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COMUNE DI PROVINCIA DI

COLLESALVETTI LIVORNO

NUOVO IMPIANTO DI DEPOSITO E TRATTAMENTO

RIFIUTI SPECIALI LIQUIDI

PROCEDURA DI V.I.A. E RICHIESTA DI A.I.A.

--->Appendice RA2: RELAZIONE RISCHIO IDRAULICO ANTE OPERAM

Proponente: LONZI METALLI SRL Ubicazione intervento: ex SS 67 bis km17,300 – fraz. Ponte Biscottino

Gruppo di lavoro V.I.A. (progetto e S.I.A.)

FEBBRAIO 2012

Coordinamento gruppo di lavoro: Ing. Roberto Baraglia

Geol. Sergio Crocetti

Aspetti impiantistici, di processo e sicurezza: Studio Tecnico Ingg. Baraglia e Zecchini

Aspetti topografici e urbanistici: Studio Tecnico Dott. Ing. Dante Blasi

Aspetti idraulici e strutturali: Ing. Andrea Chines, Ing. Pietro Chiavaccini

Aspetti ambientali e geologici: Studio Geologico Ambientale Geol. Sergio Crocetti

Aspetti naturalistici: Dott. Francesca Ruggeri

Aspetti chimici: Dott. Chiara Corradi

Aspetti acustici: Ing. Marco Bernini

Comune di Collesalvetti

Provincia di Livorno

Ecomar Biscottino

STUDIO IDROLOGICO IDRAULICO

VERIFICA IDRAULICA

Oggetto: Idr-Relazione tecnica

Revisione Codice Elaborato Data Redatto Approvato

00 PT97-11-ECB-R01-00 Apr. 2011 M. Cosentino P. Chiavaccini

Il tecnico incaricato:

Ing. Pietro Chiavaccini

Collaboratore:

Ing. Marta Cosentino

Studio Associato di Ingegneria

Via G. Civinini n. 8 57128 livorno

P.I: 01530730496 Tel 0586 372660

www.primaingegneria.it

http://www.primaingegneria.it/

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Studio Tecnico Associato di Ingegneria. – Via G. Civinini, 8 – 57128 Livorno - P.IVA

01530730496- Tel/Fax 0586 372660 www.primaingegneria.it

INDICEINDICE ................................................................................................................................ 3

1. INTRODUZIONE ............................................................................................................. 3

2. IDROLOGIA DEI BACINI .................................................................................................. 8

2.1 CANALE EMISSARIO BIENTINA ..................................................................... 8

2.2 FOSSA CHIARA ......................................................................................... 11

3. ANALISI DELLE INONDAZIONI ....................................................................................... 12

3.1 I RISULTATI ............................................................................................. 13

4. CONCLUSIONI .............................................................................................................. 14

3



1. INTRODUZIONE

Il presente lavoro consiste in un approfondimento delle problematiche idrauliche relative ad

un’area sita in località Biscottino, comune di Collesalvetti (LI), tra il Canale Emissario Bientina e il

Fossa Chiara (Tabella 1).

Tabella 1: Inquadramento dell'area oggetto dello studio

L’area in esame è soggetta a tre problematiche di natura idraulica:

1) L’idrovora Acque Industriali risulta insufficiente al fine di allontanare le acque di

drenaggio dell’area di Biscottino;

2) Il Fossa Chiara è insufficiente al deflusso delle portate che lo interessano;

3) Il Canale Emissario Bientina è insufficiente al deflusso delle portate che lo interessano.

Per quel che riguarda il primo punto (insufficienza Idrovora Acque Industriali), il problema è

già stato affrontato nello studio idrologico idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico, che ha

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evidenziato che, a causa dell’inefficienza dell’idrovora stessa ad allontanare l’intero quantitativo

d’acqua drenato nella zona di Biscottino, l'area in questione risulta allagata con tiranti idrici che

comunque, per un evento con tempo di ritorno 200 anni, sono inferiori a quelli relativi

all’insufficienza dei corsi d’acqua vicini, come meglio evidenziato nel seguito.

