TESTATA RELAZIONE IDRAULICA FIUMICELLO · Autorità di Bacino Regionale Sinistra Sele PORTA VELIA...

AUTORITÀ DI BACINO REGIONALE SINISTRA SELE

Via A. Sabatini, 3 – 84121 Salerno Tel. 089/236922 - Fax 089/2582774

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BACINO IDROGRAFICO DEL TORRENTE FIUMICELLO RELAZIONE IDRAULICA

PIANO STRALCIO PER L’ASSETTO IDROGEOLOGICO - AGGIOR NAMENTO (2012) RISCHIO IDRAULICO

Segreteria Tecnica Operativa AREA TECNICA AREA AMMINISTRATIVA - Ing. Manlio Mugnani - Dott. Vincenzo Liguori - Ing. Elisabetta Romano - Dott. comm. Angelo Padovano - Ing. Massimo Verrone - Arch. Vincenzo Andreola - Arch. Carlo Banco - Arch. Antonio Tedesco - Geol. Saverio Maietta - Geom. Giuseppe Taddeo

Consulente Specialistico - Ing. Raffaella Napoli Supporto Specialistico - Ing. Claudia Musella - Ing. Claudia Palma

Il Responsabile del Procedimento - Ing. Raffaele Doto

Consulente Scientifico - Prof. ing. Domenico Pianese - Prof. geol. Domenico Guida

Data: Marzo 2012 Il Commissario Straordinario Avv. Luigi Stefano Sorvino

Autorità di Bacino

Regionale Sinistra Sele

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Piano Stralcio per l’Assetto Idrogeologico –

Aggiornamento – Rischio Idraulico

Indice

I

1. PREMESSA .....................................................................................................1

1.1 Inquadramento territoriale ......................... .......................................1

1.1.1 I limiti dell’Autorità di Bacino Regionale Sinistra Sele................1

1.1.2 Il Bacino del torrente Fiumicello ................................................2

1.1.3 Problematiche idrauliche del bacino del torrente Fiumicello......2

1.2 Attività svolte nel presente studio................ ....................................3

2. DEFINIZIONE DELLA GEOMETRIA DELL ’ALVEO ....................................................5

2.1 Generalità ......................................... ..................................................5

2.1.1 Criteri generali per l’identificazione e la localizzazione delle

sezioni trasversali. ...............................................................................5

2.1.2 Risultanze della campagna di rilievi cartografici e topografici...7

3. STUDIO IDRAULICO .........................................................................................9

3.1 Schema idraulico di riferimento .................... ...................................9

3.2 Portate di piena ................................... ...............................................9

3.3 Modelli di calcolo utilizzati ...................... ........................................11

3.3.1 Generalità 11

3.3.2 Studio idraulico in moto permanente. ......................................12

3.3.2.1 Valori del coefficiente di scabrezza................................13

3.3.2.2 Condizioni al contorno ...................................................16

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Indice

II

3.3.2.3 Delimitazione delle aree inondabili.................................17

3.4 Risultati dello studio idraulico................... .....................................18

4. DEFINIZIONE DELLA PERICOLOSITÀ .................................................................20

4.1 La regione fluviale ................................ ...........................................20

4.2 Le fasce di pertinenza fluviale .................... ....................................22

4.3 Le fasce di pertinenza fluviale nel bacino del torr ente Fiumicello

24

5. CONCLUSIONI ..........................................................................................25

6. APPENDICE 1 – MODELLO IDRAULICO DI MOTO PERMANENTE ...........................28

6.1 Premessa........................................... ...............................................28

6.2 Equazioni di base e schema risolutivo .............. ............................29

6.3 Procedura di calcolo............................... .........................................32

6.4 Caratterizzazione idraulica delle sezioni di calcol o ......................33

6.5 Cambiamenti del regime della corrente .............. ...........................34

6.6 Valutazione degli effetti delle pile dei ponti..... ..............................35

6.7 Condizioni al contorno ............................. .......................................38

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1

1. PREMESSA

1.1 Inquadramento territoriale

1.1.1 I limiti dell’Autorità di Bacino Regionale Si nistra Sele

Il territorio di pertinenza dell’Autorità di Bacino Sinistra Sele della

Regione Campania è delimitato:

− a Nord - Ovest dalla sponda destra del fiume Capodifiume nel comune di

Capaccio. A Nord – Nord Est, confina con l'Autorità di bacino interregionale

del Sele, seguendo una linea ideale che unisce gli spartiacque morfologici

costituiti dai rilievi montuosi del Monte Soprano (1083 m s.l.m.m.), del Monte

Chianello (1314 m s.l.m.m.), del Monte Falascoso (1494 m s.l.m.m.) del

Monte Cervati (1899 m s.l.m.m.), Monte Forcella (1192 m s.l.m.m.), Monte

Juncaro (1221 m s.l.m.m.).

− sul lato sud confina con l'Appennino Lucano, che rappresenta la linea di

demarcazione tra le provincie di Salerno e Potenza.

− il lato Ovest è rappresentato dalla fascia costiera compresa tra il tratto sud

del golfo di Salerno, comprendente il litorale Paestum-Capaccio e quello di

Policastro, fino al tratto sud del litorale di Sapri, al confine con la regione

Basilicata.

I punti estremi sono rappresentati da "Punta degli Infreschi", "Capo

Palinuro" e "Punta Licosa".

Sotto il profilo amministrativo, L’autorità di Bacino comprende:

− sessantaquattro comuni della provincia di Salerno;

− cinque Comunità Montane (Calore salernitano, Alento - Monte Stella,

Gelbison - Cervati, Lambro e Mingardo, Bussento);

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− due Consorzi di Bonifica (Sinistra Sele e Velia).

1.1.2 Il Bacino del torrente Fiumicello

Il torrente Fiumicello nasce alle pendici del Monte Turmine nei pressi

dell’antica località Rodio e si caratterizza per avere un alveo inciso per l’intera

lunghezza a meno del tratto fociale. Lungo il torrente Fiumicello non si

riscontrano significative presenza antropiche a meno degli attraversamenti

ferroviari posti nel tratto terminale.

1.1.3 Problematiche idrauliche del bacino del torre nte Fiumicello

Allo stato attuale l’Autorità di Bacino è in possesso di una serie di dati di

base, in parte raccolti nell’ambito della redazione del PAI – Rischio Alluvioni, in

parte nel corso dello svolgimento delle attività proprie della stessa Autorità.

Tali dati sono stati attentamente esaminati al fine di definire lo stato

conoscitivo circa la pericolosità idraulica esistente nel bacino del torrente

Fiumicello.

In particolare, sono stati esaminati:

1. i dati relativi agli allagamenti verificatisi nel passato ed ai conseguenti danni

subiti nelle aree limitrofe al corso d’acqua;

2. le informazioni riguardanti le attuali destinazioni di uso del territorio,

soprattutto nelle aree soggette a periodici allagamenti;

3. lo studio idrologico redatto nell’ambito del PAI e finalizzato alla definizione

delle portate di piena lungo il corso d’acqua;

4. i dati cartografici e topografici utilizzati nel PAI per la definizione delle aree a

differenti livelli di pericolosità e di rischio idraulico;

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5. le carte delle fasce fluviali e del rischio idraulico redatte nell’ambito del PAI.

L’esame di quanto descritto ha evidenziato, come peraltro già fatto

nell’ambito del PAI, che le aree a maggiore pericolosità idraulica riguardano in

prevalenza il tratto fociale ivi inclusi i tratti a ridosso degli attraversamenti

ferroviari esistenti. Tale condizione è peraltro confermata dagli eventi alluvionali

verificatosi nel passato, non ultimo quello molto gravoso del dicembre 2008,

che ha interessato la sede ferroviaria e la galleria della tratta verso nord posta

in destra idraulica del torrente.

Questa situazione rappresenta certamente una delle più importanti

emergenze idrogeologiche del Cilento in quanto investe la principale via di

collegamento ferroviario esistente tra la Calabria ed il resto dell’Italia.

1.2 Attività svolte nel presente studio

Nella presente relazione saranno affrontate le problematiche inerenti

l’aggiornamento della carta della pericolosità idraulica relativamente all’asta

principale del torrente Fiumicello.

