Relazione Idrologica Integrativa - Provincia di Biella centrale idroelettrica... · Nella tabella...

PROVINCIA DI BIELLA REGIONE PIEMONTE

CENTRALINA IDROELETTRICA IN VALSESSERA, SUL TORRENTE DOLCA,

NUOVA CONCESSIONE DI DERIVAZIONE

Proponente:

“Lanificio Ermenegildo Zegna & Figli S.p.a.”

Via Roma n.99/100, 13835 Trivero (Biella).

S.I.A.

STUDIO DI IMPATTO AMBIENTALE (L.R. n. 40/98, Art. 4 –12)

RELAZIONE IDROLOGICA INTEGRATIVA Giugno 2013

SOMMARIO

1 PREMESSA 3

2 CARATTERISTICHE DEL BACINO IDROGRAFICO 3

3 CALCOLO DEI DEFLUSSI MEDI MENSILI E ANNUALI 5

4 CURVA DI DURATA DELLE PORTATE 6

5 CALCOLO DELLE PORTATE MEDIE CON LA CURVA DI DURATA DELLE PORTATE 7

6 CALCOLO DELLE PORTATE DI MASSIMA PIENA 10

7 CALCOLO DEL DEFLUSSO MINIMO VITALE 12

8 PORTATE DERIVABILI E PORTATE DERIVATE 12

9 VERIFICHE IDRAULICHE 14

IMPIANTI IDROELETTRICI - TORRENTE DOLCA Soggetto proponente : “Lanificio Ermenegildo Zegna & Figli S.p.a.”, Trivero (Biella).

3

1 PREMESSA L’analisi del progetto che ha fatto seguito agli esiti della Conferenza dei Servizi e alla conseguente richiesta di chiarimenti e integrazioni formulata dalla Provincia di Biella in data 18.03.2013, ha suggerito di formulare una nuova proposta proposta progettuale relativamente alla posizione dell’opera di presa. La nuova soluzione prevede lo spostamento dell’opera di derivazione a valle del ponte sulla strada forestale e di abbandonare la precedente proposta che prevedeva la sua realizzazione poco a valle della confluenza con il rio Cusogna. Dal punto di vista dell’analisi idrologica la variante di progetto influisce sulla definizione delle portate di progetto in quanto, seppure di poco, variano i parametri morfometrici del bacino di alimentazione, con particolare riferimento a:

� dimensioni del bacino � quota sezione di chiusura � lunghezza dell’asta principale

Nella presente Relazione Integrativa saranno quindi ricalcolate le portate naturali e le grandezze ad esse correlate (DMV, Portate derivate) e le portate di massima piena.

2 Caratteristiche del bacino idrografico Il bacino del torrente Dolca presenta una forma circa trapezoidale allungata in direzione W-E lungo il cui lato occidentale si collocano le vette più elevate che ne definiscono lo spartiacque: Punta del Mauro (2506 m s.l.m.) Cima di Bo (2556 m s.l.m.) Punta del Talamone (2494 m s.l.m.) Punta Raja delle Marmotte (2221 m s.l.m.) Punta Corteis (2243 m s.l.m.) Il pattern idrografico presenta una geometria piuttosto regolare definita da due allineamenti principali che individuano evidentemente lo stretto controllo strutturale esercitato dagli assetti geologici e tettonici dell’area. In particolare, in questo settore, il tracciato del Dolca si sviluppa inizialmente in direzione SW-NE fino a circa 1500 m s.l.m., a valle della località Alpe Camera per poi piegare bruscamente in direzione SW-NE fino alla zona della Alpe Valle di Lavaggi, a valle della quale la direzione cambia nuovamente sull’allineamento NW-SE. La testata della valle del Dolca, in particolare nel settore compreso tra l’allineamento Punta del Mauro-Punta Raja delle Marmotte, è caratterizzato dalla presenza, al piede delle pareti rocciose che definiscono la cresta da estese superfici coperte da falde di detrito, frequenti sono anche gli affioramenti rocciosi. Alle quote inferiori invece le coperture quaternarie, rappresentate da terreni di origine glaciale spesso rimaneggiati ad opera della gravità e degli agenti climatici, sono invece molto diffuse e


