PROVINCIA DI RAVENNA...Ambiente - Archeologia - Geologia - G.I.S. Tel. 338 4749026 – trasduttore...

Eugenio FusignaniAssessore Ambiente e Sottosuolo

Francesco GiangrandiPresidente della Provincia

SETTORE AMBIENTE E SOTTOSUOLO

novembre 2008

1:80.000Data

Scala1

Tavola

Dirigente del Settore Ambiente e Sottosuolo: Dott. Stenio Naldi

Progettista: Dott. Geol. Carlo Del Grande - AMBIENTE TERRA Studio Associato

QUESTA TAVOLA è DI PROPRIETA' DELLA PROVINCIA DI RAVENNA ED è POSTA SOTTO LA TUTELA DELLA LEGGE; è PROIBITA LA RIPRODUZIONE ANCHE PARZIALE E LA CESSIONE A TERZI SENZA L'AUTORIZZAZIONE SCRITTA

PROGETTO ESECUTIVO

Ubicazione Centraline Tipo A e Tipo B

PROVINCIA DI RAVENNA

Sistema sperimentale di preallarme per il rischio di collasso arginale lungo l’asta dei Fiumi Uniti, del F. Montone, del F. Lamone

e del F. Savio quale misura non strutturale di difesa idraulica della città di Ravenna e delle località in provincia di Ravenna

1° Lotto

Dirigente del Settore Ambiente e Sottosuolo: Dott. Stenio Naldi R.U.P. : Dott. Stenio Naldi Progettista: Dott. Geol. Carlo Del Grande - AMBIENTE TERRA Studio Associato

Via Andreoli, 22 -40068 San Lazzaro di Savena (BO)

Importo dell’appalto 336.971,65€

RELAZIONE TECNICA E SPECIFICHE

Elaborato 03

SETTORE AMBIENTE E SUOLO

Ambiente - Archeologia - Geologia - G.I.S. Tel. 338 4749026 – www.ambienteterra.it

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Indice

1. Analisi dei sistemi di monitoraggio .........................................................................3 1.1 Descrizione dei piezometri disponibili e scelta della tipologia più idonea..............3

1.1.1 Misure indirette delle pressioni interstiziali .................................................6 1.1.2 Misure dirette delle pressioni interstiziali....................................................8 1.1.3 Principali caratteristiche che deve soddisfare il piezometro........................ 11 1.1.4 Considerazioni....................................................................................... 11 1.1.5 Specifiche tecniche di installazione e di esecuzione delle sondaggi a carotaggio continuo per realizzare i fori di installazione dei piezometri .................... 13

2. Descrizione dell’ubicazione dei piezometri e del sistema di monitoraggio. ................ 26 2.1 Ubicazione dei piezometri, delle centraline e disegni schematici delle opere. ..... 26

2.1.1 Rilevamento di sezioni trasversali di alveo fluviale ................................... 28 2.1.2 Descrizione delle opere. ........................................................................ 29

2.2 Sistemi di monitoraggio e trasmissione dati.................................................... 36 2.2.1 Centraline di tipo A................................................................................ 37 2.2.2 Centralina di tipo B................................................................................ 38 2.2.3 Centro Analisi e Archiviazione dati .......................................................... 38

3. Disciplinare degli elementi prestazionali del sistema con descrizione degli indirizzi per la predisposizione delle procedure, delle operazioni necessarie per la messa a punto del sistema di acquisizione dati e della individuazione delle soglie di rischio......................... 40

3.1 Applicazioni di modellistica numerica atta alla definizione di soglie di rischio in relazione alla problematica del sifonamento di rilevati arginali ................................... 42

3.1.1 Caratteristiche del modello per l’analisi dei dati ........................................ 43 3.1.2 Fasi dell'applicazione modellistica e individuazione delle soglie di rischio .... 44

3.2 Progetto dell'applicazione ............................................................................. 45 3.2.1 Inquadramento ambientale .................................................................... 45 3.2.2 Modello di filtrazione.............................................................................. 46 3.2.3 Modellazione fluviale.............................................................................. 47 3.2.4 Calcolo del fattore di sicurezza al sifonamento e definizione delle soglie di rischio 48 3.2.5 Valutazione in tempo reale del rischio di sifonamento arginale .................. 48

4. Indirizzi per la predisposizione del sistema di interfacciamento con la Protezione Civile per l’attivazione del sistema di allarme e di un sito internet per la consultazione in tempo reale. ....................................................................................................................... 50

4.1 Interfacciamento con la protezione civile ....................................................... 50 4.2 Il software di analisi e generazione allarmi e pubblicazione dati ....................... 50 4.3 Sistema di allarme ....................................................................................... 50 4.4 Consultazione in tempo reale dei dati ............................................................ 51

5. Valore tecnico ed estetico delle opere .................................................................. 51


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1. Analisi dei sistemi di monitoraggio

1.1 Descrizione dei piezometri disponibili e scelta della tipologia

più idonea.

I piezometri trovano largo impiego nell’ingegneria civile e nell’ingegneria delle fondazioni,

prevalentemente per il rilievo delle falde acquifere e delle quote piezometriche, o ancora

per la misura delle pressioni interstiziali in terreni saturi. La caratteristica principale che

distingue i vari tipi di piezometri è il volume di acqua necessario per ottenere la misura.

Più il volume è piccolo, più il piezometro è idoneo a misurare variazioni di pressione con

grande rapidità, ovvero in terreni poco permeabili.

In seguito a variazioni del livello di falda si ha un flusso d’acqua tra piezometro e terreno

fino al raggiungimento dell’equilibrio, che si ottiene quando il livello nel piezometro è

uguale a quello di falda, il tempo necessario per il raggiungimento dell’equilibrio è detto

tempo di risposta, e dipende principalmente dalla permeabilità del terreno e dalle

caratteristiche geometriche del piezometro. I piezometri a tubo fisso hanno tempi di

risposta molto maggiori di quelli a diaframma per il fatto che viene coinvolta in movimento

una quantità d’acqua molto maggiore. Vari autori hanno presentato metodi di stima del

tempo di risposta per i diversi piezometri; l’ordine di grandezza del tempo richiesto per

avere il 95% della risposta di vari tipi di piezometri, installati in terreni omogenei, può

essere ricavato, in funzione della permeabilità, da diagrammi come quelli riportati sotto e

disponibili nella letteratura scientifica.

L’importanza della durata del tempo di risposta dipende dallo scopo per cui si effettuano le

misure: se, ad es., si vuole determinare la pressione dell’acqua interstiziale in un terreno

in cui fluttuazioni di pressione non sono significative un piezometro a tubo fisso può andar

bene, se invece la pressione di falda è soggetta a variazioni giornaliere, e la conoscenza

del livello di falda è critica, si deve usare uno strumento con tempo di risposta molto

breve. Per abbreviare i tempi di risposta ridurre la possibilità di intasamenti, in seguito a

ripetuti flussi d’acqua in ingresso e uscita attraverso il filtro poroso, si può inserire un


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trasduttore di pressione, e sigillare il tubo fisso sopra di esso un involucro gonfiabile. Ciò

consente, ancora, di recuperare il trasduttore per ritararlo.

Teoricamente il 100% della risposta lo si ha solo dopo un tempo infinito: il 90% della

risposta è considerato adeguato a fini pratici, anche se esistono tabelle, espressioni e

grafici, come quello riportato sottostante, che danno i tempi di risposta relativi al 95%

della risposta.

Dalle espressioni di letteratura si nota che per avere tempi di risposta brevi occorre usare

tubi fissi di piccolo diametro e zone di filtro sabbioso di grandi dimensioni.

Pertanto il piezometro deve essere in grado di misurare variazioni della pressione

interstiziale nel tempo: u=u(t).

Considerando che il progetto riguarda un sistema di monitoraggio in tempo reale

finalizzato all’attivazione delle procedure di protezione civile, risulta importante ridurre al

minimo i tempi di risposta del sistema.

In definitiva, il “time lag” dipende principalmente dall’interazione tra le caratteristiche del

terreno e la tipologia del sistema di acquisizione delle pressioni interstiziali.


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Figura 1 – Piezometri: tempi di risposta.


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Figura 2 – Tempo di risposta

1.1.1 Misure indirette delle pressioni interstiziali

Per misurare le pressioni interstiziali, occorrerà procedere con l’installazione di un

piezometro:

Il piezometro a tubo aperto

Consiste in una colonna di tubi in PVC rigido o in metallo, fessurata ed eventualmente

rivestita di tessuto non tessuto nella parte in falda e cieca nel rimanente tratto.

L’automazione di questo tipo di piezometri avviene attraverso l’inserimento, all’interno

della verticale piezometrica, di un trasduttore elettrico di pressione, collegato alla

superficie mediante idoneo cavo.

Il piezometro risulta così schematizzato:


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• Tubo di plastica rigida, finestrata nel tratto di misura, all’interno di un foro di

sondaggio

• Diametro: D = 5 cm

• Impiego: terreni non stratificati con K ≥ 10-5 m/s

• Vantaggi: economici

• Inconvenienti:

o tempi di risposta lunghi

o occlusione delle fessure

I piezometri tipo Casagrande

Questi piezometri sono costituiti da un filtro cilindrico cavo, raccordato a due tubi ciechi

che lo collegano alla superficie; l’elemento filtrante viene normalmente posizionato entro

un foro di

sondaggio, alla profondità prestabilita.

