sele.

Nel caso particolare del presente intervento, i bacini idrografici di

interesse ricadono nella sottozona pluviometrica omogenea A2b.

4.3.2.1 ALTEZZA DI PIOGGIA AREALE

La legge di variazione della pioggia areale consente di conoscere

come varia la media del massimo annuale dell’altezza di pioggia m[hA(d)]

in funzione della durata d e dell’area del bacino A. Nota la legge m[hA(d)],

è possibile definire la media dei massimi annuali dell’intensità di pioggia

areale come:

m[IA(d)] = m[hA(d)]/d

La metodologia comunemente impiegata consiste nell’ottenere la

media del massimo annuale dell’altezza di pioggia areale m[hA(d)] dalla

media del massimo annuale dell’altezza di pioggia puntuale m[h(d)],

individuata nel paragrafo precedente, attraverso un fattore di ragguaglio

noto come coefficiente di riduzione areale KA(d):

m[hA(d)] = KA(d) m[h(d)]

in cui KA(d), compreso tra 0 ed 1, può essere ricavato dalla seguente

espressione:

( ) 3c21 dcAc

A ee11dK ⋅−⋅− ⋅−−= )( (3)

essendo A l’area del bacino, espressa in km2, d la durata della

pioggia, espressa in ore, ed i coefficienti valgono:


− c1 = 0.0021

− c2 = 0.53

− c3 = 0.25

dove c3 è desunto da analoghe indagini condotte negli Stati Uniti.

4.3.3 Stima della portata di piena media annua m(Q)

La piena media annua m(Q) è caratterizzata da una elevata

variabilità spaziale e può essere spiegata, almeno in parte, ricorrendo a

fattori climatici e geomorfologici. È dunque in genere necessario costruire

modelli che consentano di mettere in relazione m(Q) con i valori assunti da

grandezze caratteristiche del bacino.

Quando manchino dati di portata direttamente misurati nelle sezioni

di interesse, l’identificazione di tali modelli può essere ottenuta

sostanzialmente attraverso due diverse metodologie:

− approcci di tipo puramente empirico, del tipo m(Q)=a·Ab con A

superficie del bacino ed a e b coefficienti da definire in base ai dati

sperimentali;

− approcci (metodi indiretti) che si basano su modelli in cui la piena media

annua viene stimata con parametri che tengano conto delle

precipitazioni massime sul bacino e delle caratteristiche

geomorfologiche (modelli geomorfoclimatici e modelli razionali).

Con riferimento ai metodi indiretti, le analisi condotte sui bacini

compresi nel territorio dell’Autorità di Bacino Destra Sele hanno

evidenziato che l’utilizzo del modello razionale conduce a valori maggiori

delle portate. Nel prosieguo, a vantaggio di sicurezza, si farà quindi

riferimento a quest’ultimo.

4.3.3.1 IL MODELLO RAZIONALE

Ad eventi di pioggia brevi ed intensi corrispondono, di solito, deflussi

di piena nella sezione terminale del bacino dovuti essenzialmente allo

scorrimento delle acque sui versanti e nei canali della rete idrografica.


Il bilancio idrologico di un bacino durante fenomeni di piena può

pertanto essere schematizzato considerando che fra i volumi in ingresso e

quelli in uscita si stabilisce una relazione per effetto di una concomitante

trasformazione dei due sottosistemi da cui è costituito il bacino:

− sui versanti, un’aliquota delle precipitazioni totali viene persa a causa

del fenomeno dell’infiltrazione e quindi ai fini del bilancio di piena nella

sezione finale contribuisce soltanto una parte delle precipitazioni totali,

definita pioggia “efficace”;

− nella rete idrografica, l’aliquota delle piogge efficaci derivante dai

versanti viene invasata e trasportata alla sezione di sbocco a costituire

l’idrogramma di piena, che si manifesta con un certo ritardo nei

confronti del pluviogramma che lo ha causato.

Per definire l’effetto dei versanti sulla determinazione della pioggia

“efficace” si definisce il coefficiente di afflusso di piena C* come il rapporto

tra i volumi di piena e le precipitazioni totali sul bacino in un prefissato

intervallo di tempo.