4

tendono ad obliterare il substrato roccioso sottostante che affiora con continuità solo in corrispondenza delle principali incisioni. Anche l’alveo del Dolca si sviluppa spesso su materiali di origine torrentizia costituiti da ghiaie, ciottoli e blocchi con sabbie, soprattutto nei frequenti tratti in cui la pendenza si addolcisce. Il progetto prevede la realizzazione di un’opera di derivazione lungo l’alveo del torrente Dolca a valle del ponte della strada forestale, in prossimità dell’Alpe Piana di Lavaggi, ad una quota di 1097 m s.l.m. I parametri morfometrici principali del bacino alla sezione di chiusura corrispondente con quella di derivazione sono i seguenti:

S L Qmax Qs Qm km2 km m s.l.m. m s.l.m. m s.l.m.

12.29 4.36 2556 1097 1702

dove: S = Superficie del bacino L= Lunghezza dell’asta principale incanalata Qmax = Quota massima del bacino Qs = Quota della sezione di chiusura Qm = Quota media del bacino

Estratto CTR con dettaglio punto di chiusura del bacino idrografico.


5

3 Calcolo dei deflussi medi mensili e annuali Sulla base dei dati pluviometrici sopra riassunti e delle caratteristiche morfometriche principali dei diversi bacini oggetto di analisi sono stati calcolati i valori dei deflussi medi mensili prevedibili. In assenza di dati idrometrici si è proceduto mediante metodi di misura di tipo indiretto volti a ricostruire le serie idrologiche facendo riferimento agli afflussi meteorici. Seguendo anche le indicazioni contenute nel Piano di Tutela delle Acque (PTA) la ricostruzione delle serie idrologiche medie mensili è stata eseguita utilizzando le formule di regionalizzazione (formule SIMPO) sviluppate da H.C. Hydrodataconsult (1980-81) per l’intero bacino del Po e riferite alla “Zona A” o zona alpina. Le formule, ottenute mediante modelli statistici a regressione multipla per ricercare le leggi di dipendenza delle portate da fattori fisico-climatici, calibrate sulla base dei risultati dell’analisi sui dati storico-statistici, consentono di determinare i valori caratteristici per qualsiasi sezione del reticolo idrografico del bacino padano, noti i dati fisico-climatici di base. Tale procedura fornisce le espressioni per il calcolo dei contributi specifici di portata riferiti ai valori caratteristici del deflusso (portata media annua, portate medie mensili e valori della scala di durata delle portate), collegando tali valori di portata alle principali grandezze del bacino idrografico (superficie, altitudine media e afflusso medio annuo. Nella tabella seguente si riportano gli algoritmi proposti per il calcolo delle portate specifiche medie mensili:

dove: Hm = altitudine media del bacino idrografico Qmeda = portata media specifica (l/s*km2) calcolata con il metodo suggerito dallo standard SIMPO Qmeda = 0.0086 * Hm + 0.03416 * A – 24.5694 con : A = precipitazione media annua I risultati ottenuti per il bacino di interesse sono riassunti nella seguente tabella:


6

Qs Qmedia Mese l/s*km2 l/s

Gennaio 22.42 275.49 Febbraio 22.65 278.34

Marzo 29.09 357.53 Aprile 57.39 705.36

Maggio 91.65 1126.38 Giugno 100.51 1235.22 Luglio 66.91 822.29 Agosto 51.81 636.77

Settembre 56.23 691.06 Ottobre 59.33 729.22

Novembre 56.97 700.12 Dicembre 30.70 377.35

ANNO 53.80 661.26

Qs = Portata media specifica Qmedia = Portata media mensile

4 Curva di durata delle portate La valutazione dei deflussi medi mensili, per la sua natura di media statistica, non può tenere conto delle distribuzioni giornaliere delle precipitazioni e delle portate di torrenti che presentano regimi molto influenzati da quelli delle precipitazioni e, quindi, molto sensibili ai periodi di scarsi afflussi meteorici e alle piogge brevi e intense. Un utile strumento di verifica può essere costituito dall’elaborazione delle curve di durata delle portate che, in assenza di dati idrometrici giornalieri, possono essere elaborate con l’ausilio di procedure di regionalizzazione definite dallo standard SIMPO, basate sugli afflussi medi annui dell’areale di riferimento. Le curve di durata forniscono il numero medio di giorni all’anno in cui una certa portata può essere superata e possono essere interpretate come una distribuzione di probabilità. Gli algoritmi proposti dallo standard SIMPO sono i seguenti:

Le curve sono elaborate sulla base del calcolo delle portate riferite a 10, 91, 182, 274 e 355 giorni, corrispondenti rispettivamente al 3%, 25%, 50% , 75%, 97 % dell’anno e definiscono la probabilità statistica di superamento delle portate.