In questo caso è possibile attrezzare il piezometro con un trasduttore di pressione solo se

uno dei due tubi che

collegano la superficie con l’elemento filtrante è di dimensioni maggiori.

Schematizzazione del Piezometro Casagrande

• Cella in materiale ceramico poroso ad elevata permeabilità, collegata a 1 o 2 tubi

(circa 1.5 cm di diametro)

• Impiego: terreni con K ≥ 10-8 m/s

• Vantaggi:

o tempi di risposta più brevi dei piezometri a tubo aperto

o installazioni multiple lungo una verticale

o possibilità di utilizzo per prove di permeabilità.

Piezometri Geonor e ad infissione con filtro protetto

Varianti del piezometro Casagrande (filtro poroso in bronzo, punta metallica che ne

consente la posa in opera con


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infissione diretta)

• Inconvenienti: addensamento del terreno in prossimità dello strumento

Piezometri autoperforanti

Dotati di dispositivo disgregatore che consente la rimozione del terreno nella fase di

avanzamento

• Vantaggi: eliminano gli inconvenienti dei piezometri Geonor

• Svantaggi:

o costi

o delicatezza delle operazioni di installazione.

Piezometri a circuito chiuso

Consentono la saturazione del circuito, con l’eliminazione di aria eventualmente presente

• Vantaggi:

o maggiore precisione delle misure effettuate

o misure di livelli piezometrici artesiani

• Svantaggi: costi.

1.1.2 Misure dirette delle pressioni interstiziali

Volendo, invece, misurare direttamente le pressioni interstiziali, occorrerà procedere con

l’installazione di un piezometro elettrico a diretto contatto con il terreno.

Celle piezometriche

Insieme di strumenti per i quali la misura avviene senza trasferimento di volumi di acqua

tra terreno e strumento di misura.

• Vantaggi:

o tempi di risposta estremamente brevi


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• Svantaggi:

o apparecchiature tecnologicamente più complesse

o costo (generalmente) superiore rispetto ai piezometri idraulici

Sulla base della modalità di funzionamento si distinguono

• Celle a filo vibrante, a “strain gauges” e a piezoelettriche

o cavità piezometrica in contatto con un diaframma che si deforma

o inflessione rilevata con un estensimetro collegato ad un ricevitore

o differenze nel segnale elettrico registrato dall’estensimetro (variazioni di

frequenza o resistenza)

• Celle pneumatiche

o misura del valore della pressione dell’aria necessaria ad impedire

deformazioni del diaframma contenuto nella cella.

Considerando il valore relativamente basso del coefficiente di permeabilità, la necessità di

eseguire un monitoraggio in tempo diretto, di registrare i dati, di potere predisporre

sistemi multibase di avere tempi di risposta brevi, le celle piezometriche risultano le più

idonee allo scopo.

Tra queste si dovranno escludere le celle pneumatiche in quanto pur avendo un maggiore

durate nel tempo, una relativa semplicità di utilizzo, una elevata velocità di risposta ed una

buona precisione (±0.2 m di carico idrostatico), hanno lo svantaggio di dover eseguire

misure quasi esclusivamente manuali e che la distanza massima tra sensori ed unità di

misura, per problemi pratici di eseguire la misura stessa, non può superare i 150 metri.

Inoltre, diversi autori, ne sconsigliano l’uso nel caso di osservazioni per lunghi periodi di

pressioni negative in terreni parzialmente saturi.


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Attualmente molti sistemi sono implementati celle elettriche piezoelettriche che presentano

il vantaggio di risposte molto rapide, anche se risultano sensibili alle variazioni di

temperatura e la taratura potrebbe cambiare nel tempo.

Considerando il caso in esame si evidenzia che la temperatura presenterà variazioni molto

piccole essendo i piezometri posizionati a profondità costante.

Per quanto riguarda la taratura, risulta ottimale installare piezometri con trasduttore

rimovibile, in modo da poterli ritarare nel tempo, ovvero in caso di necessità, spostarli in

altro punto.

Installazione con penetrometro Brevettato da Geo Misure, viene realizzato sia nella versione per infissione con penetrometro che nella versione per foro di sondaggio. In entrambi i casi un tubo piezometrico in PVC mette in comunicazione la cella piezometrica con la superficie, permettendo di inserire o estrarre il trasduttore di pressione consentendo il recupero per tarature, manutenzione o per essere riutilizzato. Nel caso di infissione con penetrometro, dopo la posa la batteria di aste viene estratta lasciando in opera il piezometro e il cavo elettrico che ne consente la lettura.

Il segnale elettrico fornito in superficie viene

misurato con una centralina di visualizzazione

portatile oppure con un sistema di

acquisizione dati.

Questo tipo di piezometro è particolarmente

adatto per monitoraggi di lunga durata con la

possibilità di eseguire delle tarature e

verifiche in qualsiasi momento.

La caratteristica del recupero si traduce

immediatamente in ottimizzazione nel

numero delle attrezzature con immediato

risparmio economico.


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1.1.3 Principali caratteristiche che deve soddisfare il piezometro.

1. misura di pressioni interstiziali;

2. tempi di risposta brevi, dell’ordine dei minuti;

3. misurazioni efficienti dei livelli piezometrici anche per permanenza in condizioni non

sature del terreno per tempi dell’ordine di anni;

4. possibilità di eseguire misure di verifica e calibrazione periodica dei sensori;

5. ridondanza delle misure (es. controllo manuale);

6. semplicità della manutenzione e resilienza del sistema di misura;

7. installazione con metodi economici.

1.1.4 Considerazioni

Considerando il valore relativamente basso del coefficiente di permeabilità, la necessità di

eseguire un monitoraggio in tempo diretto, di registrare i dati, di potere predisporre sistemi

multibase di avere tempi di risposta brevi, le celle piezometriche risultano le più idonee

allo scopo.

Tra queste si dovranno escludere le celle pneumatiche in quanto pur avendo un maggiore

durate nel tempo, una relativa semplicità di utilizzo, una elevata velocità di risposta ed una

buona precisione (±0.2 m di carico idrostatico), hanno lo svantaggio di dover eseguire

misure quasi esclusivamente manuali e che la distanza massima tra sensori ed unità di

misura, per problemi pratici di eseguire la misura stessa, non può superare i 150 metri.

Inoltre, diversi autori, ne sconsigliano l’uso nel caso di osservazioni per lunghi periodi di

pressioni negative in terreni parzialmente saturi.

Attualmente molti sistemi sono implementati celle elettriche piezoelettriche che presentano

il vantaggio di risposte molto rapide, anche se risultano sensibili alle variazioni di

temperatura e la taratura potrebbe cambiare nel tempo.

Considerando il caso in esame si evidenzia che la temperatura presenterà variazioni molto

piccole essendo i piezometri posizionati a profondità costante.


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Per quanto riguarda la taratura, risulta ottimale installare piezometri con trasduttore

rimovibile, in modo da poterli ritarare nel tempo, ovvero in caso di necessità, spostarli in

altro punto.

Scelta dei filtri

Per le misure realizzate in condizioni non sature, è necessario l’utilizzo di piezometri

elettrici provvisti di filtri ceramici (alto “air entry value”) preventivamente saturati, in grado

di mantenere la saturazione per tempi molto lunghi e conseguentemente di dare risposte

immediate per qualsiasi variazione di pressione, ovvero filtri con prestazioni medesime o

migliori.

Per terreni saturi, la scelta del filtro è influenzata dalla granulometria del terreno, in modo

da ridurre il fenomeno di occlusione dei pori del filtro.

Al fine di poter installare piezometri multibase, di controllare la natura dei terreni ed avere

successivi riscontri rispetto alle risposte dei piezometri, risulta più opportuno realizzare

sondaggi a carotaggio continuo con realizzazione della stratigrafica, di alcune prove in foro

di tipo Lefranc e con eventuali analisi geotencniche di laboratorio dove il direttore

dell’esecuzione del contratto lo ritenga più opportuno.

Considerando che si tratta di un progetto sperimentale, lungo alcune verticali risulterà

opportuno installare anche piezometri a tubo aperto, eventualmente più in profondità, al


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fine di valutare l’effettivo ritardo rispetto alle celle piezometriche. In questo modo sarà

possibile avere una sufficiente ridondanza dei dati e fare utili considerazioni su future

applicazioni.

Di seguito si forniscono le specifiche tecniche relativamente alle modalità di installazione

dei piezometri.

1.1.5 Specifiche tecniche di installazione e di esecuzione delle sondaggi a

carotaggio continuo per realizzare i fori di installazione dei piezometri

Nel caso specifico il sondaggio a carotaggio continuo ha lo scopo:

• realizzare la perforazione per installare i piezometro/i;

• verificare la litostratigrafia puntuale dei terreni attraversati per stabilire la quota

localmente più idonea di posizionamento della cella piezometrica;

• realizzare prove di permeabilità in foro per interpretare successivamente i dati delle

misure piezometriche;

• prelevare campioni semidisturbati, rimaneggiati, per analizzarne la granulometria e

correlare le successive misure piezometriche.