Per tenere conto del ritardo con cui l’idrogramma di piena si

manifesta nella sezione di chiusura di un bacino rispetto al pluviogramma

che lo ha determinato, è necessario definire una funzione di risposta del

bacino stesso ad un ingresso impulsivo unitario detto anche idrogramma

unitario istantaneo o IUH.

La relazione per il calcolo della piena indice con il modello razionale

può essere scritta come:

63

AtImCQm rA

.

)]([)(

* ⋅⋅=

in cui:

− tr =tempo di ritardo del bacino, in ore;

− C* = coefficiente di piena che tiene conto sia dell’infiltrazione del bacino

che dell’attenuazione del colmo di piena effettuato dal reticolo

idrografico caratteristico del bacino;

− m[IA(tr)] = media del massimo annuale dell’intensità di pioggia areale di


durata pari al tempo di ritardo tr del bacino, in mm/h;

− A = Area del bacino, in km2.

I PARAMETRI DEL MODELLO RAZIONALE

Nel Rapporto VAPI Campania è stato mostrato che, dal punto di vista

della permeabilità dei litotipi affioranti, durante i fenomeni di piena si

possono essenzialmente individuare due complessi idrogeologici: il primo,

ad alta permeabilità, comprende tutte le rocce carbonatiche intensamente

fratturate; nel secondo vengono compresi tutti gli altri litotipi, a cui si

attribuisce mediamente una permeabilità nettamente minore che per le

rocce carbonatiche del primo tipo.

Sempre ai fini dei deflussi di piena, è stato mostrato inoltre che una

certa influenza viene esercitata anche dalla presenza di copertura

boschiva, essenzialmente in funzione del tipo di permeabilità del terreno

interessato.

La metodologia proposta dal VAPI Campania per la valutazione di

parametri del modello razionale, e cioè del coefficiente di afflusso di pena

C* e del tempo di ritardo del bacino tr, assume dunque alla base la

suddivisione di ogni bacino sia in due che in tre complessi omogenei dal

punto di vista idrogeologico.

Nella suddivisione in due complessi non viene presa in

considerazione la copertura boschiva e la distinzione viene fatta tra le

aree permeabili e le aree a bassa permeabilità. Nella suddivisione in tre

complessi, considerando anche la presenza della copertura boschiva, si

prendono in considerazione le aree permeabili con copertura boschiva, le

aree permeabili senza copertura boschiva e le aree a bassa permeabilità.

IL COEFFICIENTE DI PIENA C*

Con la suddivisione in due complessi omogenei (senza copertura

boschiva), il coefficiente di piena si esprime come:

A

AC

A

ACC 2

21

1*** +=


dove:

− *1C coefficiente di piena dell’area permeabile = 0.09;

− *2C coefficiente di piena dell’area impermeabile = 0.38.

Con la suddivisione in tre complessi omogenei (con copertura

boschiva), invece si ha:

A

AC

A

AC

A

ACC 3

32

21

1**** ++=

dove:

− *1C coefficiente di piena dell’area permeabile senza bosco = 0.29;

− *2C coefficiente di piena dell’area impermeabile = 0.36;

− *3C coefficiente di piena dell’area permeabile con bosco = 0.00.

IL TEMPO DI RITARDO TR

Nel caso di bacini eterogenei dal punto di vista idrogeologico, il

tempo di ritardo può essere calcolato come media pesata del ritardo

medio di ognuno dei complessi, ed in particolare, con la suddivisione in

due complessi omogenei (senza copertura boschiva), si ha:

22

221

1

11r A

c63

251

AC

ACA

c63

251

AC

ACt

⋅⋅

⋅+

⋅⋅

⋅=

.

.

.

.*

*

*

*

dove:

− c1 celerità media di propagazione dell’onda di piena nel reticolo

idrografico relativa alle aree permeabili = 0.25 m/s;


idrografico relativa alle aree impermeabili = 1.70 m/s.