Nei paragrafi che seguono sono descritte in dettaglio le attività

sviluppate, ed in particolare:

1. la definizione della geometria d’alveo e delle aree ad esso limitrofe;

2. lo studio idraulico sviluppato per le aree di interesse;

3. la delimitazione delle aree inondabili

4. la definizione della pericolosità idraulica e quindi delle fasce di pertinenza

fluviale

Nel capitolo 3.4 sono commentati i risultati dello studio idraulico.

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Tali risultati sono inoltre riportati graficamente nelle tavole:

- Carta delle aree inondabili;

- Carta delle fasce fluviali.

Nell’Appendice 1 viene descritto il modello di moto permanente

monodimensionale utilizzato. Per lo studio idrologico alla base dello studio

idraulico qui descritto, si rimanda alla relativa Relazione specialistica.

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2. DEFINIZIONE DELLA GEOMETRIA DELL ’ALVEO

2.1 Generalità

Come detto in premessa, il tratto del torrente Fiumicello di interesse si

estende per circa 4 km a monte della foce.

Relativamente a tale ambito territoriale, è stata effettuata una campagna

di rilievi cartografici e topografici mirata alla definizione della geometria

dell’alveo e delle aree ad esso limitrofe. Di seguito si forniscono i criteri per la

realizzazione di tale campagna e se ne descrivono sinteticamente i risultati,

rimandando per il dettaglio agli elaborati specifici.

2.1.1 Criteri generali per l’identificazione e la l ocalizzazione delle sezioni

trasversali.

Il numero e la localizzazione delle sezioni trasversali in un corso d’acqua

per la modellazione del moto della corrente dipende dallo scopo dello studio e

dalle caratteristiche dello stesso corso d'acqua.

Occorrono, ad esempio, un numero maggiore di sezioni per unità di

lunghezza, per descrivere, con un medesimo grado di accuratezza, i profili idrici

in piccoli corsi d’acqua o corsi d’acqua con elevate pendenze che in quelli che

presentano una minore variabilità nelle caratteristiche geometriche.

D’altro canto il numero di sezioni non può essere troppo elevato perché

ad esso sono proporzionali gli oneri di calcolo del modello oltre, naturalmente, i

costi di rilievo topografico quando le stesse sono rilevate direttamente in situ.

Un criterio, proposto nella letteratura tecnico-scientifica, suggerisce un

limite superiore alla distanza tra due sezioni consecutive in relazione alla

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pendenza di fondo. La lunghezza del tratto tra due sezioni consecutive non

dovrebbe, ad esempio, essere superiore a 1 km per corsi d’acqua molto regolari

con pendenze inferiori al 3/1000; non superiore a 500 m per corsi d’acqua con

pendenze dell’ordine del 4-5/1000; 200÷300 m per pendenze maggiori.

Nella localizzazione delle sezioni è, inoltre, opportuno anche tener conto

della tecnica di risoluzione delle equazioni che governano il moto della corrente.

Infatti due sezioni adiacenti definiscono sia un tratto nel fiume sia un passo

nella procedura computazionale di integrazione delle equazioni. Quando, ad

esempio, si procede all’integrazione per differenze finite da valle verso monte,

come per le correnti subcritiche, le condizioni idrometriche nella sezione a

monte del tratto sono calcolate a partire da quelle note nella sezione di valle.

Tale procedura, richiede quindi, per ottenere un’accurata valutazione dei

caratteri idrometrici della corrente, che le variazioni delle grandezze siano

limitate.

Per determinare il numero e individuare la posizione delle sezioni

trasversali da rilevare, si è fatto riferimento ai seguenti criteri:

- che siano perpendicolari al corso d’acqua;

- che siano posizionate in corrispondenza di punti dove si verificano

significative variazioni delle morfologia della valle, della scabrezza o della

pendenza;

- che ve ne siano almeno una all'inizio e una alla fine nei tratti arginati o con

sistemazioni;

- che ve ne siano almeno tre in corrispondenza di ponti e strutture

idrauliche: una immediatamente a monte, una immediatamente a valle ed

un’intermedia descrivente la struttura;

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- che ve ne sia almeno una in tutte quelle sezioni che possano risultare

idraulicamente di controllo;

- che ve ne siano immediatamente a monte e a valle di confluenze dove

risultano variazioni di portata.

2.1.2 Risultanze della campagna di rilievi cartogra fici e topografici.

Lungo il tratto oggetto di studio è stata realizzata una cartografia alla

scala 1:2000 (ottenuta da un volo effettuato ad 8.000 m s.l.m.m. di quota) ed è

stata effettuata una campagna di rilievi topografici a terra finalizzata a rilevare

tutte le sezioni idraulicamente significative.

La campagna di rilievi è stata organizzata in maniera tale da ottenere il

minimo scarto possibile tra informazioni reperite a terra durante le battute

topografiche e informazioni derivanti dalla restituzione cartografica. Questa ha

comportato continui confronti e scambi di dati tra gli operatori di settore.

In particolare, nell’ambito della realizzazione della cartografia si è

provveduto ad un infittimento della rete di caposaldi IGM presenti in zona. A tali

caposaldi sono stati appoggiati i rilievi delle sezioni a terra, effettuate con

tecnologia GPS. Gli stessi rilievi sono stati successivamente utilizzati nella

restituzione cartografica per ottenere una maggiore precisione della stessa.

Il dettaglio sulla geometria delle aree di interesse così ottenuto, ha

consentito una migliore utilizzazione degli strumenti di calcolo di ingegneria

idraulica ed una conseguente maggiore precisione nella definizione delle aree

inondabili e delle fasce fluviali, compatibilmente con la scala di riferimento.

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In particolare, sono state rilevate 36 sezioni topografiche che

comprendono anche 3 attraversamenti.

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3. STUDIO IDRAULICO

3.1 Schema idraulico di riferimento

Ai fini della modellazione idraulica il torrente è stato suddiviso in 5 tronchi

idrologicamente omogenei

In ciascun tronco la portata è stata ritenuta costante e, cautelativamente,

pari a quella relativa alla sezione terminale dello stesso.

01Sezione di chiusura

sottobacino

T. Fiumicello

Bacino Foce

01

02 03

0405

Foce

Figura 1: Schema idraulico di riferimento

3.2 Portate di piena

Per il calcolo delle portate di piena, e come descritto in dettaglio nella

relazione idrologica, è stato effettuato un approfondimento allo studio redatto

nell’ambito del PAI – Rischio Alluvioni, utilizzando gli stessi criteri, cioè quelli

proposti nel “Rapporto VAPI Campania” del CNR – G.N.D.C.I.

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In particolare, è sembrato opportuno porre l’accento sulla peculiarità dei

bacini di interesse, che ha richiesto un approfondimento in termini di

valutazione delle caratteristiche di permeabilità. Questo passaggio è stato

ritenuto di fondamentale importanza visto l’obiettivo che ci si pone di definire in

via preliminare le opere di mitigazione del rischio per le aree di interesse.

A tal fine, i tecnici dell’Autortà di Bacino hanno provveduto, sotto la

supervisione ed il controllo del Responsabile Scientifico per gli aspetti geologici

e geomorfologici delle attività in oggetto, alla revisione della carta della

permeabilità. Tale revisione ha avuto come risultato la redazione di tre differenti

carte di base, definite rispetto a tre differenti livelli di permeabilità: “minima”,

“media”, “massima”.

I calcoli idrologici, sviluppati, come detto innanzi, utilizzando il metodo

VAPI, sono stati effettuati in corrispondenza dei valori di permeabilità relativi

alle tre ipotesi suddette.

Per il prosieguo dello studio si è ritenuto, di concerto con i Responsabili

Scientifici, di fare riferimento ai risultati ottenuti utilizzando come dati di base i

valori relativi al livello di permeabilità “media”.

Relativamente a tali valori sono state calcolate le portate m(Q) (valore

medio dei massimi annuali della portata al colmo) e le relative portate di piena

per preassegnati periodi di ritorno in corrispondenza di tutte le sezioni

idrologiche considerate nel bacino del torrente Fiumicello.

In definitiva, facendo riferimento alla schema idraulico in allegato, le

portate utilizzate sono quelle riportate nelle tabelle che seguono.