Tabella 2: Aree allagate per Tr= 200 anni - Estratto dal RU

Nello studio allegato al Regolamento Urbanistico cui si fa riferimento, il bacino del Biscottino è

stato suddiviso in due sottobacini (Biscottino 1 e del Biscottino 2) ubicati rispettivamente ad est e

a ovest dell’idrovora Acque Industriali. La superficie totale del primo risulta pari a 0.18 kmq con

quote che per gran parte della superficie sono posizionate al di sotto del l.m.m. La pendenza

media del collettore principale che corre lungo la SS Arnaccio è pari circa allo 0,04%. Il Biscottino

2 ricopre, invece, una superficie complessiva di 0.64 kmq con quote che, anche in questo caso,

oscillano attorno al l.m.m. ed una pendenza media sull’intero percorso pari a circa lo 0,0250%.

Sempre nello studio allegato al Regolamento Urbanistico, al fine di individuare la curva di

possibilità pluviometrica per il bacino del Biscottino, sono stati utilizzati i dati di pioggia registrati

alla stazione pluviometrica di Coltano; la curva di possibilità pluviometrica è stata ricavata

impiegando i parametri individuati dalla Regione Toscana con il progetto AlTO (Alluvioni in

Toscana), determinati secondo una legge statistica tipo GEV, e relativi ad una curva di possibilità

climatica e pluviometrica del tipo

m

r

nTath

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dove h è l’altezza di pioggia cumulata espressa in mm, t la durata in ore e Tr il tempo di ritorno

(espresso in anni). I valori dei coefficienti a, n e m per la stazione di Coltano sono risultati i

seguenti:

STAZIONE t<1h t>1h

a n m a n m Coltano 28.90 0.37 0.17 29.67 0.26 0.20

Dello studio allegato al Regolamento Urbanistico prima citato verranno in seguito richiamati

i punti salienti e ne verranno utilizzati i risultati anche per l’analisi dei punti 2 e 3 (insufficienza

Fossa Chiara e Canale Emissario Bientina).

Il presente studio ha dunque come base quello allegato al RU, che è stato però dettagliato nella

zona di interesse inserendo nelle simulazioni i corsi d’acqua Fossa Chiara e Canale Emissario

Bientina, che non compaiono nel suddetto studio. L’andamento temporale dell’evento

pluviometrico è stato schematizzato ricorrendo ad uno ietogramma sintetico del tipo ad intensità

costante mentre per la determinazione delle perdite di bacino è stato utilizzato il metodo del CN

del Soil Conservation Service che consente di determinare il deflusso corrispondente allo

scorrimento superficiale di bacini per i quali non esistono osservazioni di deflusso. Per il calcolo del

CN del bacino del Biscottino lo studio citato fa riferimento ad una condizione AMCIII (vedi Tabella

3) vista la ridotta estensione e la conseguente maggiore probabilità che i terreni siano

completamente saturati da precedenti precipitazioni.

CLASSE AMC STAGIONE DI RIPOSO STAGIONE DI CRESCITA

I < 12.7 < 35.5

II 12.7 -28.0 35.5 - 53.3

III >28.0 > 53.3

Tabella 3 Condizioni di umidità antecedenti individuate in base alla precipitazione totale nei 5 giorni

precedenti

In Tabella 4 sono riportati i valori del CN risultanti dall’analisi per i due sottobacini di interesse.

Bacino Superficie CN (III)

( Km²)

BISCOTTINO1 0.18 90

BISCOTTINO2 0.63 91

Tabella 4 Valori di CN assunti per i bacini in condizione AMCIII

Per la determinazione degli idrogrammi di piena, in corrispondenza delle sezioni di maggiore

interesse idraulico del bacino, è stato utilizzato il modello di trasformazione afflussi-deflussi basato

sul metodo di Clark, impiegando, per il calcolo del tempo di corrivazione, la formula di Kirpich-

Kerby:

6



467.0

5.0

67.0

i

NLTc

nella quale:

L è la lunghezza del corso d’acqua espressa in piedi, i la pendenza ed N un coefficiente

adimensionale variabile da 0.1, per suoli nudi, a 0.8 per foreste o aree ricoperte da folta

vegetazione. N è stato assunto pari a 0.2.