Con la suddivisione in tre complessi omogenei (con copertura

boschiva), avendo attribuito valore nullo al coefficiente di deflusso delle

aree permeabili con copertura boschiva, si ha:

22

221

1

11r A

c63

251

AC

ACA

c63

251

AC

ACt

⋅⋅

⋅+

⋅⋅

⋅=

.

.

.

.*

*

*

*


dove:


idrografico relativa alle aree permeabili senza bosco = 0.23 m/s;


idrografico relativa alle aree impermeabili = 1.87 m/s.

Nella Tabella 3 sono riportati i parametri, definiti in precedenza, dei

bacini compresi tra Capo d’Orso e Salerno (Figura 8) ricavati, nell’ambito

del PAI, utilizzando il modello razionale. In particolare nelle ultime due

colonne sono indicati i valori delle portate medie e dei coefficienti

udometrici. Quest’ultimo, rapporto tra il valore medio della massima

portata di piena annuale e la superficie del bacino sottesa dalla sezione di

chiusura, è diagrammato nella Figura 9 in funzione della superficie del

bacino. Nella Figura 9 sono riportati, con simbologia diversa, i bacini

all’interno ovvero in prossimità dei quali (V. di Vietri A, V. di Vietri B,

Fusandola e T. Rafastia) ricadono quelli oggetto della presente relazione,

indicati in rosso nella medesima figura e di cui si discuterà nel prosieguo.

0.1

1

10

100

0.01 0.1 1 10 100

Sez. 97-115 Sez. 116-119 Bacini di progetto

u [m 3 /(s*Km 2 ) ]

A [Km 2 ]

u = 2.17 A -0.39

Figura 9 – Correlazione tra coefficiente udometrico e superficie del bacino.


Figura 8 – PAI dell’Autorità di Bacino Destra Sele – Indicazione delle sezioni di chiusura dei bacini compresi tra Capo d’Orso e Salerno


N. Sezione di riferimento c1 c2 Atot Aperm (no bosco) Aimp

C* tr m[h(tr)]

KA(tr) m[hA(tr)] m(Q) u=m(Q)/A

m/s m/s km2 km2 km2 ore mm m3/s m3/(s*Km2)