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Q30 Q100 Q300

Codice Portata

(m3/s)

1 43.41 58.71 71.53

2 68.85 93.11 113.43

3 83.01 112.27 136.77

4 106.55 144.10 175.54

5 106.73 144.34 175.85

Tabella 1: portate utilizzate nel calcolo idraulico torrente Fiumicello

3.3 Modelli di calcolo utilizzati

3.3.1 Generalità

La scelta dei modelli di calcolo da utilizzare per la definizione delle

condizioni di moto in alveo e la delimitazione delle aree inondabili è scaturita da

una serie di considerazioni, alcune di natura strettamente idraulica, altre legate

alle condizioni del corso d’acqua e delle aree ad esso limitrofe, attentamente

valutate nei numerosi sopralluoghi effettuati.

Fondamentalmente, note le aree storicamente inondate in passato, e nota

la morfologia dei luoghi e quindi le possibili aree di espansione naturale della

piena, sono state effettuate le seguenti considerazioni:

1. l’alveo del torrente Fiumicello nel tratto indagato è di tipo inciso e

caratterizzato da una pendenza media molto elevata;

2. la laminazione in alveo è praticamente nulla su lunghezze così brevi.

Per tutti i motivi sopra elencati si è ritenuto opportuno, per il torrente

Fiumicello fino alla foce, fare riferimento ad un modello di moto permanente

monodimensionale.

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3.3.2 Studio idraulico in moto permanente.

Lo studio idraulico in moto permanente ha dunque riguardato: il Torrente

Serrapotamo; il torrente Fiumicello da monte fino alla foce.

Tale studio è stato articolato essenzialmente in tre fasi:

1. caratterizzazione della geometria del corso d’acqua e della morfologia delle

aree limitrofe ad esso;

2. applicazione del modello idraulico per la simulazione del moto della corrente

in alveo e per la valutazione delle caratteristiche idrauliche di tale corrente in

corrispondenza delle portate stimate dallo studio idrologico (per T=30, 100 e

300 anni);

3. mappatura delle aree inondabili.

In relazione al punto 1 si è ampiamente discusso al capitolo 2.

Relativamente al punto 2 , è stato utilizzato un modello in cui il moto

lungo il corso d’acqua è stato schematizzato come monodimensionale, in

condizioni di regime permanente, con fondo fisso.

Tale modello è implementato nel codice di calcolo sviluppato dall’United

States Army Corps of Enginnering (USACE), Hydrological Engineering Center

(HEC) e denominato River Analysis System (RAS).

Il codice rappresenta l’ultima evoluzione di una lunga serie di codici della

famiglia HEC ed è espressamente dedicato al calcolo di profili idrici in alvei

naturali in condizioni di moto permanente e, nell’ultima versione, di moto vario.

La scelta è stata dettata principalmente dall’estrema affidabilità del

codice stesso, attestata dalle numerosissime applicazioni effettuate in tutto il

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mondo.

Alla scelta di HEC-RAS hanno, tuttavia, contribuito ulteriori

considerazioni. Prima fra tutte la larga disponibilità del codice nell’ambito dei

tecnici operanti nel settore dell’ingegneria idraulica, essenzialmente dovuta alla

sua natura “freeware”. Ciò garantisce la riproducibilità, e dunque la verificabilità,

delle elaborazioni presentate con evidenti vantaggi in termini non solo di

trasparenza, ma anche di confronto e approfondimento circa i risultati

conseguiti.

L’utilizzo di HEC-RAS ha consentito di determinare, sezione per sezione

e per le portate di piena con periodo di ritorno T=30, T=100 e T=300 anni, le

caratteristiche della corrente: livello idrico, condizioni di moto, diagramma delle

velocità, velocità media, ecc.

Per un maggiore dettaglio sulle caratteristiche del modello si rimanda

all’Appendice 1.

Per quanto attiene al punto 3 , una delle differenze basilari tra la

modellistica relativa al deflusso delle portate di piena negli alvei fluviali e quella

relativa ai processi di inondazione consiste nella diversa dimensionalità dei due

fenomeni, in quanto il fenomeno di inondazione richiede evidentemente una

descrizione bidimensionale. E’ talvolta possibile però un approccio di tipo

semplificato, quando il moto della corrente può essere schematizzato come

monodimensionale. Tale argomento sarà trattato al paragrafo 3.3.2.3 che

segue.

3.3.2.1 Valori del coefficiente di scabrezza.

Uno degli aspetti più delicati nell’applicazione di un modello è

certamente la definizione dei coefficienti di scabrezza da utilizzare.

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In questo caso specifico, non avendo a disposizione prelievi da alveo che

consentissero di definire tali coefficienti, anche se con formule approssimate, si

è fatto riferimento ai valori forniti dalla letteratura scientifica (cfr. tabella 3)

tenendo conto del tipo di fondo alveo e sponda che caratterizzano il torrente

Fiumicello.

n K

Descrizione del tipo di materiale Coefficiente di

Manning

(m-1/3

s)

Coefficiente di

Strickler

(m1/3

s-1

)

Sabbia fine 0.020 50

Sabbia e ghiaia 0.020 50

Ghiaia grossolana 0.025 40

Ciottoli e ghiaia 0.035 29

Argilla (coesiva) 0.025 40

Argilla friabile (coesiva) 0.025 40

Limo e ciottoli (coesivo) 0.030 33

Cotici erbosi 0.040 25

Talee - Arbusti 0.040 25

Copertura diffusa 0.040 25

Viminate - Graticciate 0.040 25

Ribalta viva 0.040 25

GabionMats 0.30m 0.030 33

Gabbioni 0.50m 0.030 33

Gabbioni 1.00m 0.030 33

RipRap ( Pietrame sciolto ) 0.040 25

Tabella 3: Coefficienti di scabrezza forniti dalla letteratura scientifica al variare del tipo di materiale

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Dai sopralluoghi in situ è emerso che il fondo del torrente è caratterizzato

da ghiaie molto grossolane miste a ghiaie di dimensioni minori mentre le

sponde sono fondamentalmente ricoperte da vegetazione, a tratti molto

rigogliosa, con presenza sia di arbusti che di piante ad alto fusto (vedi Figura 1).

Pertanto, tenendo conto dei valori riportati nella tabella 3, i coefficienti di

scabrezza di Manning da adottare sono per l’alveo compresi tra 0.025÷0.035

m-1/3s, mentre per le sponde 0.04 m-1/3s.

A vantaggio di sicurezza sono stati adottati:

− per l’alveo un coefficiente di Manning pari a 0.033 m-1/3s corrispondente ad

un coefficiente di Strickler pari a 30 m1/3s-1;

− per le aree latistanti il torrente un coefficiente di Manning pari 0.05 m-1/3s

corrispondente ad un coefficiente di Strickler pari a 20 m1/3s-1.

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Figura 1 – alveo del torrente Fiumicello nel tratto di interesse

3.3.2.2 Condizioni al contorno

Altro aspetto fondamentale nell’applicazione di un modello è

rappresentato dalla definizione delle condizioni al contorno. Queste si

distinguono in condizioni di tipo esterno e condizioni di tipo interno.

Torrente Fiumicello

Essendo la corrente lenta nel tratto terminale del corso d’acqua e veloce

nel tratto iniziale, è stato necessario assegnare una condizione al contorno a

valle e una a monte (che sono entrambe condizioni di tipo esterno).

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Per la condizione di valle (sbocco a mare), non si è tenuto conto della

possibile interazione con il moto ondoso, assumendo, in assenza di

informazioni più precise, un’altezza di set-up pari a 0 m s.l.m.m. D’altra parte si

è visto che una condizione al contorno a valle di 0.3, 0.5 s.l.m.m. determina lievi

variazioni nel profilo di corrente e al più per un tratto prossimo alla foce

Nella sezione di monte è stata invece imposta altezza di stato critico, che

è la più gravosa per correnti veloci.

3.3.2.3 Delimitazione delle aree inondabili

Come detto per caratterizzare il moto delle portate di piena in alveo, è in

genere sufficiente una descrizione di tipo monodimensionale, mentre il

fenomeno di inondazione richiederebbe in genere una descrizione

bidimensionale.

E’ tuttavia possibile a volte utilizzare una trattazione di tipo semplificato in

cui i due fenomeni vengono analizzati in momenti “successivi” ma facendo

riferimento sempre ad uno schema “monodimensionale”.

In una prima fase si determinano i livelli idrici nell’alveo con un modello

monodimensionale con impedimento di esondazione (cioè con estensione

verticale delle sponde della sezione), o meglio, utilizzando sezioni

opportunamente estese lateralmente (il che richiede ovviamente una

conoscenza approfondita dei possibili fenomeni di piena ed una mediante una

preliminare analisi della morfologia dei luoghi).