I dati raccolti con i sondaggi a carotaggio continuo saranno poi correlati alle prove

geognostiche già eseguite sugli argini da parte dell’Autorità dei Bacini Regionali

Romagnoli.

La profondità di installazione dei piezometri andrà individuata in fase di realizzazione del

sondaggio in base alla litostratigrafia puntuale dei terreni attraversati. Il piezometro dovrà


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essere installato all’interno di terreni permeabili (granulari) (vedi

Figura 3). La profondità massima di installazione della cella piezometrica non deve

superare circa i 12 m dal piano di riferimento della perforazione. Profondità superiori

dovranno essere valutate insieme con la D. L. . (vedi per le varie tipologie di installazione:

Figura 5; Figura 6; Figura 7, Figura 8, Figura 9)

Figura 3 – Sezione tipo con cella piezometrica.


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I sondaggi meccanici a carotaggio continuo sono caratterizzati dalle seguenti modalità

esecutive:

- carotaggio integrale e rappresentativo del terreno attraversato;

- prelievo di campioni di terreno ove possibile;

- determinazione del livello di una eventuale falda;

- attrezzatura per l’esecuzione di prove in sito;

- descrizione stratigrafica in chiave geologica e geotecnica;

- annotazioni di osservazioni atte alla caratterizzazione geotecnica del terreno.

Per i sondaggi dovranno essere impiegate attrezzature "a testa idraulica", con i seguenti

requisiti minimi:

a) velocità di rotazione variabile tra 0 e 300 giri/min;

b) coppia massima >=400 kgm;

c) corsa continua non inferiore a 150 cm;

d) spinta e tiro non inferiori a 3000 kg;

e) morsa idraulica per rivestimenti e/o aste;

f) argano e fune;

g) pompa in grado di raggiungere pressioni effettive di almeno 70 bar.

La pompa dovrà avere un circuito supplementare per il rabbocco del fluido a testa foro.

Nel cantiere dovranno essere presenti accessori e utensili necessari per l’esecuzione delle

indagini a norma di specifica.

Attrezzi di perforazione

Dovrà essere costituito da carotiere semplice, azionato a secco (senza fluido di

circolazione), mediante batterie di aste, munito di valvola a sfera e calice. Il diametro

nominale minimo dovrà essere maggiore di 100 mm e non superiore a 146 mm.

Il carotiere dovrà avere lunghezza max di 3 m, ma dovranno essere disponibili in cantiere:

carotieri da 1.5 m e carotieri da 0.6-0.8 m.

Per il carotaggio dei tratti costituiti da ciottoli o ghiaia pulite, si dovrà provvedere con un

cestello di ritenuta alla base.


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Per le manovre di pulizia dovranno essere disponibili in cantiere:

- utensile di perforazione a distruzione, da impiegarsi con fluido in circolazione, con fori

di fuoriuscita del fluido radiali rispetto alla verticale (45°-90°);

- campionatore a pareti grosse diam. nominale 100 mm, munito di cestello di ritenuta

alla base.

Il carotiere semplice e gli attrezzi di lavaggio con fori radiali possono essere impiegati

anche con il sistema "wire line" (manovra a fune ed ancoraggio alla batteria di

rivestimento), purché siano rispettate le percentuali di carotaggio richieste e la qualità del

carotaggio sia rappresentativa del terreno attraversato.

Nel caso di impiego di sistema "wire line", il carotiere deve sporgere adeguatamente dalla

scarpa tagliente del rivestimento in modo che il carotaggio avvenga in modo analogo a

quello azionato a secco.

Qualora l'abbondante circolazione di fluido necessario per installare il rivestimento del

sistema "wire line" arrecasse forti disturbi al terreno circostante con grave pregiudizio per i

successivi prelievi o prove in sito, si dovrà automaticamente abbandonare tale sistema ed

adottare quello tradizionale con batteria di aste.

Rivestimenti provvisori

Il rivestimento provvisorio si rende necessario nei casi in cui sussista il rischio di

franamento delle pareti del foro, da verificare in relazione alle caratteristiche del terreno di

perforazione.

Nel caso di utilizzo dei rivestimenti associati alla perforazione ad aste, essi saranno in

acciaio, con spessore del tubo compreso tra 8 e 10 mm, con diametro interno compreso

tra 107 e 160 mm e con lunghezza degli spezzoni compresa tra 150 e 200 cm.

Potranno utilizzarsi rivestimenti con diverse caratteristiche, in relazione al tipo di

attrezzatura di perforazione prescelta.

Strumenti di controllo e prova Devono far parte del corredo della sonda i seguenti strumenti:

- scandaglio a filo graduato, per misura della quota reale di fondo foro;

- sondina piezometrica elettrica;


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- penetrometro tascabile, fondo scala >=5 kg/cmq

- torvane, fondo scala >=1 kg(cmq.

Modalità di perforazione

La perforazione dovrà essere condotta in modo da minimizzare le variazioni di stato dei

terreni attraversati ed al fondo del foro.

Il carotaggio dovrà essere integrale e rappresentativo del terreno attraversato, con

percentuali di recupero di norma >=90%.

I carotieri saranno azionati ad aste; è ammesso, in alternativa, l’uso di sistemi “wire-line”

purché si ottenga la richiesta percentuale di carotaggio e non si producano dilavamenti e/o

rammollimenti del materiale, a giudizio del Direttore dell’esecuzione del contratto.

Qualora richiesto, il perforatore desisterà dall’uso di sistemi wire-line per proseguire con il

tradizionale sistema ad aste.

La perforazione sarà seguita da rivestimento provvisorio del foro solo in assenza di

autosostentamento delle pareti, con l’uso di fluido in circolazione.

La pressione del fluido sarà la minore possibile e controllata tramite manometro; il disturbo

arrecato al terreno deve essere contenuto nei limi minimi, fermando, se necessario, la

scarpa del rivestimento a 20-50 cm dal fondo foro (con l’esclusione del metodo wire-line).

Attenzione dovrà essere posta in tutte le fasi del sondaggio alla stabilità del fondo foro,

che dovrà essere assicurata con particolare attenzione in tutti quei casi in cui il terreno

necessiti di rivestimento provvisorio.

Il fluido di circolazione sarà costituito da acqua, aria compressa o altri prodotti proposti

dalla Ditta esecutrice da sottoporre ad approvazione da parte del Direttore dell’esecuzione

del contratto.

In ogni caso il fluido, oltre ad esercitare le funzioni di raffreddamento, asportazione detriti

ed eventuale sostentamento, deve essere in grado di non pregiudicare la qualità del

carotaggio ed evitare indesiderabili inquinamenti.

Rilievo stratigrafico

La stratigrafia dovrà essere compilata da geologo regolarmente iscritto all'albo

professionale.


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Sulla stratigrafia dovranno essere riportati tutti i dati utili alla individuazione della verticale

di indagine, del metodo e delle attrezzature utilizzate, la quota della falda, la percentuale di

carotaggio e tutte le notizie utili relative alla storia del carotaggio:

− date di perforazione;

− metodo di perforazione;

− attrezzatura impiegata;

− diametro di perforazione;

− diametro di rivestimento;

− fluido di circolazione (ed eventuali perdite);

− quota assoluta del punto di indagine;

− nominativo del compilatore;

− altri eventuali dati.

La descrizione stratigrafica di ogni strato individuerà i seguenti elementi:

− colore prevalente;

− percentuale di recupero;

− composizione granulometrica approssimata, con riferimento al seguente schema:

Denominazione Diametro dei grani

(mm)

Blocchi >200

Ciottoli 200 – 60

grossa 60 – 20

media 20 – 6.0 Ghiaia

fine 6.0 – 2.0

grossa 2.0 – 0.6

media 0.6 – 0.2

Terreni incoerenti

- granuli visibili a

occhio nudo; (di

dimensioni >0.06

mm) privi di

coesione se

essiccati Sabbia

fine 0.2 – 0.06


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Denominazione Diametro dei grani

(mm)

Limo

- il materiale si secca rapidamente e può

essere sbriciolato con le dita; i pezzi

essicati possiedono coesione ma

possono essere facilmente polverizzati

con le dita

0.06 – 0.002

Terre coesive

- granuli non visibili

a occhio nudo (di

dimensioni <0.06

mm)

Argilla

- il materiale è liscio al tatto e platico; può

essere ridotto in cilindretti con le dita

eventualmente con l’aggiunta di acqua;

si essica lentamente; si ritira

apprezzabilmente nell’essicarsi;

essiccato mostra delle fratture

< 0.002

Terre organiche Torba

- materiale fibroso organico di colore

scuro

Note alla classifica granulometrica:

Per l’identificazione di terreni composti da più frazioni si elenca per primo il nome del

costituente principale, seguito dal costituente secondario nella forma:

− preceduto dalla congiunzione “con” se rappresenta una percentuale compresa tra il 25

ed il 50%;

− seguito dal suffisso “oso” se rappresenta una percentuale compresa tra il 10 e il 25%;

− preceduto da “debolmente” e seguito dal suffisso “oso” se rappresenta una percentuale

compresa tra il 5 e il 10%.