97 V. di Maiori G. 0.23 1.87 0.17 0.17 0.00 0.29 0.62 32.80 1.000 32.80 0.70 4.1

98 V San Nicola (s1) 0.23 1.87 2.16 1.93 0.20 0.29 1.86 57.40 0.998 57.30 5.40 2.5

99 V. San Nicola (s2) 0.23 1.87 1.78 1.58 0.17 0.29 1.69 55.50 0.998 55.40 4.70 2.6

100 Sovarano 0.23 1.87 0.35 0.35 0.00 0.29 0.89 39.70 1.000 39.70 1.20 3.4

101 V. Grande 0.23 1.87 3.76 3.64 0.09 0.29 2.80 67.60 0.996 67.30 7.30 1.9

102 V. di Cetare A 0.23 1.87 0.12 0.12 0.00 0.27 0.51 29.40 1.000 29.40 0.50 4.2

103 V. di Cetare B 0.23 1.87 0.14 0.09 0.00 0.19 0.46 27.60 1.000 27.60 0.40 2.9

104 V. di Cetare C 0.23 1.87 0.33 0.19 0.00 0.17 0.66 34.10 1.000 34.10 0.80 2.4

105 V. di Cetare D 0.23 1.87 0.27 0.05 0.00 0.05 0.33 22.30 1.000 22.30 0.30 1.1

106 Manganala 0.23 1.87 1.76 0.71 0.00 0.12 1.27 47.50 0.998 47.40 2.10 1.2

107 T. Bonea (s1) 0.23 1.87 20.22 5.32 6.96 0.20 1.63 53.50 0.977 52.30 36.10 1.8

108 T. Bonea (s2) 0.23 1.87 0.96 0.59 0.00 0.18 1.14 44.90 0.999 44.80 1.90 2.0

109 T. Bonea (s3) 0.23 1.87 18.37 3.85 6.88 0.20 1.26 47.70 0.978 46.60 37.10 2.0

110 T. Bonea (s4) 0.23 1.87 6.92 1.05 1.50 0.12 0.70 35.80 0.991 35.50 11.90 1.7

111 T. Bonea (s5) 0.23 1.87 10.20 2.18 5.31 0.25 0.87 39.70 0.987 39.20 31.70 3.1

112 T. Bonea (s6) 0.23 1.87 1.36 0.77 0.17 0.21 1.06 43.50 0.998 43.40 3.20 2.4

113 T. Bonea (s7) 0.23 1.87 1.10 0.00 1.10 0.36 0.19 15.50 0.998 15.50 8.70 7.9

114 T. Bonea (s8) 0.23 1.87 3.94 1.06 1.36 0.20 0.73 36.40 0.995 36.20 10.90 2.8

115 T. Bonea (s9) 0.23 1.87 1.29 0.17 0.07 0.06 0.43 27.00 0.998 26.90 1.30 1.0

116 V. di Vietri A 0.23 1.87 0.53 0.19 0.00 0.10 0.66 33.80 0.999 33.80 0.80 1.5

117 V. di Vietri B 0.23 1.87 0.23 0.11 0.09 0.28 0.29 20.40 1.000 20.40 1.30 5.7

118 Fusandola 0.23 1.87 2.05 0.96 0.24 0.18 1.50 45.10 0.998 45.00 4.00 2.0

119 T. Rafastia 0.23 1.87 2.61 1.20 0.20 0.16 1.39 49.40 0.997 49.20 4.10 1.6

Tabella 3 – PAI dell’Autorità di Bacino Destra Sele – parametri caratteristici dei bacini compresi tra Capo d’Orso e Salerno


4.3.3.2 IL MODELLO RAZIONALE PER I BACINI DI PROGETTO

Non essendo definibile in maniera dettagliata, per i bacini in esame,

la suddivisione in aree permeabili con copertura boschiva, aree permeabili

senza copertura boschiva e aree a bassa permeabilità, il metodo

razionale, formulato secondo quanto riportato nel VAPI ed esaminato nei

paragrafi precedenti, non risulta di semplice applicazione. Per superare

tale difficoltà è possibile effettuare una taratura del metodo razionale, nella

formulazione proposta da Giandotti, utilizzando i dati del PAI riportati nella

Figura 9 e ottenuti mediante la procedura proposta dal VAPI. In particolare

il parametro di taratura è rappresentato dal coefficiente di afflusso ϕ

indicato nella relazione:

63

AtImQm cA

.

)]([)(

⋅⋅=

ϕ (4)

dove:

− tc = tempo di corrivazione in ore;

− A = superficie del bacino in ha;

− m[IA(tc)] = media del massimo annuale dell’intensità di pioggia areale di

durata pari al tempo di corrivazione tc del bacino in mm/h;

− ϕ = coefficiente di afflusso.

La stima del tempo di corrivazione è stata effettuata attraverso la

relazione di Giandotti:

50m

50

cH80

L51A4t

.

.

.

.+= (5)

in cui:

− tc = tempo di corrivazione in ore;

− L = lunghezza dell’asta principale in Km;

− A = Superficie totale del bacino in Km2;

− Hm = Hmed - Ho in cui Hmed [m slm] è la quota media del bacino ed Ho [m

slm] è la quota della sezione di chiusura.


Una delle principali indicazioni del bacino idrografico è rappresentato

dalla curva ipsografica che descrive la distribuzione della superficie del

bacino in funzione della quota. La curva ipsografica si ottiene

individuando, per diversi valori della quota sul livello medio del mare, il

corrispondente valore della superficie del bacino posta a quota inferiore o

uguale alla quota assegnata. Il valore dell’altitudine media Hmed, relativa al

bacino sotteso dalla assegnata sezione di chiusura, si ottiene dalla

relazione:

∑=k

1

iimed zAA

1H [m slm]

dove Ai è l’area compresa nella fascia delimitata da due curve di

livello (la cui differenza di quota è pari a ∆z fissato) e zi è l’altitudine media

dell’area Ai. La sommatoria va ovviamente estesa a tutte le fasce

individuate nell’ambito dell’intero bacino idrografico sotteso da una

assegnata sezione di chiusura.