In una seconda fase si estendono le quote idriche alle aree circostanti

mediante considerazioni di tipo morfologico, utilizzando come dati topografici di

base le sezioni trasversali implementate nel modello idraulico e la cartografia

delle aree limitrofe al corso d’acqua.

Tale procedura fornisce risultati tanto più realistici quanto più i volumi

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esondabili risultano una frazione modesta dell’intero volume di piena e

comunque può essere ritenuta valida l’ipotesi di monodimensionalità del

fenomeno..

3.4 Risultati dello studio idraulico

I risultati dello studio idraulico, redatto secondo l’approccio descritto nei

paragrafi precedenti, sono sintetizzati nell’Allegato A alla presente relazione

In particolare, sono riportati:

1. profilo di corrente in forma grafica (grafico del tratto intero, grafico suddiviso

per tratti) - condizioni di moto permanente lungo tutto il tratto in esame (fino

alla foce), portate con periodo di ritorno di 30, 100 e 300 anni

2. profilo di corrente in forma tabellare (per tutte le sezioni naturali e tutti gli

attraversamenti) - condizioni di moto permanente lungo tutto il tratto in

esame (fino alla foce), portate con periodo di ritorno di 30, 100 e 300 anni

In particolare, per quanto riguarda i risultati in forma tabellare relativamente allo

studio in moto permanente vengono fornite, per t = 30, 100 e 300 anni, come

detto, due differenti tabelle:

• nella prima, relativa alle sezioni naturali ed eventuali opere idrauliche

trasversali in alveo (soglie, salti, briglie), sono riportati: N – Riferimento

planimetrico; N_HEC – Riferimento HEC RAS; L – distanza progressiva

dalla prima sezione di valle; QT - portata di calcolo; Yb – quota minima di

fondo; quota sponda destra; quota sponda sinistra; Yw – livello idrico

assoluto; Yc – livello di stato critico; H – carico totale; Jm – perdita di carico

unitaria media; Vm – velocità media nella sezione; A – area sezione bagnata;

B – larghezza in superficie; Fr – numero di Froude della sezione d’alveo.

• nella seconda, relativa agli attraversamenti, sono riportati: N – Riferimento

planimetrico; N_HEC – Riferimento HEC RAS; QT - portata di calcolo; quota

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intradosso; Yw – livello idrico assoluto; H – carico totale;franco rispetto

all’intradosso.

Ovviamente tutte le quote, i livelli idrici ed i carichi idraulici sono misurati

rispetto al livello 0.0 m s.l.m.m.

I risultati dello studio idraulico sono inoltre riportati nelle corrispondenti

Carte delle aree inondabili alla scala 1:2.000 e 1:5.000.

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4. DEFINIZIONE DELLA PERICOLOSITÀ

Una volta delimitate le aree inondabili con periodo di ritorno T = 30, 100,

300 anni, è stato possibile definire le zone a diversa pericolosità idraulica

secondo le definizioni standardizzate di seguito riportate.

4.1 La regione fluviale

La regione fluviale, cioè quella costituita dalle aree interessate dai

fenomeni idraulici e influenzata dalle caratteristiche naturalistiche-

paesaggistiche connesse al corso d’acqua, può essere articolata nelle seguenti

zone:

• alveo di piena ordinaria (Demanio Pubblico);

• alveo di piena standard;

• aree di espansione naturale della piena;

• aree ad elementi di interesse naturalistico, paesaggistico, storico, artistico

e archeologico.

Alveo di piena ordinaria

Si intende per alveo di piena ordinaria quella parte della regione fluviale

interessata dal deflusso idrico in condizioni di piena ordinaria (corrispondente

cioè ad un periodo di ritorno di 2¸5 anni). Nel caso di corsi d’acqua di pianura,

l’alveo di piena ordinaria coincide con la savenella; nel caso di alvei alluvionati,

esso coincide con il greto attivo, interessato dai canali effimeri in cui defluisce la

piena ordinaria.

Ai sensi dell’art. 822 del Codice Civile, l’alveo di piena ordinaria

appartiene al Demanio Pubblico.

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21

Alveo di piena standard

Si definisce alveo di piena standard la parte del fondo valle riservata al

libero deflusso di una piena di riferimento (piena standard). Esso non coincide

con l’alveo di esondazione, cioè con l’area che viene sommersa al passaggio di

una piena di riferimento, in quanto vengono escluse le aree sommerse che non

contribuiscono in modo significativo al deflusso della piena perché la corrente vi

assume tiranti idrici modesti e quindi velocità longitudinali trascurabili.

Il periodo di ritorno della piena di riferimento deve essere fissato tenendo

conto della particolare situazione all’esame.

L’alveo di piena deve essere delimitato sulla base della morfologia del

corso d’acqua e delle aree inondabili in base ad uno studio idraulico.

Nei corsi d’acqua incassati di pianura, l’alveo di piena sarà formato dalla

savenella, o alveo principale, in cui viene generalmente contenuta la piena

ordinaria, e dalle fasce di pertinenza nelle piane golenali.

Nei corsi d’acqua alluvionati pedemontani, l’alveo di piena viene assunto

come l’intero greto attivo, in cui la corrente di piena forma alvei più o meno

effimeri che possono spostarsi da una piena all’altra anche senza occupare

l’intera larghezza del greto.

La definizione dell’alveo di piena rappresenta uno strumento operativo di

base per la pianificazione delle aree inondabili. Nell’alveo di piena non potrà

essere infatti insediata alcuna struttura trasversale che ostacoli il deflusso delle

acque, ad eccezione delle opere di difesa idraulica, di utilizzo delle acque,

nonché di attraversamento.

Aree di espansione naturale della piena

Le aree di espansione naturale della piena vengono incluse nelle fasce di

pertinenza fluviale nel caso che esse esercitino un significativo effetto di

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laminazione. Ovviamente l’importanza dell’effetto di laminazione non può

essere valutata per la singola area, ma occorre tenere conto dell’insieme

complessivo di aree di espansione a monte del tratto fluviale di interesse.

Aree ad elementi di interesse naturalistico, paesag gistico, storico,

artistico ed archeologico

Tali aree comprendono la parte della regione fluviale appartenente alle

aree naturali protette (parchi e riserve naturali, nazionali e regionali) in base

all’art. 2 della legge 349/91 o a leggi regionali, o ad altre aree individuate nei

piani paesistici e nei piani di bacino.

4.2 Le fasce di pertinenza fluviale

Considerando l’importanza delle fasce fluviali per quanto attiene alla

ricaduta in termini urbanistici che ne scaturisce, la loro delimitazione è stata

effettuata in conformità con quanto verrà detto di seguito, ma facendo

attenzione, laddove possibile, a spostare i limiti che le definiscono su limiti fisici

(quali strade, scarpate, ecc.) facilmente riconoscibili in sito.

Per delimitare le fasce di pertinenza fluviale di un corso d’acqua bisogna

individuare:

• l’alveo di piena del corso d’acqua definito per una piena di riferimento,

definita “piena standard”;

• le aree di espansione naturale della piena, che esercitano un significativo

effetto di laminazione;

• le aree protette, di particolare valore naturalistico e ambientale.

In quanto segue, si considera come “piena standard” quella relativa ad

un periodo di ritorno di 100 anni, e si individuano tre fasce di pertinenza fluviale.

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La Fascia A coincide con l’alveo di piena, e assicura il libero deflusso

della piena standard, di norma assunta a base del dimensionamento delle

opere di difesa.

Si escludono dall’alveo di piena (fascia A) le aree in cui i tiranti idrici

siano modesti, in particolare inferiori ad 1 m, garantendo nel contempo il

trasporto di almeno l’80% della piena standard.

La Fascia B comprende le aree inondabili dalla piena standard,

eventualmente contenenti al loro interno sottofasce inondabili con periodo di

ritorno T< 100 anni. In particolare possono essere considerate tre sottofasce:

• la sottofascia B1 è quella compresa tra l’alveo di piena e la linea più

esterna tra la congiungente i punti in cui il livello d’acqua è pari a 30 cm

per piene con periodo di ritorno T=30 anni e la congiungente i punti in cui il

livello d’acqua è pari a 90 cm per piene con periodo di ritorno T=100 anni;

• la sottofascia B2 è quella compresa fra il limite della Fascia B1 e la

congiungente i punti in cui il livello d’acqua è pari a 30 cm per piene con

periodo di ritorno T=100 anni;

• la sottofascia B3 è quella compresa fra il limite della Fascia B2 e la

congiungente i punti in cui il livello d’acqua è pari a 0 cm (limite delle aree

inondabili) per piene con periodo di ritorno T=100 anni.