I valori dei tempi di corrivazione Tc calcolati con la formula di Kerby sono riportati, di seguito, nella

Tabella 5.

Bacino Tc (h)

BISCOTTINO1 2.16

BISCOTTINO2 3.49

Tabella 5 Tempi di corrivazione impiegati nel modello di trasformazione afflussi deflussi

Si riportano di seguito i grafici, tratti dallo studio idraulico allegato al RU, dell’andamento delle

portate in punti significativi del bacino per durate di 2, 3, 6 e 9 h, e tempi di ritorno 20, 30, 100 e

200.

Tabella 6: Idrogramma di piena dell’area del Biscottino-parte Ovest

7



I valori massimi delle portate calcolate per i tempi di ritorno considerati sono riportati in Tabella 8

BACINO Q (m3/s)

Tr 200 anni Tr 100 anni Tr 30 anni Tr 20 anni

BISCOTTINO1 0.85 0.72 1.32 0.48

BISCOTTINO2 2.1 1.78 1.32 1.2 Tabella 8: Portate massime dei bacini

Attualmente l’area del Biscottino è servita da una idrovora con una capacità di smaltimento stimata

di circa 200 l/s, valore che corrisponde circa alla portata con Tr=2 anni. Gli allagamenti sono

pertanto indotti non da una insufficienza della capacità di deflusso dei collettori, ma dal fatto che

l’impianto non consente di mantenere i livelli liquidi a quote inferiori a quelle dei terreni

circostanti.

Tabella 7 Idrogramma di piena dell’area del Biscottino 2

8



2. IDROLOGIA DEI BACINI

Per le portate relative ai due corsi d’acqua di interesse per questo studio (Fossa Chiara e Canale

Emissario Bientina) si fa riferimento ai risultati di studi precedenti, adeguatamente riportati ai

tempi di ritorno presi in considerazione.

In particolare le informazioni riguardanti il Canale Emissario Bientina sono state tratte dallo

“Studio Idrologico Idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico del comune di Bientina”

(1999). Le portate relative al Fossa Chiara sono state invece ricavate facendo alcune

considerazioni sulla base dei dati riportati nella Relazione Tecnico Illustrativa del Progetto

Preliminare di Adeguamento Idraulico e Navigabilità del Canale Scolmatore dell’Arno.

2.1 CANALE EMISSARIO BIENTINA

Nello “Studio Idrologico Idraulico di supporto al Regolamento Urbanistico del comune di Bientina”

è condotta un’analisi conoscitiva dell’intero bacino del Canale Emissario Bientina, fino alla sezione

de “la Botte”, in corrispondenza della quale il corso d’acqua si interra e sottopassa il fiume Arno. Il

bacino, complessivamente, ha una superficie di circa 320 kmq. Il Canale Emissario Bientina nasce

dalla confluenza tra il Canale Rogio e il Rio Navareccia sul territorio di Bientina, quasi all’estremità

Nord. Il bacino di monte, in corrispondenza di suddetta confluenza, presenta una superficie di circa

173 kmq. Da quando il Canale Emissario Bientina diventa asta principale, riceve le acque, sia in

destra che in sinistra idraulica, di numerosi affluenti, di cui alcuni assai rilevanti. Complessivamente

possono essere individuati 31 diversi sottobacini che vanno a costituire l’intero bacino del Canale

Emissario fino a “la Botte”.

Le modellazioni idrologiche condotte nello “Studio Idrologico Idraulico di supporto al Regolamento

Urbanistico del comune di Bientina” hanno portato alla definizione dei seguenti idrogrammi di

piena, per tempi di ritorno pari a 20, 30, 100, 200 e 500 anni e una durata di pioggia pari a quella

risultata essere critica per il bacino in esame (4 ore).

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Tabella 9: Idrogrammi di piena per tempi di ritorno 20, 30, 100, 200 e 500 anni per il Canale Emissario

Bientina a monte della sezione de “la Botte”.