7

Nella tabella seguente si riportano i dati di calcolo che hanno portato alla costruzione della curva di durata:

Portata specifica

Portata

l/s*kmq l/s

q10 205.28 2523

q91 65.28 802

q182 30.63 376

q274 18.44 227

q355 12.31 151

Curva di durata delle portate del torrente DolcaSezione Opera di Presa

376227 151

802

2523

0100200300400500600700800900

1000110012001300140015001600170018001900200021002200230024002500260027002800

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360

giorni

po

rtat

a (l/

s)

5 Calcolo delle portate medie con la curva di durata delle portate

Considerati gli scopi per i quali viene eseguito il presente studio si è ritenuto opportuno affinare la procedura di calcolo delle portate medie dei corsi d’acqua oggetto di prelievo, utilizzando i dati ricavabili dall’elaborazione delle curve di durata delle portate. In questo modo risulta possibile verificare l’effettiva distribuzione dei deflussi idrici nel corso del periodo 365 giorni (anno solare). Le curve di durata vengono costruite utilizzando le formule SIMPO che consentono di determinare la posizione di cinque punti sul grafico (q10, q91, q182, q274, q355). Al fine di ottenere una serie di dati significativi relativi a periodi di breve durata sono state calcolate le equazioni delle quattro rette che definiscono la curva e quindi elaborati i valori relativi a durate medie di circa 10 giorni (q10, q20, q30 etc.).


8

Per gli intervalli considerati sono stati quindi calcolati i valori medi delle portate. Il calcolo della portata media annua è stato eseguito come media pesata dei valori relativi ai diversi intervalli temporali considerati secondo la seguente equazione:

dt

dtqnQmedia

ΣΣ= *

con: Qmedia = Portata media annua qn = Portata media nell’intervallo dt dt = Intervallo di tempo considerato Σdt = Sommatoria delle scansioni temporali adottate (= 365 giorni) Il dato puramente teorico relativo alla q0, utile per il calcolo dei valori di portata media tra q0 e q10, deriva dall’estrapolazione del primo tratto di curva (q10-q91), mentre il dato relativo alla q365 deriva dall’estrapolazione della curva q274-q355. Nella tabella seguente si riportano i risultati dell’elaborazione:


9

durata qistantanea

gg l/s 0 2734 10 2522 20 2310 30 2097 40 1885 50 1672 60 1460 70 1247 80 1035 91 802 100 760 110 713 120 667 130 620 140 573 150 526 160 479 170 433 182 376 190 363 200 347 210 331 220 315 230 298 240 282 250 266 260 249 274 227 280 221 290 212 300 202 310 193 320 184 330 175 340 165 350 156 355 151 365 142

Portata media : 705 l/s *

*) il calcolo della portata media attraverso l’interpolazione delle curve di durata porta a valori di portata media annua leggermente superiori rispetto a quelli calcolati sulla base delle medie mensili.


10

6 Calcolo delle portate di massima piena Si omette di seguito la trattazione teorica per la quale si fa riferimento alla Relazione Idrologica, si riporta tuttavia il dettaglio della Cella PAI prescelta per i calcoli, in quanto rappresentativa dell’areale e cautelativa rispetto a quelle adiacenti.

Estratto cartografia cella di riferimento

Allegato 3 - Distribuzione spaziale delle precipitazioni intense -

Il calcolo è stato eseguito soltanto in corrispondenza della sezione relativa alla nuova presa in quanto non sono previste modifiche rispetto alla sezione di chiusura sull’edificio centrale/rilascio.