Nella tabella seguente sono riportati i dati geometrici e morfologici

caratteristici dei singoli bacini idrografici, individuati nella Tavola GT.1 dal

titolo Corografia dei bacini, sottesi dalle sezioni di chiusura.

Bacino Asta principale

Sez

ione

di c

alco

lo n

°

Nome A Ho Hmax Hmed

Lung

hezz

a

Pen

denz

a m

edia

(ha) (m slm) (m slm) (m slm) (Km) (%)

1 Nodo Cernicchiara 205.45 99.12 696.10 324.93 2.48 24.04

2 Nodo San Leo 12.00 115.00 335.00 238.64 0.62 35.41

3 Nodo Poseidon 2.43 82.00 251.38 145.16 0.29 58.67

Tabella 4 – Parametri caratteristici dei bacini di progetto


Essendo

− Ho la quota della sezione di chiusura (m slm);

− Hmax la quota massima del bacino (m slm);

− Hmed la quota media del bacino (m slm).

Nella Figura 10 sono rappresentate le curve ipsografiche

adimensionali dei bacini di progetto.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Cernicchiara San Leo Poseidon

H/Hmed

A/A tot

Figura 10 – Curva ipsografica adimensionale dei bacini di progetto

Mediante il metodo del Giandotti è possibile stimare il tempo critico

(eq. 5) e quindi la portata al colmo di piena dei singoli bacini (eq. 4), una

volta definito il coefficiente di afflusso. Quest’ultimo, che rappresenta uno

dei parametri affetto da maggiore incertezza nei modelli di trasformazione,

può essere dedotto utilizzando la seguente procedura:

− si sono considerati i bacini indicati nel PAI all’interno (o in prossimità)

dei quali ricadono quelli oggetto di studio. In particolare, come descritto

in precedenza, i bacini individuati nel PAI aventi tali caratteristiche

sono: il Vallone di Vietri A, il Vallone di Vietri B, il Fusandola e il

Torrente Rafastia (cfr. Tabella 3, Figura 8, sez. 116-119 in Figura 9);

− si è effettuata una regressione sui valori dei coefficienti udometrici,


riferiti alla portata media m(Q), dei suddetti bacini utilizzando

un’espressione del tipo u = aAb, essendo A la superficie del bacino in

Km2, u il coefficiente udometrico in m3/(s Km2) ed a e b i parametri da

stimare;

− dall’analisi regressiva si sono ottenuti i seguenti valori dei parametri: a =

2.17 e b = -0.39. L’espressione u = aAb, nel piano bi-logaritmico, è

riportata in Figura 9 a tratto continuo;

− i coefficienti di afflusso dei bacini di progetto sono stati quindi stimati in

modo tale da ottenere un coefficiente udometrico congruente con la

legge u=f(A) precedentemente individuata. I coefficienti udometrici così

ottenuti sono indicati in rosso nella Figura 9.

I coefficienti di afflusso ϕ ottenuti per i bacini di progetto in base alla

procedura descritta sono riportati nella Tabella 5. In questa sono inoltre

riportati i tempi di corrivazione tc ottenuti mediante la relazione di Giandotti

(eq. 5), le portate medie (eq. 4) valutate utilizzando l’intensità di pioggia

areale data dalle relazioni (2) e (3)1, per la zona omogenea A2b (Tabella

2). La portata media così ricavata è stata moltiplicata per il fattore di

crescita KT delle portate (Tabella 1) in modo da ottenere i valori del colmo

di piena corrispondenti a periodi di ritorno T di 100 e 200 anni.