In tale fascia dovranno essere prese adeguate misure di salvaguardia

per le aree che producono un significativo effetto di laminazione (volume di

invaso non trascurabile).

La Fascia C è quella compresa tra il limite della sottofascia B3 e il limite

delle aree inondabili in riferimento a portate relative a periodo di ritorno di 300

anni oppure alla massima piena storica registrata.

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4.3 Le fasce di pertinenza fluviale nel bacino del torrente Fiumicello

Lungo il corso d’acqua, una volta definite le aree inondabili per T = 30,

100 e 300 anni, è stato possibile definire le fasce A e B e le sottofasce B1, B2 e

B3. I risultati sono riportati nelle relative Carte delle fasce fluviali .

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5. CONCLUSIONI

I risultati ottenuti dal modello idraulico e le conseguenti perimetrazioni

delle aree inondabili e delle aree a differente pericolosità idraulica consentono

di effettuare le seguenti considerazioni:

1. Le sezioni di deflusso del corso d’acqua sono sempre sufficienti al

transito della portata trentennale (Q30) e mediamente sufficienti al

transito delle altre portate considerate (Q100 e Q300);

2. le aree inondabili e le fasce fluviali interessano in maniera significativa le

aree comprese tra le sezioni 36 e 33, 24 e 22 (prevalentemente in destra

idraulica) e il tratto di foce;

3. la maggiore criticità si evidenzia tra le sezioni 10 e 14 dove è presente un

attraversamento ferroviario che viene sormontato dalla corrente già per

portata trentennale.

Tale ultimo fenomeno è dovuto alla diminuzione della sezione utile di

deflusso causata dalla presenza di materiale solido in alveo proveniente da un

movimento franoso posto sul versante sinistro.

Attraversamento ferroviario: vista verso monte

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Attraversamento ferroviario: vista verso valle

Nelle foto precedenti si evidenzia l’entità del restringimento della sezione

idraulica e l’intensità del fenomeno franoso che tende a spostare in alveo anche

la sistemazione temporanea al piede costituita da blocchi in c.a.o.

Nella foto seguente viene inoltre evidenziato il franco molto ridotto tra il

fondo del torrente e l’intradosso della linea ferroviaria.

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Alla luce di quanto sopra riportato e in consideraz ione di quanto

accaduto nel corso dei recenti eventi alluvionali d el dicembre 2008 e

gennaio 2009, si sottolinea la gravità del problema in corrispondenza

dell’attraversamento ferroviario e la necessità di effettuare un intervento

di mitigazione del rischio finalizzato principalmen te alla stabilizzazione del

fenomeno franoso e solo successivamente al ripristi no della sezione

naturale di deflusso del corso d’acqua.

È evidente che il mantenimento o l’aggravarsi delle condizioni di

criticità sopra esposte potrebbero determinare cons eguenze gravissime

durante gli eventi di piena per i treni in transito sull’attraversamento e

nella galleria posta immediatamente a valle.

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6. APPENDICE 1 – MODELLO IDRAULICO DI MOTO PERMANENTE

6.1 Premessa

Il modello matematico utilizzato per la valutazione delle caratteristiche

della corrente idrica, quando è possibile l’ipotesi di moto permanente, è quello

implementato nel codice di calcolo HEC-RAS (River Analysis System)

sviluppato dall’United States Army Corps of Engineering (USACE), Hydrological

Engineering Center (HEC).

Tale scelta è stata dettata principalmente dall’estrema affidabilità di

questo codice di calcolo, attestata dalle numerosissime applicazioni effettuate

mediante esso in tutto il mondo.

Alla scelta di HEC-RAS hanno, tuttavia, contribuito ulteriori

considerazioni. Prima fra tutte la larga disponibilità del codice nell’ambito dei

tecnici operanti nel settore dell’ingegneria idraulica, essenzialmente dovuta alla

sua natura “freeware”. Ciò garantisce la riproducibilità, e dunque la verificabilità,

delle elaborazioni presentate con evidenti vantaggi in termini non solo di

trasparenza, ma anche di confronto e approfondimento circa i risultati

conseguiti.

Il codice rappresenta l’ultima evoluzione di una lunga serie di codici della

famiglia HEC ed è espressamente dedicato al calcolo di profili idrici in alvei

naturali in condizioni di moto permanente e, nell’ultima versione, di moto vario.

Il modello descrive il moto monodimensionale, stazionario, gradualmente

variato in modo che in ogni sezione la distribuzione delle pressioni possa

essere considerata di tipo idrostatico, a fondo fisso e con pendenze di fondo

piccole (non superiori a 1/10).

Il calcolo effettuato nelle suddette ipotesi risulta sicuramente cautelativo

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in quanto nella realtà l’onda di piena si manifesta in moto vario con la portata al

colmo persistente solo per durate dell’ordine di qualche minuto in relazione alla

superficie del bacino imbrifero sotteso.

L’adozione di tale modello è giustificato dalla possibilità di poter

trascurare almeno in via di prima approssimazione la variabilità di alcune

grandezze fisiche sia nella direzione trasversale alla direzione principale di

deflusso che in quella verticale.

E’ da osservare tuttavia che nonostante le necessarie semplificazioni

effettuate il modello utilizzato risulta ancora abbastanza generale e comunque

tale da portare in conto seppure mediante coefficienti globali alcune diversità

che possono verificarsi nell’ambito di ciascuna sezione trasversale di calcolo tra

le caratteristiche idrodinamiche della corrente.

6.2 Equazioni di base e schema risolutivo

Sotto le predette ipotesi, le principali caratteristiche della corrente (livello

idrico e velocità media) sono calcolate a partire da una sezione alla successiva,

posta a monte o a valle a seconda che il regime sia rispettivamente subcritico o

supercritico, risolvendo, con una procedura iterativa nota come standard step,

l’equazione che esprime il bilancio di energia della corrente tra le medesime

sezioni, nota anche come equazione di Bernoulli:

Hg2

Vzh

g2

Vzh

2vv

vv

2mm

mm ∆+α

++=α

++ (1.)

dove, avendo indicato con il pedice m le grandezze che si riferiscono alla

sezione di monte e con il pedice v quelle della sezione di valle:

� mh e vh sono le altezze idriche;

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� mz e vz sono le quote del fondo alveo rispetto ad un riferimento prefissato;

� mV e vV sono le velocità medie;

� mα e vα sono i coefficienti di ragguaglio delle potenze cinetiche o

coefficienti di Coriolis;

� H∆ è la perdita di carico tra le due sezioni.

Inoltre, in corrispondenza di particolari situazioni localizzate per le quali il

moto non può, a rigore, essere considerato gradualmente variato, come

avviene in corrispondenza di ponti, tombini, stramazzi, risalti idraulici ecc.,

vengono utilizzate le equazioni di bilancio della quantità di moto o relazioni di

tipo empirico.

Lo schema numerico adottato dal codice a riguardo, è stato ampiamente

dibattuto in ambito scientifico ed è a tutt’oggi considerato l’approccio di

massima affidabilità.

L’equazione (1.) esprime il ben noto principio per cui la variazione tra due

sezioni dell’energia della corrente è pari alle perdite continue derivanti dagli

attriti interni dovuti all’esistenza di strati a diversa velocità nell’interno della

massa fluida e da perdite di energia localizzate, in genere dovute alla presenza

di strutture in alveo che inizialmente producono un restringimento della corrente

e un successivo allargamento con formazione di vortici che, come è noto, sono

fenomeni dissipativi.

La perdita di carico, infatti, tra le due sezioni viene valutata come la

somma di due termini:

21 HHH ∆+∆=∆ (2.)

Il primo corrispondente a perdite di carico di tipo distribuito:

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xJH1 ∆⋅=∆ (3.)

dove x∆ è la distanza tra le due sezioni di calcolo e J è la cadente

piezometrica media tra le due sezioni valutata con la relazione di Chezy

3/422

2

RKAQ

J⋅⋅

= (4.)

dove:

− Q è la portata che defluisce nelle sezioni;

− A è l’area della sezione bagnata;

− K è il coefficiente di scabrezza secondo Gauckler e Strickler;

− R è il raggio idraulico, rapporto tra l’area A e il perimetro bagnato

P .