• Consistenza dei terreni coesivi e semicoesivi, misurando la resistenza al penetrometro

tascabile sulla carota appena estratta e scortecciata, per mezzo di filo di acciaio, con

frequenza di una prova ogni 20-30 cm.


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Grado di consistenza

Definizione

Resistenza al

penetrometro tascabile

(kg/cmq)

Privo di consistenza >0.25

Poco consistente 0.25 - 0.50

Moderatamente consistente 0.50 - 1.00

Consistente 1.00 – 2.00

Molto consistente >2.00

• Valutazione delle caratteristiche di addensamento dei terreni granulari facendo

orientativamente riferimento alla seguente tabella:

Nspt Valutazione dello stato di addensamento

0 - 4 Sciolto

4 - 10 Poco addensato

10 - 30 Moderatamente addensato

30 - 50 Addensato

>50 Molto addensato

• Indicazioni sul grado di uniformità dei materiali granulari.

• Presenza di sostanza organica, riporti, fossili, residui, ecc.

Oltre alla registrazione della stratigrafia, il tecnico di cantiere annoterà sinteticamente,

nella documentazione provvisoria delle indagini, ogni notizia utile o interessante:

− velocità di avanzamento;

− perdite di fluido;

− rifluimenti di colonna

− manovre di campionamento o prova condotta a termine;


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− altre notizie utili agli scopi delle presenti indagini.

Rilievo della falda

Nel corso della perforazione sarà rilevato in forma sistematica il livello della falda nel foro.

Le misure saranno eseguite in particolare prima e dopo ogni interruzione del sondaggio,

con annotazione di quanto segue:

- livello acqua nel foro rispetto al p.c.;

- quota del fondo foro;

- quota della scarpa di rivestimento;

- data e ora della misura.

Tali annotazioni dovranno comparire nella documentazione definitiva a corredo delle

indagini.

Cassette catalogatrici

Le carote estratte nel corso della perforazione saranno sistemati in apposite cassette

catalogatrici, munite di scomparti divisori.

Ogni cassetta dovrà essere avvolta da un telo di plastica al fine di proteggere la carota,

ovvero dovranno utilizzarsi cassette in plastica o polistirolo.

Le carote dovranno essere scortecciate con filo di acciaio.

Sulle cassette dovranno essere indicati: identificazione del sondaggio, profondità in metri,

zona di prelievo dei campioni indisturbati e rimaneggiati, ecc..

Le cassette dovranno essere recapitate in apposito luogo indicato dall’Amministrazione

appaltante.

I campioni rimaneggiati, utili per le analisi di laboratorio geotecnica, selezionati

direttamente da carotaggio in cassetta catalogatrice dovranno essere imballati e sigillati in

appositi sacchetti di plastica o barattoli di plastica.

Nella scelta si avrà cura di eliminare le parti di campione alterate dall’azione del carotiere

(corteccia, parti “bruciate”, tratti dilavati, ecc.).

Sia sul campione che sull’idoneo contenitore verrà applicata un’etichetta in cui saranno

indicati in modo indelebile:


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− designazione del cantiere;

− designazione del sondaggio;

− numero del campione;

− profondità di prelievo (da/a);

− orientamento (alto/basso);

− data di prelievo.

Il numero del campione, il tipo di campionatore usato ed il metodo di prelievo devono

essere riportati sulla stratigrafia alla relativa quota; questi dati devono essere riportati

anche nel caso di prelievi non riusciti.

Fotografie a colori

Ogni cassetta catalogatrice sarà fotografata utilizzando film a colori ed avendo cura che le

quote ed i riferimenti siano leggibili anche nel fotogramma. Inoltre dovrà aversi una visione

chiara delle carote contenute; si consiglia una foto presa dall’alto e scattata da una

distanza non superiore a 2 m.

Ogni singola cassetta sarà fotografata non più tardi di 24 ore dal suo completamento.

Il negativo, una copia delle fotografie ed una copia digitale delle stesse verranno allegate

alla documentazione a corredo delle indagini geognostiche.

Prove di immissione (Lefranc)

Tale tipo di prova viene richiesta per la determinazione della permeabilità dei terreni a

fondo foro indipendentemente dalla sua posizione rispetto alla falda.

Per l’esecuzione delle prove puntuali i fori dovranno essere rivestiti fino alla quota di

prova.

Prima di iniziare la prova dovrà essere eseguita una accurata pulitura del fondo foro con

getto d’acqua pulita.

Le prove a di sopra del livello della falda dovranno essere effettuate sempre per

immissione di acqua, a carico costante od a carico variabile.

Per terreni sciolti o facilmente rifluibili, dopo avere effettuato il rivestimento di tutto il foro di

sondaggio e la pulitura del fondo foro, dovrà essere sistemato sul fondo stesso e per una

altezza non superiore a m 1,00 un filtro costituito da materiale a granulometria adatta.


23

Su tale filtro verrà appoggiata la tubazione di prova metallica di diametro medio di 35-40

mm operando il contemporaneo sfilamento del tubo di rivestimento per una altezza pari

all’80% dell’altezza del filtro, Tra il tubo di rivestimento esterno ed il tubo di prova, al di

sopra del filtro, dovrà essere eseguito un tampone di materiale impermeabile.

Installazione dei piezometri nei fori di perforazione

Si consiglia sempre la stabilizzazione delle pareti con una tubazione di rivestimento

provvisoria, di diametro interno non inferiore a 85 mm, mentre è da evitare l’utilizzo di

fanghi. Per la stabilizzazione del fondo foro, in assenza di falde artesiane, si dovrà

mantenere il livello dell’acqua entro la perforazione un poco al di sopra del livello

piezometrico nel terreno. Tale accorgimento va adottato anche durante le diverse fasi

dell’installazione. Dovranno essere disponibili i seguenti materiali: scandaglio, palline di

bentonite, pestello e secchio d’acqua.

Eseguito il sondaggio, si proceda come segue:

1. stendere il cavo e riportare su di esso con nastro adesivo la lunghezza pari alla

profondità di posa partendo dalla membrana del sensore di pressione del

piezometro elettrico;

2. eseguire una misura di zero operando con la centralina come per una misura

normale tenendo il piezometro in aria senza nessuna pressione applicata, ed

annotare questo valore sul foglio di installazione;

3. se il filtro è fornito saturo, immergere in un secchio pieno di acqua pulita il

piezometro con filtro montato, per mantenere la saturazione dello stesso e della

camera idraulica dello strumento; se, invece, occorre saturare il filtro in cantiere,

porre molta cura nell’esecuzione di questa operazione, seguendo le istruzioni del

costruttore;

4. infilare lo strumento nel sacchetto di geotessuto, quindi riempire lo spazio tra

strumento e sacchetto con la sabbia e richiudere il sacchetto. Tutte le operazioni

vanno effettuate sempre sott' acqua. Inserire il sacchetto di geotessuto così


24

predisposto in un sacchetto di plastica, e dopo averlo riempito d' acqua nel secchio,

nastrare il sacchetto di plastica sul cavo ;

5. verificare con lo scandaglio la quota del fondo foro;

6. lavare accuratamente il foro con acqua pulita;

7. eseguire una misura al piezometro prima dell’installazione, verificandone il corretto

funzionamento;

8. sollevare i rivestimenti di circa 70 cm per permettere la realizzazione di un letto di

sabbia sul fondo;

9. immettere della sabbia fine o ghiaietto (� max 0.5 cm) per un’altezza di circa 50 cm

dal fondo, controllando con lo scandaglio la quota raggiunta. Se il piezometro non è

previsto a fondo foro ma ad una quota intermedia, prima dell’immissione della

sabbia si riempia il tratto di sondaggio non utile con una miscela di acqua, cemento

e bentonite così composta: 100 litri di acqua, 50 Kg di cemento e 5 Kg di bentonite,

sigillandola infine con un tappo di bentonite;

10. controllare nuovamente la profondità del foro con lo scandaglio;

11. trasportandolo nel secchio, portare lo strumento a bocca tubo, estrarre il sacchetto

di plastica contenente lo strumento e porlo sulla testa dei tubi di rivestimento pieni

d' acqua, rompere quindi il sacchetto di plastica immergendo il piezometro nell'

acqua. Calare progressivamente il piezometro reggendolo per il cavo, fino a farlo

appoggiare sul letto di sabbia;

12. recuperare per circa 70 cm la tubazione di rivestimento;

13. proseguire con sabbia o ghiaietto il riempimento del foro di sondaggio, fino al

ricoprimento dello strumento per almeno 50 cm, controllando la quota raggiunta con

lo scandaglio;


25

14. effettuare manualmente una lettura al piezometro per accertare il suo corretto

funzionamento;

15. recuperare per altri 100 cm circa i rivestimenti, assicurandosi di non trascinare lo

strumento con essi;

16. formare un sigillo ("tappo") impermeabile per mezzo di palline di bentonite, di

altezza pari a 100 cm circa. La bentonite va gettata in più riprese, realizzando ogni

volta spessori non superiori a 25-30 cm, compattando le palline con un pestello

cilindrico di dimensioni opportune tali da poterlo manovrare attorno al cavo.