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SEZIONE OPERA DI PRESA

S 12.28 [Km2] Superficie Bacino Tempo di Corrivazione

L 4.36 [Km] Lunghezza asta principale [ore]

Hm 1698 [m] Altezza media del Bacino s.l.m.m. 1.05

Ho 1097 [m] Quota della sez. di chiusura s.l.m.m.

h(t) = massima precipitazione in mm al tempo t

t = tempo di progetto (ore) = tempo di corrivazioneCurva di probabilità pluviometrica a = fattore della curva relativo ad un determitato Tr

n = esponente della curva relativo ad un determinato Tr Tr = tempo di ritorno (20-100-200 anni)

Cella Coord. Est UTM Coord. Nord UTM a Tr 20 n Tr 20 a Tr 100 n Tr 100 a Tr 200 n Tr 200

BK69 425000 5063000 50.69 0.512 64.27 0.51 70.12 0.509

Tr h(t) h(t) = massima precipitazione in mm al tempo t

20 51.93 t = tempo di progetto (ore) = tempo di corrivazione [ore] 1.05

100 65.83 Tr = tempo di ritorno

200 71.82

Q c portata al colmo

dove c 0.8 coefficiente di deflusso

h (t) massima precipitazione in mm al tempo t (vedi punto prec.)

S 12.28 [Km2] Superficie Bacino

T c 1.05 [ore] Tempo di corrivazione

Tr Q c [mc/sec] Tr = tempo di ritorno [anni]

20 135.295

100 171.525

200 187.129

DATI MORFOMETRICI BACINO IDROGRAFICO DATI RISULTANTI

TEMPO DI CORRIVAZIONE (Giandotti)

PREVISIONE QUANTITATIVA DELLE PIOGGE INTENSE

FORMULA

)(8,0

5,14

HoHm

LSTc

−+=

DATI CELLA DELLA GRIGLIA DI DISCRETIZZAZIONE DELLE PIOGGE INTENSE(Cfr. Allegato n.3 della Direttiva n.2 PAI dell'Autorità di Bacino del Fiume PO)

nt ath =)(

MASSIMA PRECIPITAZIONE PROBABILE

PORTATE DI MASSIMA PIENA

FORMULA del METODO RAZIONALE

RISULTATI

c

tc T

SchQ )(278.0=

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PORTATA MASSIMA PIENA + TRASPORTO SOLIDO (20%)

Portata di massima piena + trasporto solido (20%) Tempo di ritorno

20 anni 100 anni 200 anni 162.35 m3/s 205.83 m3/s 224.55 m3/s


12

7 CALCOLO DEL DEFLUSSO MINIMO VITALE

Nella tabella seguente si riportano i dati idrologici e climatologici principali assunti come riferimento:

S A H km2 mm m s.l.m.

12.28 1867 1698 dove:

S = superficie del bacino sottesa alla sezione del corpo idrico A = afflusso meteorico medio annuo H = quota media del bacino riferita alla sezione di chiusura

Per il valore di A è stato utilizzato quello riferito all’analisi pluviometrica di cui al relativo capitolo. I valori degli altri parametri di calcolo riferiti al bacino del torrente Dolca e alla sezione di presa oggetto del presente lavoro si riportano nella seguente tabella:

k qmeda l/s*km2 M A N

0.13 53.84 0.90 1.00 1.3

I valori di DMV che ne derivano sono i seguenti:

DMV base 77.42

DMV idrologico 86.03 DMV ambientale 100.65

8 PORTATE DERIVABILI E PORTATE DERIVATE Come meglio dettagliato nella Relazione Tecnica è stata definita la dimensione del manufatto modulatore del rilascio in modo tale da ottenere una geometria che consentisse di ottenere una curva di rilascio il più possibile coincidente con quella teorica calcolata nei capitoli precedenti applicando la seguente formula: Qr = DMV ambientale + 15% (Qt – DMV ambientale)

Nella tabella riassuntiva che segue si rappresenta il regime di prelievo di progetto e sono evidenziati i regimi di rilascio teorici e quelli effettivi derivanti dall’analisi idraulica dello stramazzo modulatore; il confronto tra la curva teorica e quella effettiva di rilascio, rappresentata anche in forma grafica, evidenzia che la soluzione tecnica proposta consente di ottenere un “fitting” quasi perfetto.