Il valore medio della cadente piezometrica J può essere valuta in

maniera diversa in funzione dei valori che essa assume in ciascuna sezione e

del regime della corrente:

1) media aritmetica:

2JJ

J vm += (5.a)

2) media geometrica:

vm JJJ ⋅= (5.b)

3) media armonica:

( )vm

vm

JJJJ

2J+⋅= (5.c)

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4) media pesata sulla conducibilità idraulica:

2

vm

vm

CCQQ

J

++= (5.d)

dove 3/2iiii RKAC ⋅⋅= è la conducibilità idraulica della sezione esimai − .

Il secondo termine della (1.), corrispondente a perdite di carico

concentrate per effetto del restringimento o per allargamento tra le sezioni, è

valutato proporzionalmente alla differenza assoluta tra le altezze cinetiche.

g2V

g2V

CH2mm

2vv

2

α−α=∆ (6.)

Ovviamente nel moto uniforme tale perdita di carico risulta nulla. Il

coefficiente C viene posto pari a 0.1 per il restringimento ( mv VV > ) e 0.3 per

l’allargamento ( vm VV > ).

6.3 Procedura di calcolo

Come già detto in precedenza, la soluzione dell’equazione per la

determinazione delle caratteristiche idrauliche della corrente viene perseguita

mediante una procedura iterativa che si articola nei seguenti punti:

1. si ipotizza un valore dell’altezza idrica nella sezione in cui tale altezza è

incognita (di monte o di valle a seconda che si tratti rispettivamente di una

corrente subcritica o supercritica);

2. sulla base del valore di altezza ipotizzato e della portata assegnata si

valutano la conducibilità idraulica e l’altezza cinetica nella sezione;

3. con i valori determinati ai passi precedenti si valuta la cadente piezometrica

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media J e si risolve l’equazione (4.) nella variabile H∆

4. con i valori determinati ai passi precedenti si risolve l’equazione (1.)

nell’incognita altezza idrica;

5. si confronta il valore così ottenuto con quello ipotizzato e si procede

ripetendo i punti dall’1 al 4 fintantoché la differenza tra tali valori sia inferiore

ad un prefissato valore di tolleranza.

6.4 Caratterizzazione idraulica delle sezioni di ca lcolo

Nella procedura di calcolo per la determinazione delle caratteristiche

idrauliche della corrente è necessario determinare l’area della sezione bagnata

A, il perimetro bagnato P, il raggio idraulico R e la larghezza B della sezione in

corrispondenza di un determinato valore della superficie libera.

Per gli alvei naturali la cui geometria non è schematizzabile con sezioni

di forma semplice, per le quali le suddette funzioni presentano un’espressione

analitica, è stata utilizzata la classica procedura di suddividere la sezione

mediante strisce verticali, delimitate superiormente dal pelo libero (assunto

costante in tutta la sezione) e inferiormente dal letto dell’alveo.

Procedendo in tal modo, indicata col pedice i la esimai − delle N

sottosezioni individuate mediante la suddivisione in strisce verticali, risulta

possibile valutare: l’area idrica iA , la larghezza in superficie iB e le altre

grandezze funzioni dell’altezza idrica h.

Per il calcolo del perimetro bagnato iP e, conseguentemente, del raggio

idraulico elementare iR , per ciascuna sottosezione, si è tenuto in conto,

ovviamente, anche della presenza di eventuali pareti verticali.

L’area idrica A , la larghezza in superficie B , il perimetro bagnato P e le

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altre grandezze, sono quindi calcolabili come:

∑=

=N

1iiAA ∑

=

=N

1iiBB ∑

=

=N

1iiPP

6.5 Cambiamenti del regime della corrente

Le transizioni da un tipo di moto all’altro possono essere di sei tipi: da

lenta a veloce; da veloce a lenta; da lenta a critica; da critica a lenta; da critica a

veloce; da veloce a critica.

Il codice di calcolo HEC-RAS procede sempre al tracciamento di due

profili, uno di corrente lenta calcolato da valle verso monte, ed uno di corrente

veloce calcolato da monte verso valle.

Nel tracciamento del profilo da valle, in corrispondenza di una transizione

veloce - lenta il programma di calcolo non trova soluzione all’equazione che

governa il fenomeno (eq. (1.)) nel campo delle correnti lente. In tal caso, esso

pone il tirante idrico pari a quello di stato critico in tutte le sezioni successive

nelle quali la corrente rimane veloce, per poi ripartire col tracciamento del

profilo di corrente lenta dalla successiva transizione lenta - veloce.

Analogamente, nel tracciamento del profilo da monte, in corrispondenza

di una transizione veloce - lenta il programma di calcolo non trova soluzione

all’equazione che governa il fenomeno (eq. (1.)) nel campo delle correnti veloci.

Analogamente al caso precedente anche in questo esso pone il tirante idrico

pari a quello di stato critico in tutte le sezioni successive nelle quali la corrente

rimane lenta, per poi ripartire col tracciamento del profilo di corrente veloce

dalla successiva transizione lenta - veloce.

Dall’analisi dei due profili tracciati e dei relativi profili delle spinte totali, si

può determinare l’andamento del profilo di corrente. Tale analisi risulta

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immediata laddove la corrente rimane lenta o veloce, e in corrispondenza delle

transizioni lenta - veloce, un po’ più articolata in corrispondenza delle transizioni

veloce - lenta. In particolare le transizioni da corrente lenta a veloce avvengono

in maniera naturale attraverso il passaggio per lo stato critico. Le transizioni

veloce - lenta avvengono invece attraverso la formazione di un risalto idraulico,

il cui posizionamento viene effettuato dall’esame dei profili delle spinte di

corrente lenta e corrente veloce. In particolare, il risalto idraulico sarà

posizionato tra la sezione di monte dove la spinta di corrente veloce è maggiore

di quella di corrente lenta e la sezione di valle dove la spinta di corrente lenta è

maggiore di quella di corrente veloce.

6.6 Valutazione degli effetti delle pile dei ponti

Per la valutazione degli effetti di rigurgito dovuti alla presenza delle pile,

e di una qualunque altra struttura in alveo, è possibile far riferimento

all’approccio basato sul principio delle quantità di moto totali (equazione globale

dell’equilibrio dinamico). Ciascuna struttura viene modellata attraverso la

definizione di 4 sezioni:

1. una sul corso d’acqua immediatamente a monte del ponte (m);

2. una seconda sulla struttura nella parte di monte (bm);

3. una terza sulla struttura nel lato di valle (bv)

4. una sul corso d’acqua immediatamente a valle della struttura (v).

L’applicazione di tale principio è effettuata in tre passi successivi che nel

caso di corrente supercritica diventano (per correnti subcritiche la sequenza è

invertita):

1. Bilancio di quantità di moto tra la sezione di monte del corso d’acqua e

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quella di monte del ponte (indicata con bm) per il calcolo di hbm nota che sia

hm;

2. Bilancio di quantità di moto tra la sezione di monte del ponte e quella di valle

(indicate rispettivamente con i pedici bm e bv) per il calcolo di hbv nota hbm;

3. Bilancio di quantità di moto tra la sezione del corso d’acqua a valle (indicata

con il pedice v) e la sezione di valle del ponte (indicata con il pedice bv) per

il calcolo di hv nota la hbv

Il punto 1 fornisce l’espressione:

γ+γ=γ−ρ−γ+ρ

m

2

m

pmDpmpmbmbmbmmmm gA

QA

A

2C

yAyAQVyAQV (7.)

dove:

− Q = portata liquida;

− Vi = velocità della corrente nella sezione;

− Ai = area idrica nella sezione;

− yi = affondamento del baricentro nella sezione;

− γ = peso specifico dell’acqua;

− ρ = densità dell’acqua;

− Apm = proiezione dell’area del pilone su una superficie ortogonale alla

direzione della corrente, corrispondente al tirante idrico hm;

− ypm = affondamento del baricentro di Apm;

− CD = coefficiente di drag.

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Per piloni di tipo circolare CD=1.33.