Bacino Portata idrologica

Sez

ione

di c

alco

lo n

°

Nome

Zon

a om

ogen

ea

A φ tc m[IA(d)] m(Q) u = m(Q)/A Q100 Q200

(ha) (h) (mm/h) (m3/s) [m3/(s*Kmq)] (m3/s) (m3/s)

1 Nodo Cernicchiara A2b 205.45 0.15 0.79 47.7 4.10 1.99 13.16 15.00

2 Nodo San Leo A2b 12.00 0.30 0.26 73.2 0.73 6.10 2.36 2.69

3 Nodo Poseidon A2b 2.43 0.30 0.17 82.2 0.17 6.85 0.54 0.61

Tabella 5 – Portate idrologiche dei bacini di progetto

1 Il coefficiente di riduzione areale KA (eq. 3), attese le modeste estensioni dei bacini, è pari ad 1.


5 DIMENSIONAMENTO IDRAULICO DELLE OPERE

5.1 PREMESSA

Una volta determinati i valori delle portate al colmo di piena si può

procedere al dimensionamento delle opere e dei manufatti necessari a

garantire il deflusso delle portate di piena.

Lo scopo di tale dimensionamento è quello di prevenire l’eventualità

di esondazioni in corrispondenza degli eventi di progetto, in

soddisfacimento delle direttive riportate nel Decreto della Presidenza del

Consiglio dei Ministri del 29 settembre 1998 (“Atto di indirizzo e

coordinamento per l’individuazione dei criteri relativi agli adempimenti di

cui all’art. 1, commi 1 e 2, del D.L. 11 giugno 1998 n. 180”, pubblicato

sulla G.U n. 3 del 5 gennaio 1999, e s.m.i.).

5.2 VERIFICHE IDRAULICHE

Le verifiche idrauliche sono state effettuate con la classica formula

del moto uniforme utilizzando il coefficiente di scabrezza di Gauckler-

Strickler.

21hs iRKAQ

23 //⋅⋅⋅=

dove:

− Q = portata di progetto [m3/s];

− A = sezione idraulica bagnata [m2];

− Ks = coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler [m1/3/s];

− Rh = raggio idraulico [m];

− i = pendenza di fondo [m/m].

A titolo esemplificativo si riportano i valori del coefficiente di

scabrezza Ks disponibili nella letteratura tecnica.

Tali valori sono influenzati da diversi fattori quali:

− tipologie di canali;

− materiali costituenti le pareti dei canali stessi;

− presenza di vegetazione;


− accumuli di sedimenti sul fondo e sulle sponde del canale;

− singolarità nella sezione e raggio di curvatura dell’asse del canale.

Per quanto concerne i valori del coefficiente di scabrezza Ks (m1/3/s)

verranno assunti a riferimento i valori riportati nella seguente tabella

riassuntiva.

Tipologia Natura delle pareti Ks

Corsi d’acqua minori: Raggio idraulico < 2 m Larghezza in piena <30 m

muri in mattoni o sponde rivestite calcestruzzo 60÷70

sponde rivestite in pietrame ad opera incerta 30÷50

in terra con sezioni abbastanza regolari 30÷40

in terra con sezioni irregolari e impaludamenti 20÷25

torrenti con letto ghiaioso 25÷35

torrenti con grossi massi 20÷25

Corsi d’acqua maggiori con sezioni regolari senza massi 30÷40

irregolari con sezioni accidentate 20÷30

Aree golenali

a pascolo 30÷40

con vegetazione spontanea 20÷30

Coltivate 20÷40

Per quanto concerne gli attraversamenti realizzati in corrispondenza

delle incisioni e dei bacini di minore estensione, è possibile talvolta rilevare

la presenza di tratti caratterizzati da notevoli pendenze longitudinali; in tali

casi si ritiene opportuno procedere al calcolo delle caratteristiche

idrauliche della corrente idrica sia in condizioni di moto uniforme, sia in

condizioni di stato critico in corrispondenza delle sezioni di calcolo.

A tale proposito si ricorda che si definisce condizione di stato critico

la condizione di deflusso di una corrente a portata costante cui

corrisponde il minimo valore dell’energia specifica.

Nell’ipotesi di distribuzione idrostatica delle pressioni nelle sezioni

idriche, la condizione di stato critico implica la validità della relazione:

g

Q

B

2

c

3c =

σ

essendo σc e Bc, rispettivamente, la sezione idrica e la larghezza del

pelo libero corrispondenti alla condizione di stato critico.