Verificare con lo scandaglio la consistenza del tappo e la quota raggiunta;

17. completare il riempimento del foro utilizzando una miscela di acqua, cemento e

bentonite, recuperando progressivamente tutti i rivestimenti provvisori;

18. ultimare la posa installando in superficie un pannello di centralizzazione o, in

alternativa, un pozzetto di protezione del terminale del cavo. Dopo alcune ore dal

termine della posa è possibile iniziare le letture piezometriche. In presenza di uno

strato di terreno impermeabile, di sconfinamento superiore della falda in misura, è

opportuno che il sigillo sia ubicato all’altezza dello strato in modo da ripristinarne la

continuità.


26

2. Descrizione dell’ubicazione dei piezometri e del

sistema di monitoraggio.

2.1 Ubicazione dei piezometri, delle centraline e disegni

schematici delle opere.

Figura 4 – Tavola A: Ubicazione Piezometri (esempio).

Il progetto prevede l’installazione di n° 37. Piezometri e di n° 15 centraline di tipo A

(2.1.2) per il controllo diretto degli strumenti. La posizione e il numero di strumenti è stata

scelta in accordo con i tecnici del Servizio Tecnico di Bacino (Ravenna) a seguito di un

sopralluogo congiunto. Le posizioni identificate corrispondono ad aree arginali in

corrispondenza di abitazioni oppure dove sono già stati registrati problemi di tenuta degli

argini stessi.


27

L’ubicazione della strumentazione è riportata nelle tavole allegate: 2A, 2B, 2C e 2D in scala

1:5000.

Per ogni sezione è prevista una centralina che dovrà essere necessariamente installata alla

base dell’argine. I piezometri saranno installati sia alla base dell’argine che sulla sommità.

La tabella seguente riporta il nome e le caratteristiche degli strumenti installati in ogni

punto come indicato nelle Tavole.

Tabella 1 - Elenco piezometri e centraline di tipo A (sistema di coordinate UTM ED50 F32). nome tipo tipologia dello strumento sponda Coordinata Est Coordinata Nord

1 piezometro piezoelettrico sinistra 752555 49202471a centralina centralina sinistra 752553 49202592 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 753549 49206342a centralina centralina sinistra 753546 49206403a centralina centralina sinistra 753918 4920784 3 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 753914 49207914a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 754431 49210064 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 754435 49209995 piezometro piezoelettrico+ tubo aperto-piezo sinistra 754819 49211515a centralina centralina sinistra 754818 49211596 piezometro piezoelettrico+ tubo aperto-piezo sinistra 755034 49211466a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 755030 49211577 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 755578 49212347a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 755574 49212478 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 755906 49212918a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 755904 49213029 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 756237 49213409a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 756229 492136010 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 756580 492141010a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 756573 492143011 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 757377 492151511a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 757376 492152612 piezometro piezoelettrico sinistra 758818 492156512a centralina centralina sinistra 758818 492157613 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo destra 756062 492122113a piezo_centralina piezoelettrico+centralina destra 756064 492120314 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo destra 755738 492116514a piezo_centralina piezoelettrico destra 755742 492114515 piezometro piezoelettrico sinistra 760686 492109315a piezo_centralina piezoelettrico sinistra 760685 4921082


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legenda relativa alla colonna “tipologia dello strumento”: • Piezoelettrico: piezometro elettrico inserito nel foro di sondaggio e immerso nel terreno (cella

piezometrica); • Centralina: centralina tipo A • piezoelettrico + tubo aperto-piezo: : piezometro elettrico inserito nel foro di sondaggio e immerso nel

terreno e piezometro a tubo aperto con all’interno un sensore piezoelettrico. piezoelettrico+centralina: piezometro elettrico inserito nel foro di sondaggio e immerso nel terreno e

centralina tipo A.

In ogni singola posizione scelta vengono installati da uno a due piezometri a secondo delle

esigenze della situazione locale e una centralina di tipo A.

La Figura 5; Figura 6; Figura 7, Figura 8 e Figura 9 riportano lo schema tipo, sia in pianta

che in sezione, di come devono essere installati i piezometri e la centralina di tipo A.

Entrambe le strumentazioni vengono installate in aree arginali; attraverso il GIS costruito

per il progetto è possibile visualizzare le informazioni catastali relative alla posizione dei

piezometri .

Il punto di installazione singoli strumenti, indicata nelle sezioni tipo riportate do seguito,

risulta indicativa. In fase di installazione la posizione di ogni singolo strumento dovrà

essere avvallata dai tecnici del Servizio Tecnico di Bacino. In particolare dovrà essere

valutata con precisione la posizione dell’area di installazione degli strumenti: preferisce la

scelta di area demaniale o di rispetto e di transito, qualora di proprietà privata occorrerà

procedere con gli eventuali permessi.

2.1.1 Rilevamento di sezioni trasversali di alveo fluviale

Per una corretta definizione delle geometrie è necessario effettuare il rilievo topografico

delle sezioni dove non è già esistente. Analizzati i dati esistenti presso il STB Fiumi

Romagnoli, dovranno essere rilevate circa 10 sezioni la cui ubicazione sarà decisa in fase

esecutiva in accordo con il direttore dell’esecuzione del contratto.


29

2.1.2 Descrizione delle opere.

Piezometro

I piezometri sono installati utilizzando una sonda a carotaggio continuo che raggiunge a

seconda dei casi la profondità, rispettivamente per argine e piede dell’argine, di circa 7 e 3

m dal piano campagna (con profondità massima di 12 m). La profondità può variare a

secondo della litologia e quindi della presenza di sabbie o argille e limi. La profondità

precisa va definita, in ultima analisi, in fase di esecuzione del sondaggio.

Dove è prevista (vedi Tab. 1), l’installazione del piezometro elettrico e del piezometro a

tubo aperto con all’interno un sensore piezoelettrico viene effettuata all’interno dello

stesso foro di sondaggio (N.B. i due sensori sono installati all’interno dello stesso foro di

sondaggio ma in due allestimenti separati).

L’estremità superiore del piezometro viene protetta da un pozzetto di cemento armato

interrato di 50 cm chiuso da un tombino carrabile in metallo chiudibile con apposita

serratura. La quota finale dell’opera corrisponde a quella del pc. e quindi non presenta

ostacoli per la manutenzione dell’argine.

Centralina di tipo A

Le centraline di tipo A sono installate all’interno di alloggiamenti stagni per

apparecchiature elettriche i quali a loro volta sono fissati ad un palo infisso nel terreno, di

circa 3 metri fuori terra, che serve anche da sostegno per il pannello fotovoltaico

opportunamente orientato e inclinato rispetto al sole.

All’interno del palo di sostegno, realizzato in ferro zincato, corrono i cavi di collegamento

con i sensori di pressione. Nel tratto dal palo al sensore il cavo è interrato (circa 15-20 cm

dal P.C.) e opportunamente protetto per non essere danneggiato.

Per garantire un’adeguata stabilità alla struttura il palo deve essere infisso nel terreno per

circa 2 m, in modo da non dovere utilizzare dei tiranti laterali che potrebbero diminuire lo

spazio di manovra sull’argine e per non creare danno al corpo arginale nell’effettuare scavi

al suo piede.


30

Figura 5 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con solo il piezometro (cella piezometrica infissa nel terreno): al piede dell’argine (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia).


31

Figura 6 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con due piezometri (cella piezometrica infissa nel terreno): uno al piede dell’argine e uno sulla sommità (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia).


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Figura 7 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con solo il piezometro (cella piezometrica infissa nel terreno): sulla sommità dell’argine (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia).


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Figura 8 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con due piezometri (cella piezometrica infissa nel terreno e sensore piezometrico a tubo aperto): sulla sommità dell’argine utilizzando lo stesso foro di sondaggio (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia. (N.B. i due sensori sono installati all’interno dello stesso foro di sondaggio ma in due allestimenti separati)


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Figura 9 - Pianta tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine).


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Centralina di tipo B

La centralina B e relativo impianto di trasmissione-ricezione che collega via radio tutte

quelle di Tipo A, per le caratteristiche della stazione (2.2), è ubicata all’interno dei locali

del Servizio Tecnico Bacino Fiumi Romagnoli RER in Piazza Caduti per la Libertà n°9. I

locali sono quelli nei quali è già installata la strumentazione per l’acquisizione dei dati

idrologici e idraulici. La struttura risulta idonea in quanto già allestita per strumentazione

analoga.

Figura 10 - Tavola ubicazione centralina B (vedi tavola in A1)


36

2.2 Sistemi di monitoraggio e trasmissione dati

Il sistema di acquisizione e trasmissione dati per il monitoraggio del livello piezometrico e

della pressione interstiziale all’interno dell’argine prevede che un microcontrollore

provveda a leggere il livello dell’acqua nei piezometri e che tale dato venga memorizzato

ed inviato al centro di analisi ed archiviazione e quindi confrontato con delle soglie

impostate precedentemente. Il sistema di monitoraggio, per la tipologia di opera in

oggetto ed il tipo di servizio che deve essere fornito, deve permettere una lettura dei dati

dei singoli sensori in tempo reale o comunque con intervalli di tempo molto di 15 minuti.