Nell’equazione (7.) si è assunto, implicitamente, che le forze di attrito sul

contorno siano trascurabili rispetto alle altre.

Il secondo membro della (7.) esprime la spinta totale esercitata dal pilone

sulla corrente. Tale spinta è pari alla somma di due termini: il primo relativo alla

spinta di carattere statico, il secondo relativo ad una spinta di carattere

dinamico.

Il punto 2 fornisce:

0yAQVyAQV bvbvbvbmbmbm =γ−ρ−γ+ρ (8.)

Il terzo punto infine

pvpvbvbvbvvvv yAyAQVyAQV γ=γ−ρ−γ+ρ (9.)

dove:

• Apv = proiezione dell’area del pilone su una superficie ortogonale alla

direzione della corrente, corrispondente al tirante idrico hv;

• ypv = affondamento del baricentro di Apv.

Si osservi che nella (7.) è stata considerata la sola azione statica

esercitata dal pilone sulla corrente.

Per correnti lente ritardate è utilizzabile la relazione di Yarnell che

fornisce direttamente il dislivello idrico tra monte e valle del ponte:

g2V

A

A15

A

A6.0

g2V

h10

KK2hh2v

4

v

pv

v

pv2v

vvm

+

−++= (10.)

con K parametro empirico funzione della forma della pila.

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6.7 Condizioni al contorno

La determinazione delle condizioni al contorno, cioè l’assegnazione, in

una determinata sezione, di un valore noto del livello idrico da cui far procedere

il calcolo dei livelli incogniti (partendo da valle se la corrente è subcritica o,

viceversa, da monte se la corrente è supercritica) risulta una dei passaggi più

difficili e maggiormente affetti da incertezza nella simulazione delle correnti

idriche in corsi d’acqua naturali.

Le possibili condizioni da assegnare sono essenzialmente tre:

1. un livello idrico noto;

2. il livello di moto uniforme per l’assegnata portata e pendenza di fondo nota;

3. il livello di stato critico per l’assegnata portata;

La prima condizione, quando possibile da preferire, si verifica quando il

corso d’acqua in esame è collegato (a monte o a valle) ad un recipiente idrico

(corso d’acqua maggiore, lago o mare) il cui livello possa considerarsi

invariante nel tempo. La stessa condizione può essere applicata quando il

livello da assegnare sia noto perché misurato in situ.

Quando non sia disponibile un valore noto del livello, è possibile

ipotizzare l’instaurarsi delle condizioni di moto uniforme nel tratto a valle (per le

correnti lente) o in quello a monte (per le correnti veloci). Tale condizione,

tuttavia, potrebbe risultare affetta da errore elevato in quanto i corsi d’acqua

naturali sono, per la loro intrinseca estrema variabilità, sempre molto lontani

dalle condizioni ideali del moto uniforme.

Più facilmente nei corsi d’acqua naturali, si possono trovare situazioni

morfologiche per le quali si stabiliscono per la corrente condizioni di deflusso in

stato critico, o in altri termini costituiscono sezioni di controllo dal punto di vista

idraulico.

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Ciò accade ad esempio in corrispondenza di restringimenti dovuti ad un

attraversamento, di una soglia di fondo o di un salto di fondo, ecc. Quindi le

sezioni estreme dei tratti dei corsi d’acqua, sia a monte che a valle, dovrebbero

essere rilevate, per quanto possibile, in corrispondenza di tali situazioni, così da

facilitare l’individuazione delle condizioni al contorno da assegnare.

Una strategia che può essere adottata, quando non si hanno elementi

sufficienti per assegnare le condizioni al contorno con limitata incertezza è

quella di prolungare il tratto in studio verso monte e verso valle, rispettivamente

per correnti veloci e correnti lente. In tal modo la condizione al contorno viene

assegnata lontano dal tratto di effettivo interesse. Errori di valutazione nei livelli

idrici da assegnare esercitano, in questo modo, una minore influenza sui valori

delle caratteristiche idrometriche nel tratto considerato.

La lunghezza di prolungamento a valle o a monte richiesta per smorzare

gli effetti di variazioni sulle condizioni al contorno dipende da diversi fattori:

portata, scabrezza, pendenza e geometria della sezione.

E’ da sottolineare che quasi mai è possibile stabilire a priori il regime con

cui si svolge il moto, soprattutto in corsi d’acqua naturali, dove per la estrema

irregolarità della geometria si possono verificare vari cambiamenti di regime. E’

necessario, quindi, assegnare sempre entrambe le condizioni al contorno, a

monte e a valle, e verificare a posteriori se la condizione assegnata ha avuto o

meno influenza sul profilo di corrente.

Profilo di corrente del fiume Fiumicello - portata centennale Legenda

Stato critico

Profilo di corrente

Profilo di fondo

Profilo di corrente del fiume Fiumicello - portata trentennale Legenda

Stato critico

Profilo di corrente

Profilo di fondo

Profilo di corrente del fiume Fiumicello - portata trecentennale Legenda

Stato critico

Profilo di corrente

Profilo di fondo

N N_HEC Q L Y b Yw Y c H Jm V m A B Fr

Riferimento planimetricoRiferimento

HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)

sezione 36380 112.3 3919 172.18 174.61 173.97 174.93 0.0046 2.48 45.29 23.34 0.57

sezione 35370 112.3 3916 172.31 174.46 174.11 174.90 0.0075 2.92 38.42 23.05 0.72

sezione 34360 112.3 3912 171.86 174.16 174.16 174.84 0.0116 3.89 32.40 23.58 0.94

sezione 33350 112.3 3666 158.32 160.76 161.51 163.15 0.0513 6.86 16.37 10.93 1.79

sezione 32340 112.3 3432 145.63 148.02 148.81 150.44 0.0545 6.90 16.37 12.28 1.82

sezione 31330 112.3 3201 133.55 136.69 137.56 139.39 0.0519 7.29 15.40 7.97 1.67

sezione 30320 112.3 2927 125.88 127.84 128.25 129.20 0.0386 5.33 22.26 22.01 1.59

sezione 29_bis310 144.1 2748 118.13 121.91 121.91 123.04 0.0177 4.70 30.69 13.64 1.00

sezione 29_bis300 144.1 2701 115.19 121.24 118.39 121.39 0.0010 1.74 83.51 25.00 0.28

sezione monte ponte295 144.1 2701 115.05 121.12 119.01 121.38 0.0016 2.55 71.50 24.80 0.34

Ponte sez. 38293 Ponte

sezione valle ponte290 144.1 2699 115.05 117.96 119.01 121.09 0.0438 7.99 19.29 10.45 1.57

sezione 27280 144.1 2699 114.92 117.82 118.88 121.07 0.0551 7.99 18.04 8.11 1.71

sezione 26270 144.1 2606 110.32 112.71 113.56 115.37 0.0574 7.23 19.94 14.00 1.93

Risultati dello studio idraulico in moto permanente del fiume Fiumicello - portata Q100



HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 25260 144.1 2301 96.88 98.46 99.06 100.40 0.0492 6.27 23.95 22.56 1.82

sezione 24250 144.1 2099 90.12 92.19 92.64 93.70 0.0324 5.45 26.43 19.00 1.47

sezione 23_bis240 144.1 1900 79.88 82.14 82.77 84.26 0.0752 6.80 22.95 23.90 1.57

sezione 23_bis230 144.1 1827 76.12 78.82 79.49 81.06 0.0397 7.72 24.03 19.02 1.67

sezione 22220 144.1 1590 65.63 68.68 69.55 71.39 0.0461 7.28 19.79 10.10 1.66

sezione 21210 144.1 1477 60.61 62.52 63.44 65.69 0.0598 8.27 19.57 16.86 2.06




sezione 19190 144.1 1472 59.38 61.24 62.08 63.95 0.0600 7.30 19.74 14.08 1.97

sezione 18180 144.1 1362 53.74 56.09 56.94 59.01 0.0630 8.01 19.50 13.35 1.96

sezione 17170 144.1 1021 43.58 45.87 46.31 47.44 0.0321 5.56 26.06 18.68 1.48

sezione 16160 144.1 778 36.45 39.28 39.90 41.24 0.0254 6.49 24.83 15.62 1.38

sezione 15150 144.3 527 28.99 33.41 33.85 35.42 0.0240 6.33 23.60 9.45 1.16



HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 14140 144.3 460 23.53 26.15 27.60 30.77 0.0900 9.54 15.28 8.53 2.22