I picchi di portata risultano essere:

Tabella 10: Picchi di portata del Canale Emissario Bientina

I dati di portata riportati qui sopra non tengono conto delle esondazioni che si verificano a monte;

a tal fine nello studio sopra citato è stato adottato un sistema semplificato per “simulare” la

laminazione nel bacino di monte dovuta all’esondazione dei vari affluenti. La figura e la tabella

seguente riportano i risultati della laminazione.

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Tabella 11: Idrogrammi di piena laminati per tempi di ritorno 20, 30, 100, 200 e 500 anni per il Canale

Emissario Bientina a monte della sezione de “la Botte”.

Tabella 12: Picchi di portata del modello idrologico laminato

La sezione di chiusura del bacino, in corrispondenza de “la Botte”, impone il passaggio di una

portata di circa 85 mc/s. Questo valore, riportato nel prima citato “Studio Idrologico Idraulico di

supporto al Regolamento Urbanistico del comune di Bientina”, è stato prelevato dalla

documentazione messa a disposizione dalla Provincia di Pisa relativa a “la Botte” e al progetto di

raddoppio della stessa (anni ’70).

Il valore di portata fissato dalle botti a sifone sull’Arno si mantiene all’incirca costante fino allo

sbocco del canale, data la modesta estensione del bacino tributario a valle (780 ha circa); ne

segue che per il tratto di canale di interesse per l’area oggetto di studio, il picco di portata in arrivo

è dunque sempre pari a 85 mc/s, per qualsiasi tempo di ritorno.

In Tabella 13 si riporta a titolo di esempio l’idrogramma di piena a valle della botte per un evento

ventennale, così come fornito dallo studio idraulico citato.

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Tabella 13: Idrogramma di piena a valle de "la Botte" per un evento ventennale

Analogo andamento dell’idrogramma si verifica anche per gli altri idrogrammi di peina.

2.2 FOSSA CHIARA

Il Fossa Chiara è un canale di bonifica nel quale scaricano sia collettori di bonifica di acque basse,

attraverso gli impianti idrovori della Padulella (0,5 mc/s) e dell’Arnaccio (6,5mc/s), sia canali di

acque alte. Ha una lunghezza di circa 7.986 m dall’origine, situata nel Comune di Calcinaia, allo

sbocco nel canale dei Navicelli poche centinaia di metri prima della confluenza nello Scolmatore. Il

suo bacino è esteso circa 6.564 ha (di cui 2.373 ha a scolo meccanico e 4.191 ha a scolo naturale)

e include sia aree a destinazione agricola sia vaste aree industriali attualmente in forte crescita, in

particolare nei Comuni di Pisa e Cascina. Il canale Fossa Chiara costituisce anche il recapito finale

di diversi canali di drenaggio urbano nei quali scolano i centri abitati di Riglione e Fornacette

compresi a cavallo della dorsale Tosco Romagnola.

Negli allegati al Progetto Preliminare di Adeguamento Idraulico e Navigabilità del Canale

Scolmatore dell’Arno si riporta un valore di portata, relativa ad una durata dell’evento di pioggia di

24 ore e un tempo di ritorno pari a 50 anni, di 15 mc/s, di cui 7 mc/s relativi agli impianti idrovori.

Sulla base di questo dato e dei dati di pioggia registrati alla stazione pluviometrica di Coltano sono

stati ricavati gli idrogrammi di piena per eventi con tempi di ritorno pari a 20, 30 e 200 anni.

Tr (anni) 20 30 100 200

Qmax (mc/s) 10.2 11.9 19.8 26.9

Tabella 14: Portate di picco per il Fossa Chiara per diversi tempi di ritorno

12



3. ANALISI DELLE INONDAZIONI

In questo capitolo sono illustrati i risultati ottenuti mediante l’applicazione all’area oggetto di

studio, del modello mono, bi-dimensionale TUFLOW (Two-dimensional Unsteady FLOW). Il modello

è stato applicato con le stesse condizioni impiegate per lo studio idraulico a supporto del RU e la

stessa griglia di calcolo; per il presente studio sono però stati presi in considerazione solo i due

corsi d’acqua di interesse (Fossa Chiara e Canale Emissario Bientina) che, come già sottolineato,

non erano stati analizzati nello studio precedente cui si fa riferimento.