Lo schema di acquisizione e trasmissione dati è costituito da tante unità di lettura e prima

archiviazione dati (centraline di tipo A) quante sono le posizioni di misura lungo l’argine (le

posizioni di misura possono prevedere da 1 a 3 sensori) e da una unità di controllo e

trasmissione dei dati (centralina di tipo B) che funziona da nodo e collegamento con il

centro di analisi e archiviazione dati.

Il metodo scelto per la comunicazione delle informazioni prevede che il primo segmento

(centraline di tipo A - centralina di tipo B) utilizzi un sistema radio, mentre il secondo

segmento (centraline di tipo B - centro di analisi e archiviazione dati) sfrutti una linea dati

tipo ADSL. Il sistema radio dedicato viene preferito ad un sistema di comunicazione

tramite GSM (telefonia mobile) per motivi di costi di gestione per linee che devono essere

in attività 24 ore su 24. Per Quello che riguarda il secondo segmento invece si predilige

una comunicazione dati ADSL per un’adeguata gestione e stabilità del flusso delle

informazioni verso il centro di analisi e archiviazione dati. Viene scarta completamente la

possibilità di collegamenti via cavo tra le centraline di tipo A e centralina di tipo B per il

costo relativo alla distanza da coprire e per non danneggiare in alcun modo la struttura

dell’argine con lo scavo delle trincee per l’interramento dei cavi.


37

Schema della struttura del sistema

2.2.1 Centraline di tipo A

Le centraline di tipo A sono posizionate in corrispondenza delle posizioni di misura e hanno

la funzione di leggere e effettuare una prima archiviazione del dato “grezzo” letto dal

sensore. L’unità, dotata di un microcomputer e di una memoria permanente, deve essere

alimentata con un sistema fotovoltaico munito di batteria tampone. Questo sistema di

alimentazione consente un funzionamento dell’unità sia durante le ore del giorno e della

notte; inoltre l’utilizzo del fotovoltaico evita la posa di cavi per l’alimentazione ed i relativi

scavi pel la posa facilitando così l’installazione in luoghi lontani dai punti di distribuzione di

corrente elettrica.

Ogni centralina di tipo A è dotata anche di un sistema radio-modem che le consente di

comunicare con la centralina di tipo B: Il tipo di comunicazione è bidirezionale in modo che

Centralina Tipo A Centralina Tipo A Centralina Tipo A

Centralina Tipo B

Centro Analisi e Archiviazione dati

Archiviazione Pubblicazione dati- Allarmi


38

le singole centraline possano essere controllate e programmate da remoto in modo che la

loro manutenzione possa essere effettuata direttamente dal centro operativo (Centro

Analisi e Archiviazione dati). Il sistema radio è dotato di un’antenna di trasmissione

ricezione che viene montata nella parte sommitale del palo di sostegno.

2.2.2 Centralina di tipo B

La centralina di tipo B costituisce il nodo di raccolta e trasmissione dati tra le Centraline di

tipo A e il Centro Analisi e Archiviazione dati. La centralina di tipo B è costituita da un PC

che gestisce le comunicazioni radio e crea i database dei pacchetti dei dati relativi alle

misure sincrone Questa unità intermedia di collegamento viene posta all’interno di una

struttura di proprietà del Servizio Tecnico Bacino Fiumi Romagnoli RER. La Centralina di

tipo B, per garantire un perfetto funzionamento del sistema, viene alimentata con corrente

elettrica da rete e collegata alla rete dati (Internet) tramite una connessione ADSL (o altra

tipologia di connessione ad internet). Un’antenna fissata esternamente alla struttura

muraria, consente il collegamento radio multicanale con tutte le Centraline di tipo A,

mentre la connessione tramite ADSL permette la comunicazione con il Centro Analisi e

Archiviazione dati. Le connessioni sono attive 24 ore su 24.

Le caratteristiche e le regole per l’inserimento del Pc nella rate della Provincia di Ravenna

dovranno essere decise in accordo con il responsabile (o un suo incaricato) del Servizio

Reti, Risorse e Sistemi della Provincia di Ravenna.

2.2.3 Centro Analisi e Archiviazione dati

Il Centro Analisi e Archiviazione dati costituisce la parte finale del sistema di monitoraggio:

questa unità è costituita da un computer che si occupa dell’ acquisizione, dell’analisi, della

pubblicazione dei dati, della generazione degli allarmi e dell’archiviazione sia di tutti i dati

sia grezzi che elaborati. Questa parte del sistema viene ubicata all’interno dei locali della

Protezione Civile della Provincia di Ravenna.


39

Caratteristiche Computer

I computer installati costituiscono unità di: ricezione, analisi, pubblicazione dati e

generazione degli allarmi. L’architettura e le caratteristiche tecniche sono quelle di un

server in grado di lavorare 24 ore su 24 senza interruzioni e quindi dotata di idonei sistemi

di controllo e mantenimento della temperatura oltre che di ripristino del sistema operativo.

Le caratteristiche generali dell’hardware prevedono, considerata la funzione di server per

entrambi i computer, un sistema RAID per garantire:

Performance e Sicurezza generando (in maniera trasparente) una informazione ridondata

(più copie, controlli di parità etc etc).

Le caratteristiche del software, che sarà creato per la gestione e l’analisi dei dati,

determineranno la configurazione hardware appropriata e quindi il tipo di processor,e la

ram ecc., la tipologia delle periferiche quali testiera, mouse, monitor e

lettori/masterizzatori di unità disco ottiche nonché il tipo di sistema operativo da utilizzare

(es. Windows, Linux ecc)

Principali funzioni dei software del sistema di monitoraggio

Centralina di tipo A:

- acquisizione dati dai sensori, prima archiviazione su memoria interna tampone;

Centralina di tipo B:

- scarico dati dalle centraline di tipo A tramite ponte radio multicanale e composizione

del database dei pacchetti dei dati relativi alle misure sincrone;

Computer

- scarico dei database dei pacchetti dei dati relativi alle misure sincrone e

composizione del database totale;

- analisi dei dati e controllo dell’eventuale superamento delle le soglie d’allarme

impostate;

- plottaggio e pubblicazione dei dati;

- archiviazione database dati “grezzi” e dati analizzati.


40

La manutenzione

Prima parte del segmento (centraline di tipo A - centralina di tipo B).

Il costo del sistema di gestione via radio evita il lavoro ed i costi di scavo delle trincee per i

cavi, tuttavia è opportuno prevedere un sistema di servizio di manutenzione ordinaria

accurato ed efficiente. Anche il servizio di pronto intervento e di sostituzione materiali è

indispensabile per il buon funzionamento del sistema.

Seconda parte del segmento (centro di analisi e archiviazione dati)

La manutenzione dei due PC: Per un corretto funzionamento dei Server e della

Workstation si deve predisporre un contratto di manutenzione triennale on site

direttamente con il fornitore dell’hardware.

Manutenzione della rete di monitoraggio

Per garantire un buon funzionamento della strumentazione, deve essere predisposta una

manutenzione ordinaria sia per la parte hardware che per la parte software che preveda

una serie di controlli sia da remoto che diretta che si occupi di controllare i sensori, la

parte elettronica e anche lo stato delle strutture. La manutenzione ordinaria deve avere

una cadenza bimestrale.

I due controlli annuali dovranno avvenire secondo il seguente schema:

• verifica in remoto, dalla sede della ditta che si occupa della manutenzione, del

funzionamento del sistema;

• sopralluogo in sito e controllo visivo del sistema;

• riparazione di eventuali danni;

• nuova verifica in remoto del corretto funzionamento del sistema.

Almeno una volta all’anno dovrà essere eseguite le seguenti verifiche a campione, almeno

3 punti, delle centraline e dei piezometri con il seguente schema:

• verifica della centralina e dei piezometri con misure elettriche.

• Controllo della taratura del piezometro in sito o in laboratorio con apposita

strumentazione.

Pronto intervento


41

Dovrà essere disponibile un Kit di pronto intervento, scorte pari al 10% dei pezzi installati,

per intervento di ripristino del sistema rapida, entro 24 ore dalla chiamata.

Collaudo

Il collaudo dovrà prevedere i seguenti controlli:

• Certificato di taratura del sensore piezometrico da parte della ditta fornitrice;

• Certificato di taratura del piezometro completamente montato, non anteriore a tre

mesi dalla data di installazione;

• Verifica con misure elettriche, in base alle specifiche tecniche di ogni tipologia di

strumento, delle centraline e di ciascun piezometro.

• Verifica a campione dei piezometri installati, almeno n. 3 scelti a discrezione della

D.L., da eseguirsi con controlli in sito, taratura con colonna d’acqua nota, o in

laboratorio con apposita strumentazione, a discrezione della D.L.

• Verifica nei siti in remoto del corretto funzionamento di tutto il sistema.