Il carico specifico rispetto al fondo in condizioni di stato critico Hc

sarà, quindi, fornito dalla relazione:

c

ccc B2

1hH

σ+=

In generale, com’è ben noto, l’equazione va risolta per tentativi per

sezioni complesse, mentre per alcune sezioni geometriche notevoli (ad

esempio, quella rettangolare) esistono relazioni analitiche che esprimono

in modo esplicito il tirante idrico in condizioni di stato critico.

Le verifiche idrauliche ed il dimensionamento delle opere descritte

nella presente relazione sono riportate nelle relazioni S-R12, per il nodo

San Leo e S-R31, per il nodo Poseidon.

Per quanto concerne il nodo Cernicchiara, non oggetto di specifiche

opere idrauliche, si riporta, nel prosieguo, la verifica idraulica degli

attraversamenti previsti nel progetto.


5.3 ATTRAVERSAMENTO VALLONE CERNICCHARA

Nel presente paragrafo si riportano le verifiche idrauliche del nodo

Cernicchiara in corrispondenza del nuovo attraversamento (Figura 11)

previsto nel progetto ubicato in prossimità della rotatoria (zona Nord).

Figura 11 – Attraversamenti del Torrente Rafastia (area Nord)

Il valore della portata di piena da assumere per le verifiche idrauliche

delle opere interferenti con la rete idrografica è stata stimata con

riferimento ad un tempo di ritorno T=200 anni facendo riferimento ad un

valore del franco minimo pari a 1,50 m (cfr. par. 3.2).

Nella Tabella 6 successiva sono riportate le verifiche idrauliche

relative all’ attraversamento di progetto di minori dimensioni.

Q200 Ks B H So V Fo ho Ho hc h+1.5

m3/s m1/3/s m m m/m m3/s m m m m

15.0 40 6.9 2.55 0.015 3.30 1.30 0.66 1.22 0.78 2.28

Tabella 6 – Verifiche idrauliche del nodo Cernicchiara


dove:

− Q200 = portata di progetto [m3/s];

− Ks = coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler [m1/3/s];

− B = larghezza del canale rettangolare [m];

− H = altezza del canale rettangolare [m];

− D = diametro del collettore [m];

− So = pendenza del collettore [m/m];

− V = velocità media della corrente in moto uniforme [m/s];

− Fo = numero di Froude della corrente V/(g ho)0.5;

− ho = altezza idrica della corrente in moto uniforme [m];

− Ho = ho+V2/(2g) energia specifica della corrente [m];

− hc = altezza di stato critico della corrente [m];

− h+1.5 = altezza idrica+franco previsto da normativa h = max(ho, hc) [m].

Dalla tabella si evince che i franchi di sicurezza sono rispettati con

ampio margine di sicurezza. L’ulteriore attraversamento, di maggiori

dimensioni, risulta, a maggior ragione, anch’esso verificato. Per quanto

concerne i fenomeni escavatori dovuti alla elevata cineticità della corrente,

le indagini geologiche (relazione Geologica e Geoidrologica GL-R1 con

riferimento alla planimetria con l’ubicazione delle indagini geognostiche

GL-2) evidenziano la presenza di un fondo alveo roccioso che, di fatto,

inibisce i processi erosivi. Infine, nel tronco di collegamento tra i due

manufatti di attraversamento, la sezione del corso d’acqua risulta più larga

e priva dell’intradosso del ponte per cui la corrente è caratterizzata da

valori della velocità inferiori.

6 INSERIMENTO IDRAULICO DELLE OPERE Le opere di progetto, così come sancito dalle Disposizioni Generali

della DISCIPLINA NORMATIVA (delibera di Comitato Istituzionale n. 80

del 17.10.2002 a seguito delle modifiche interpretative adottate dal

Comitato Istituzionale con delibera n. 18 del 14.03.2003) sono tali da non


incrementare il livello di rischio e comunque dirette a migliorare la

sicurezza del territorio e la difesa del suolo.

7 ELENCO TAVOLE Tavola GT.01 Corografia dei bacini (Scala 1:5000)

Tavola S3 Cernicchiara - Opere di accesso alla rotatoria

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