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durata Portata naturale

Portata media DMV

DMV Modulato Teorico

Rilascio Effettivo periodo Portata

Derivata Portata

Rilasciata Volume

rilasciato Volume derivato

Volume naturale

di deflusso gg l/s l/s l/s l/s l/s gg l/s l l l l 0 2734

10 2522 2628 100.65 476 1638 10 990 1638 1415391840 855360000 2270751840

20 2310 2416 100.65 445 1426 10 990 1426 1231852320 855360000 2087212320

30 2097 2203 100.65 413 1213 10 990 1213 1048312800 855360000 1903672800

40 1885 1991 100.65 381 1001 10 990 1001 864773280 855360000 1720133280

50 1672 1778 100.65 350 788 10 990 788 681233760 855360000 1536593760

60 1460 1566 100.65 318 576 10 990 576 497694240 855360000 1353054240

70 1247 1354 100.65 286 364 10 990 364 314154720 855360000 1169514720

80 1035 1141 100.65 255 214 10 928 214 184593600 801381600 985975200

91 802 802 100.65 204 204 11 598 204 193889678 568626601 762516279

100 760 781 100.65 201 198 9 583 198 153785952 453714398 607500350

110 713 737 100.65 194 191 10 546 191 164891808 471694320 636586128

120 667 690 100.65 187 184 10 506 184 158910336 437239728 596150064

130 620 643 100.65 180 177 10 466 177 152928864 402785136 555714000

140 573 596 100.65 173 170 10 426 170 146947392 368330544 515277936

150 526 550 100.65 166 163 10 386 163 140965920 333875952 474841872

160 479 503 100.65 159 156 10 347 156 134984448 299421360 434405808

170 433 456 100.65 152 149 10 307 149 129002976 264966768 393969744

182 376 376 100.65 141 141 12 235 141 146196058 244040740 390236797

190 363 370 100.65 140 139 8 231 139 96322176 159334318 255656494

200 347 355 100.65 137 137 10 218 137 118618560 188291952 306910512

210 331 339 100.65 135 135 10 204 135 116834400 176009328 292843728

220 315 323 100.65 133 133 10 189 133 115050240 163726704 278776944

230 298 306 100.65 130 131 10 175 131 113266080 151444080 264710160

240 282 290 100.65 128 129 10 161 129 111481920 139161456 250643376

250 266 274 100.65 125 127 10 147 127 109697760 126878832 236576592

260 249 258 100.65 123 125 10 133 125 107913600 114596208 222509808

274 227 227 100.65 118 122 14 105 122 147582086 126513999 274096086

280 221 224 100.65 118 121 6 102 121 62979379 53048028 116027407

290 212 216 100.65 117 121 10 96 121 104219136 82741392 186960528

300 202 207 100.65 115 120 10 87 120 103472640 75458736 178931376

310 193 198 100.65 114 119 10 79 119 102726144 68176080 170902224

320 184 189 100.65 113 118 10 70 118 101979648 60893424 162873072

330 175 179 100.65 111 117 10 62 117 101233152 53610768 154843920

340 165 170 100.65 110 116 10 54 116 100486656 46328112 146814768

350 156 161 100.65 109 115 10 45 115 99740160 39045456 138785616

355 151 154 100.65 107 115 5 39 115 49683456 16698420 66381876

365 142 147 100.65 106 114 10 33 114 98620416 28121472 126741888

9722417602 12503675912 22226093513

Media rilasciata

Media derivata Media

308 396 705


14

Torrente DolcaSintesi Idrologica (DMV modulato 15%)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Portata naturale DMV Teorico Portata Derivata Portata Rilasciata

Portata media derivata Portata massima derivata Rilascio effettivo medio l/s l/s l/s

396 990 308

9 VERIFICHE IDRAULICHE Le verifiche idrauliche relative alle portate di massima piena con tempo di ritorno 200 anni (+ trasporto solido) sono state eseguite in condizioni di moto permanente con riferimento alla situazione attuale e a quella di progetto. Si rimanda per la trattazione specifica all’elaborato Studio di Compatibilità con il dissesto lineare EeL – torrente Dolca, che è parte della presente documentazione integrativa. Omegna, Giugno 2013

Dott. Geol. CORRADO CASELLI

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