42

3. Disciplinare degli elementi prestazionali del sistema

con descrizione degli indirizzi per la predisposizione

delle procedure, delle operazioni necessarie per la

messa a punto del sistema di acquisizione dati e della

individuazione delle soglie di rischio.

3.1 Applicazioni di modellistica numerica atta alla definizione di

soglie di rischio in relazione alla problematica del sifonamento

di rilevati arginali

Uno dei maggiori rischi di collasso a cui sono sottoposti i rilevati arginali è quello provocato

dal sifonamento. L'innalzamento dei livelli idrici in alveo, dovuti al passaggio della piena,

alimenta il moto di filtrazione attraverso il corpo arginale e la sua fondazione. Quando la

differenza tra il carico idraulico nel fiume e quello lato campagna non sia completamente

dissipata dalle forze di attrito tra liquido e matrice solida del terreno, possono svilupparsi

elevati gradienti idraulici a valle del rilevato, lungo il paramento o al piede del rilevato

stesso. Qualora la forza di trascinamento dovuta al gradiente idraulico del moto di

filtrazione superi il peso immerso del materiale sciolto che costituisce il corpo arginale, il

terreno può essere asportato dalla corrente sino a produrre il collasso dell'opera.

Un ruolo fondamentale è svolto pertanto dalla pendenza piezometrica, ovvero dalla linea di

imbibizione che si determina all’interno del corpo arginale relativamente al paramento

esterno (sifonamento lato campagna), nonché dalla velocità di decrescita dei livelli per

quanto concerne quello interno (sifonamento lato alveo fluviale).

Se tale pericolo un tempo in pratica sussisteva solamente in caso di piena, data la

sostanziale uguaglianza tra i livelli idrici usuali in alveo ed il piano campagna a tergo

dell'argine, oggi a causa degli effetti della subsidenza antropica lungo la fascia costiera

padana, il piano campagna si è abbassato in modo significativo, gli argini sono stati


43

rialzati, gli alvei sono diventati pensili e, di conseguenza, la problematica del sifonamento

è cresciuta d'importanza anche in assenza di regimi fluviali estremi.

Condizioni particolarmente critiche si verificano in corrispondenza della sede di alvei

antichi, via via sottratti al fiume da insediamenti agricoli o da altre attività, dove la

maggiore conducibilità idraulica dei terreni di fondazione favorisce la filtrazione al piede

del corpo arginale.

3.1.1 Caratteristiche del modello per l’analisi dei dati

La verifica della sicurezza al sifonamento del corpo arginale richiede la conoscenza del

campo di moto in condizioni di saturazione totale e parziale che si instaura all'interno del

rilevato stesso e della fondazione.

Il modello che potrà essere applicato dovrà possedere i seguenti requisiti:

• risolvere l'equazione di flusso in un mezzo poroso a saturazione variabile (equazione di

Richards) in regime di moto non stazionario;

• utilizzare griglie non strutturate per la schematizzazione dei domini di calcolo che

garantiscono un'accurata rappresentazione delle geometrie di interesse (alveo fluviale,

corpo arginale, setti impermeabili eventualmente presenti, piano campagna,

litostratigrafia del terreno di fondazione):

• avere la possibilità di essere applicato sia in domini bidimensionali verticali (la verifica

usuale al sifonamento si esegue lungo una sezione verticale del rilevato ortogonale

alla direzione di flusso) che su modelli pienamente tridimensionali qualora le particolari

geometrie fluviali lo richiedano (ad esempio in corrispondenza meandri molto stretti o

in presenza di opere idrauliche particolari);

• garantire la simulazione di mezzi comunque eterogenei con diverse caratteristiche

idrauliche e meccaniche; la variabilità dovrà essere data per regioni o per elemento;

• utilizzare condizioni al contorno variabili nello spazio e nel tempo, inclusa l'interfaccia

saturo - non saturo;

• implementare specifici approcci numerici per la trattazione delle "seepage faces" (o

fontana sospesa) sui entrambi i paramenti del corpo arginale: formazione,


44

ampliamento, scomparsa con conseguente variazione delle condizioni al contorno (da

Neumann a seepage face e viceversa, da Dirichlet a seepage face e viceversa):

• implementare le più note relazioni che descrivono le curve di risalita capillare (e.g.,

van Genuchten, Huyakorn, ecc).

• disporre di un articolato modulo di output dei risultati che da un lato permetta la

verifica dell'accuratezza della soluzione ottenuta (ad esempio la verifica del bilancio di

massa, la corretta soluzione dei sistemi lineari ecc.), dall'altro permetta la

visualizzazione dell'onda piezometrica all'interno del rilevato arginale e del calcolo dei

coefficienti di sicurezza al sifonamento.

3.1.2 Fasi dell'applicazione modellistica e individuazione delle soglie di rischio

L'applicazione modellistica sarà svolta su tre fasi distinte.

1. Calibrazione sulle misure di piezometria/pressione interstiziale. Verrà costruito il

modello per la sezione (o l'area) di interesse prendendo in considerazione tutte le

informazioni di carattere geometrico, strutturale, geotecnico, idro-geologico a

disposizione sull'opera e sui terreni di fondazione. Il modello verrà calibrato in

regime stazionario sulla base delle misure che il monitoraggio metterà via via a

disposizione.

2. Generazione di scenari e livelli di rischio sifonamento/collasso: una volta calibrato il

modello sarà applicato per eseguire una serie di simulazioni in relazione a diverse

tipologie di onda di piena (altezza al colmo, durata, volume e forma

dell'idrogramma) definibili dalle registrazioni a disposizione e/o dai risultati di

opportuni modelli fluviali di piena del corso d'acqua di interesse. I risultati saranno

interpretati in relazione al coeff. di sicurezza al sifonamento, permetteranno

l'individuazione di intervalli di rischio da potersi confrontare con i risultati in tempo

reale del monitoraggio dei livelli di falda e delle pressioni interstiziali nel corpo

arginale.

3. Applicazione in tempo reale: in occasione di eventi particolarmente intensi e di stati

di allerta particolari, il modello di filtrazione sarà applicato in fase previsionale al

fine di individuare con prontezza le situazioni critiche di saturazione delle


45

arginature. Il modello di filtrazione potrà applicato in cascata ad un modello di

flusso in alveo ed i risultati previsionali ottenuti in termini di coeff. di sicurezza al

sifonamento saranno confrontati con le diverse soglie di rischio

3.2 Progetto dell'applicazione

La definizione delle soglie di rischio in relazione alla problematica del sifonamento arginale

e la verifica/previsione dello stato attuale o previsto in relazione alle soglie stesse

dovranno essere condotte attraverso le seguenti attività:

1. inquadramento idrologico, idraulico e geologico del tratto di corso d'acqua di

interesse; raccolta ed organizzazione dei dati conoscitivi ambientali.

2. raccolta ed analisi dei dati del monitoraggio in continuo dell'andamento spazio-

temporale della pressione interstiziale nel corpo arginale, della quota della falda e

del livello idrico nell'alveo fluviale;

3. sviluppo di un modello numerico di simulazione del flusso sotterraneo nel corpo

arginale;

4. definizione di soglie di rischio in relazione al sifonamento arginale;

5. valutazione in tempo reale del rischio di sifonamento arginare attraverso

l'interfacciamento modello di piena / modello di deflusso sotterraneo.

Alla luce di quanto riportato nei paragrafi precedenti, ciascuna attività dovrà essere

articolata come descritto nel seguito.

3.2.1 Inquadramento ambientale

Il primo passo, di fondamentale importanza, risulta la caratterizzazione idrologica, idraulica

e geologica del tratto di corso d'acqua di interesse, dei rilevati arginali e del sottosuolo

attorno ad esso che possano permettere la realizzazione dei modelli previsionali del

deflusso superficiale nel corso d'acqua e di quello sotterraneo attraverso il corpo arginale e

quindi in falda. Dovranno pertanto essere raccolte, omogeneizzate ed informatizzate

diverse tipologie di dato quali:


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• dati geometrici: sezioni dell'alveo e del corpo arginale nonché il piano quotato del

piano campagna circostante le sezioni arginali;

• dati geologici e litostratigrafici: prove in sito di tipo invasivo e non invasivo

(acquisizioni geofisiche) dovranno essere utilizzate per caratterizzare la successione

stratigrafica (geometrie e tipologia di sedimento) del corpo arginale e del sottosuolo

circostante lato fiume e lato campagna. La caratterizzazione del sottosuolo dovrà

estendersi quanto più possibile verso il corso d'acqua e per almeno alcune decine di

metri vero la campagna; la profondità dovrà essere almeno tale da superare l'alveo

inciso e, se possibile, estendersi anche al di sotto di esso;

• dati idrogeologici: saranno raccolti dati forniti da prove in sito o in laboratorio per

definire le proprietà idrogeologiche del corpo arginale e del sottosuolo circostante

(conducibilità idraulica, coefficiente di immagazzinamento elastico)

• dati idraulico-idrologici: lo sviluppo di un modello di deflusso nel corso d'acqua richiede

la raccolta di dati storici di precipitazione e livelli idrici che permettano la calibrazione

del modello e l'individuazione delle tipicità delle onde di piena (altezza al colmo,

durata, volume e forma dell'idrogramma) nel tratto del corso d'acqua studiato in

relazione alla problematica del sifonamento arginale. Dovranno essere censite e

caratterizzate le opere idrauliche che regolano il deflusso nel corso d'acqua e che

hanno un'influenza diretta sul tratto di studio.