La definizione dei coefficienti di scabrezza è stata fatta sulla base di quanto già definito nel

precedente studio, sovrapponendo pertanto al terreno la Carta dell’Uso del Suolo Land Corine e

fissando per ogni zona il corrispondente coefficiente di Manning (impiegando i valori noti in

letteratura ed in particolare quelli riportati in Open channel hydraulics (V. T. Chow, Tokyo:

McGraw-Hill 1959). Tale parametro è assegnato anche ad ogni sezione dei corsi d’acqua rilevati

lungo i quali sono inoltre individuate e collocate le singolarità: ponti, attraversamenti, tratti

tombati,…. In Tabella 15 è riportato il valore del coefficiente di scabrezza impiegato nella

simulazione:

USO DEL SUOLO Codice CORINE Manning n

Tessuto Urbano continuo 111 0.02

Tessuto Urbano discontinuo 112 0.025

Aree industriali o commerciali 121 0.02

Reti stradali e ferroviarie e spazi accessori 122 0.015

Aree portuali 123 0.015

Aree estrattive 131 0.035

Aree verdi urbane 141 0.04

Seminativi in aree non irrigue 211 0.04

Vigneti 221 0.04

Frutteti e frutti minori 222 0.04

Oliveti 223 0.04

Prati Stabili 231 0.04

Boschi di latifoglie 311 0.06

Boschi di conifere 312 0.06

Boschi misti 313 0.06 Tabella 15 Coefficienti di scabrezza impiegati nel modello bidimensionale

La griglia di calcolo utilizzata nel presente studio ha maglia 10 m (come nello studio allegato al RU)

e ricopre un'area di 15x6 Km circa.

Le condizioni al contorno assegnate alle sezioni iniziali e terminali dei corsi d'acqua sono

state ricavate come descritto nei paragrafi precedenti: per le sezioni iniziali gli idrogrammi di piena

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relativi ad un evento duecentennale, per le sezioni terminali le scale di deflusso. Le simulazioni

hanno una durata complessiva di 24 ore ed il passo temporale di integrazione è di 4 s.

Il profilo e le sezioni sono state ricavate dagli elaborati disponibili nel citato Progetto Preliminare di

Adeguamento Idraulico e Navigabilità del Canale Scolmatore dell’Arno.

3.1 I RISULTATI

Per un evento duecentennale né il Fossa Chiara né il Canale Emissario Bientina risultano avere

sezioni adeguate a far defluire le relative portate. In particolare le acque che esondano dal

Bientina in un tratto a circa 1,5 km a monte rispetto l’area di interesse, vanno ad interessare

quest’ultima con tiranti che da 0,7 m nella zona centrale del lato lungo del confine lato ovest

vanno via via decrescendo all’interno dell’area di interesse. In Tabella 16 è riportato il tirante

idrico relativo ad un evento con tempo di ritorno pari a 200 anni.

Tabella 16: Tiranti idrici per Tr=200 anni

Dai risultati della simulazione si evince che, considerando un franco di 30 cm, tutti i muretti

all’interno dell’area in esame dovranno essere elevati fino a raggiungere una quota in sommità di 1

m rispetto al piano campagna.

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4. CONCLUSIONI

L’analisi del deflusso di una portata con tempo di ritorno duecentennale ha evidenziato che il Fossa

Chiara e il Canale Emissario Bientina non hanno sezioni adeguate al deflusso di tale portata, che

causa in entrambi i corsi d’acqua il superamento del livello arginale con conseguente allagamento

delle aree. In particolare l’area di interesse in questo studio risulta interessata da un tirante idrico

massimo di 70 cm, ragion per cui è necessario portare la quota di sommità dei muretti perimetrali

a 1 m rispetto al piano campagna.

Livorno, 08/04/11

Il tecnico

Ing. Pietro Chiavaccini

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