3.2.2 Modello di filtrazione

Verrà sviluppato per ciascuna delle sezioni di monitoraggio delle pressioni di strato o per

tratti del corso d'acqua di particolare pericolosità/complessità un modello rispettivamente

bidimensionale o tridimensionale di filtrazione attraverso ed al di sotto del corpo arginale.

Le fasi dello sviluppo modellistico dovranno essere le seguenti:

1. costruzione del modello utilizzando ed integrando tutte le informazioni rese

disponibili dalla raccolta dati, verrà realizzato il modello statico del sottosuolo nelle

sezioni (e/o nei tratti fluviali) di interesse. Particolare cura dovrà essere rivolta alla

rappresentazione delle geometrie dell'alveo, del rilevato arginale, di eventuali

diaframmi presenti in esso, dell'andamento del piano campagna e della


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distribuzione delle diversi litotipi che costituiscono il sottosuolo ed il corpo arginale

stesso;

2. La griglia bi- o tri-dimensionale dovrà discretizzare con precisione le geometrie di

interesse e risultare particolarmente fine nell'area di maggiore interesse, ovvero il

corpo arginale, specificatamente lungo i paramenti di monte e di valle;

3. individuazione delle condizioni al contorno: sulla base delle informazioni idrologiche

ed idrauliche raccolte (e/o fornite dal modello di deflusso nel corso d'acqua)

dovranno essere individuate le opportune condizioni al contorno per le simulazioni

di filtrazione. Particolare attenzione dovrà essere presa nello switching delle

condizioni da Neuman a Dirichlet e quindi a seepage-face sul paramento dell'argine

lato fiume in modo da poter simulare con rigorosità le condizioni in cui si trova

l'argine durante il passaggio dell'idrogramma di piena;

4. calibrazione del modello di filtrazione: il modello di filtrazione utilizzato dovrà

possedere tutte le caratteristiche descritte nel paragrafo. Il modello dovrà essere

calibrato utilizzando i dati di livello e pressione interstiziale forniti dal monitoraggio.

Al termine della fase di calibrazione il modello dovrà essere in grado di riprodurre

accuratamente le pressioni misurate nel corpo arginale e i livelli di falda nella

campagna circostante. La calibrazione sarà condotta nei confronti della conducibilità

idraulica, del coefficiente di immagazzinamento e delle curve di risalita capillare;

5. il modello dovrà essere validato su un numero sufficiente di eventi di piena,

confrontando la risposta modellistica con i dati forniti dal monitoraggio.

3.2.3 Modellazione fluviale

Le caratteristiche dell’idrogramma di piena in corrispondenza al tratto del rilevato arginale

interessato dalla problematica di sifonamento saranno acquisite dal modello a flussi

deflussi installato presso gli uffici della Protezione Civile per la gestione in tempo reale

degli eventi di piena.

L'output del modello di deflusso fluviale, in particolare l'andamento temporale del livello

idrico, costituirà uno degli input al modello di filtrazione. Dovrà essere pertanto sviluppato


48

un opportuno driver per la trasformazione dei risultati del modello superficiale nei file delle

condizioni al contorno variabili nel tempi in input al modello di filtrazione.

3.2.4 Calcolo del fattore di sicurezza al sifonamento e definizione delle soglie

di rischio

L'individuazione delle soglie di rischio di sifonamento verrà condotta per mezzo della

seguente procedura:

1. applicazione del modello di deflusso per diverse tipologie di eventi idrologici (tempo

di ritorno, ecc) con cui costruire una sorta di matrice degli idrogrammi di piena nel

tratto fluviale di interesse in relazione alle caratteristiche altezza la colmo, durata

della piena nel sua complesso e della fase di esaurimento;

2. applicazione del modello di filtrazione calibrato per la matrice degli eventi generata

al punto precedente;

3. calcolo del coefficiente di sicurezza al sifonamento del rilevato arginale (paramento

lato campagna e lato fluviale) per i diversi casi presi in considerazione;

individuazione della correlazione esistente tra coefficiente di sicurezza al

sifonamento e pressioni interstiziali/livello di falda;

4. individuazione di un numero opportuno di classi di rischio al sifonamento e

ripartizione degli eventi nelle diverse classi.

Sarà così disponibile uno strumento che, in relazione alla pressione interstiziale nel corpo

arginale e delle caratteristiche attese dell'evento di piena potrà restituire un grado di

allerta/preallarme in relazione al sifonamento arginale.

3.2.5 Valutazione in tempo reale del rischio di sifonamento arginale

Dovrà essere infine realizzato un interfacciamento/accoppiamento tra modello

idrodinamico dell’asta fluviale e il modello di filtrazione per la simulazione "in tempo reale"

del grado di rischio al sifonamento per eventi pluviometrici e di caratteristiche di pressione

interstiziale/livello di falda che appaiano particolarmente gravosi.


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In questi casi si dovrà prevedere l'applicazione specifica dapprima del modello di deflusso

in alveo e quindi di filtrazione sotterranea al fine di calcolare con un certo preavviso il

possibile rischio di sifonamento del rilevato arginale.

La successione

input modello di flusso in alveo → run del modello di deflusso in alveo → generazione del

risultato in termini di livelli idrometrici → generazione input modello di filtrazione → run

modello di filtrazione → calcolo del coeff. di sicurezza al sifonamento

dovrà essere automatizzata attraverso opportuni script e programmi di

supporto/interfacciamento sviluppati ad hoc.


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4. Indirizzi per la predisposizione del sistema di interfacciamento con la Protezione Civile per l’attivazione del sistema di allarme e di un sito internet per la consultazione in tempo reale.

4.1 Interfacciamento con la protezione civile

A seguito degli incontri svolti dalla Provincia con i rappresentanti della Protezione Civile

RER, dell’ARPA e S.T.B. è stato concordato di sviluppare un programma di collaborazione

in modo da utilizzare all’interno del “Sistema sperimentale di preallarme per il rischio di

collasso arginale lungo l’asta dei Fiumi Uniti” i dati derivati dal software installato presso la

Protezione Civile della Provincia di Ravenna per la gestione in tempo reale delle piene.

Per procedere secondo gli accordi le unità di analisi e archiviazione dati vengono ospitate

nei locali della Protezione Civile della Provincia di Ravenna.

4.2 Il software di analisi e generazione allarmi e pubblicazione

dati

Il software di analisi ha la funzione di decodificare i dati, controllare se sono superate le

soglie d’allarme impostate e di effettuare chiamate via rete GSM e via e-mail agli operatori

della protezione civile ed ad altri operatori preposti al controllo del territorio.

Oltre a controllare le soglie di allarme preallarme il software visualizza attraverso una

interfaccia grafica l’andamento dei valori misurati in ogni piezometro in modo da potere

avere il trend giornaliero e settimanale.

4.3 Sistema di allarme

Presso gli uffici preposti al controllo viene posto il sistema di analisi e controllo in tempo

reale (PC 1) che tramite impulsi sonori e visivi segnala i piezometri in eventuale allarme o

preallarme.


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4.4 Consultazione in tempo reale dei dati

Il programma di analisi e gestione dei dati si occupa inoltre di creare e aggiornare ad

intervalli di 30 min un sito web, accessibile solo mediante password da persone autorizzate

(ad esempio gli operatori della Protezione Civile), dal quale è possibile osservare

l’andamento dei dati misurati senza necessariamente essere di fronte al monitor nella sala

operativa nella quale sono collocati i PC 1 e 2. Il sito web non visualizza solamente i dati

relativi all’ultima giornata di misura ma mantiene i grafici relativi agli andamenti mensili

costruendo un archivio che rimane consultabile nel tempo.

5. Valore tecnico ed estetico delle opere La strumentazione da installare avrà caratteristiche di affidabilità e necessità di limitata

manutenzione, si predilige una struttura modulare per la componentistica elettronica e

sensoristica per facilitare le operazioni di manutenzione straordinaria e per prevedere

eventuali aggiornamenti. La strumentazione deve essere studiata per durare nel tempo e

prevedere anche la possibilità di utilizzo per altri scopi; ad esempio le centraline

potrebbero essere utilizzate per il collegamento ad altri sensori ambientali quali

temperatura, umidità, velocità del vento, pioggia e misura della radiazione solare.

Un altro aspetto importante è l’inserimento nel paesaggio delle opere da realizzarsi. Per

questo motivo è stato considerato il valore estetico delle opere “tecnologiche”, come

anche la tipologia dei materiali da utilizzare e la loro compatibilità ambientale e nei limiti

del possibile i colori e le forme.

PROVINCIA DI RAVENNA...Ambiente - Archeologia - Geologia - G.I.S. Tel. 338 4749026 – trasduttore...

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