sezione 12120 144.3 453 22.07 26.47 25.07 26.83 0.0029 2.82 56.88 16.56 0.44

sezione 11110 144.3 451 22.06 26.55 24.58 26.79 0.0015 2.17 67.55 18.63 0.35

sezione 10100 144.3 443 22.24 26.26 25.00 26.75 0.0043 3.11 47.72 16.06 0.52

sezione 10_bis95 144.3 441 22.24 25.45 25.45 26.66 0.0149 4.87 29.77 12.77 0.99

sezione 0990 144.3 310 14.56 18.99 19.79 21.64 0.0452 7.22 19.99 8.11 1.47

sezione 0880 144.3 255 12.55 14.28 15.44 18.09 0.0859 8.64 16.74 11.88 2.19

sezione 0770 144.3 250 12.02 13.80 14.89 17.60 0.1005 8.64 16.71 12.24 2.36






HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 0550 144.3 237 11.92 15.97 15.15 16.48 0.0039 3.29 48.43 20.01 0.57

sezione 0440 144.3 231 11.92 15.29 15.29 16.38 0.0119 4.65 32.03 16.22 0.95

sezione 0330 144.3 89 3.25 5.59 6.70 8.90 0.0598 8.09 18.11 11.53 2.03

sezione 0220 144.3 12 1.29 3.23 3.61 4.98 0.0573 8.54 35.42 87.74 2.03

sezione 01 10 144.3 0 0.30 0.49 0.77 3.22 0.8126 5.58 19.75 108.10 4.99



HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)

sezione 36380 83.0 3919 172.18 174.31 173.71 174.55 0.0042 2.17 38.23 22.87 0.54

sezione 35370 83.0 3916 172.31 174.18 173.83 174.52 0.0071 2.59 32.05 22.19 0.69

sezione 34360 83.0 3912 171.86 173.90 173.90 174.46 0.0118 3.53 26.32 23.03 0.92

sezione 33350 83.0 3666 158.32 160.43 161.10 162.50 0.0519 6.38 13.02 9.82 1.77

sezione 32340 83.0 3432 145.63 147.74 148.40 149.74 0.0550 6.25 13.27 10.63 1.79

sezione 31330 83.0 3201 133.55 136.27 137.02 138.62 0.0526 6.80 12.21 7.15 1.66

sezione 30320 83.0 2927 125.88 127.66 127.97 128.74 0.0378 4.72 18.44 21.18 1.53

sezione 29_bis310 106.6 2748 118.13 121.42 121.42 122.40 0.0187 4.39 24.26 12.43 1.00

sezione 29_bis300 106.6 2701 115.19 119.91 117.92 120.10 0.0017 1.90 55.98 18.43 0.35




sezione 27280 106.6 2699 114.92 117.52 118.23 119.87 0.0443 6.80 15.68 7.78 1.53

sezione 26270 106.6 2606 110.32 112.42 113.15 114.66 0.0558 6.62 16.09 12.64 1.87




HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 25260 106.6 2301 96.88 98.27 98.74 99.82 0.0494 5.59 19.67 21.51 1.77

sezione 24250 106.6 2099 90.12 91.90 92.28 93.19 0.0327 5.03 21.20 17.28 1.45

sezione 23_bis240 106.6 1900 79.88 81.95 82.49 83.79 0.0779 6.46 18.50 23.13 1.57

sezione 23_bis230 106.6 1827 76.12 78.55 79.16 80.58 0.0409 7.19 19.08 18.32 1.66

sezione 22220 106.6 1590 65.63 68.27 69.01 70.59 0.0463 6.76 15.77 9.12 1.64

sezione 21210 106.6 1477 60.61 62.29 63.06 64.92 0.0590 7.43 15.83 15.92 2.00




sezione 19190 106.6 1472 59.38 60.99 61.67 63.14 0.0564 6.50 16.40 13.38 1.87

sezione 18180 106.6 1362 53.74 55.82 56.54 58.26 0.0632 7.32 15.90 13.10 1.93

sezione 17170 106.6 1021 43.58 45.62 45.97 46.87 0.0316 4.96 21.54 17.93 1.43

sezione 16160 106.6 778 36.45 38.95 39.44 40.57 0.0253 5.84 19.93 14.01 1.34

sezione 15150 106.7 527 28.99 32.93 33.21 34.54 0.0242 5.65 19.22 8.55 1.13



HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 14140 106.7 460 23.53 25.80 26.97 29.61 0.0922 8.64 12.40 8.28 2.22




sezione 12120 106.7 453 22.07 25.85 24.62 26.15 0.0029 2.52 46.64 16.55 0.43

sezione 11110 106.7 451 22.06 25.92 24.22 26.11 0.0015 1.92 56.18 18.00 0.34

sezione 10100 106.7 443 22.24 25.68 24.54 26.07 0.0043 2.77 38.80 14.65 0.51

sezione 10_bis95 106.7 441 22.24 24.96 24.96 25.99 0.0161 4.49 23.78 11.78 1.01

sezione 0990 106.7 310 14.56 18.42 19.13 20.79 0.0471 6.82 15.66 7.13 1.47

sezione 0880 106.7 255 12.55 13.98 14.97 17.16 0.0894 7.89 13.53 10.54 2.22

sezione 0770 106.7 250 12.02 15.64 14.43 15.98 0.0033 2.64 42.74 17.77 0.47






HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 0550 106.7 237 11.92 15.42 14.68 15.86 0.0042 3.02 38.03 17.92 0.58

sezione 0440 106.7 231 11.92 14.81 14.81 15.76 0.0139 4.34 24.79 13.73 0.99

sezione 0330 106.7 89 3.25 5.29 6.15 8.03 0.0602 7.35 14.68 10.85 1.99

sezione 0220 106.7 12 1.29 3.12 3.51 4.66 0.0475 7.48 24.50 41.81 1.83

sezione 01 10 106.7 0 0.30 0.44 0.70 3.05 1.0218 4.88 14.93 99.74 5.28



HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)

sezione 36380 136.77 3919 172.18 174.84 174.16 175.21 0.0048 2.70 50.67 23.69 0.59

sezione 35370 136.77 3916 172.31 174.68 174.31 175.18 0.0077 3.14 43.52 23.70 0.74

sezione 34360 136.77 3912 171.86 174.35 174.35 175.12 0.0116 4.16 36.96 23.98 0.95

sezione 33350 136.77 3666 158.32 160.99 161.82 163.63 0.0511 7.20 18.99 11.72 1.81

sezione 32340 136.77 3432 145.63 148.20 149.10 150.98 0.0548 7.41 18.80 13.62 1.85

sezione 31330 136.77 3201 133.55 136.99 137.95 139.96 0.0514 7.63 17.94 8.57 1.68

sezione 30320 136.77 2927 125.88 127.97 128.45 129.56 0.0393 5.79 25.14 22.62 1.63

sezione 29_bis310 175.54 2748 118.13 122.27 122.27 123.50 0.0172 4.92 35.68 14.52 1.00

sezione 29_bis300 175.54 2701 115.19 122.43 118.74 122.56 0.0006 1.59 116.21 28.22 0.22




sezione 27280 175.54 2699 114.92 117.99 119.43 122.14 0.0666 9.02 19.45 8.30 1.88

sezione 26270 175.54 2606 110.32 112.92 113.87 115.92 0.0590 7.68 22.86 14.96 1.98




HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 25260 175.54 2301 96.88 98.60 99.29 100.84 0.0493 6.76 27.25 23.33 1.85

sezione 24250 175.54 2099 90.12 92.39 92.92 94.09 0.0321 5.77 30.48 20.39 1.49

sezione 23_bis240 175.54 1900 79.88 82.28 82.98 84.63 0.0732 7.05 26.41 24.48 1.57

sezione 23_bis230 175.54 1827 76.12 79.02 79.76 81.44 0.0388 8.08 27.86 19.55 1.67

sezione 22220 175.54 1590 65.63 68.99 69.94 71.96 0.0459 7.65 22.96 10.82 1.67

sezione 21210 175.54 1477 60.61 62.68 63.72 66.28 0.0608 8.89 22.39 17.54 2.12




sezione 19190 175.54 1472 59.38 61.41 62.39 64.57 0.0627 7.87 22.29 14.59 2.03

sezione 18180 175.54 1362 53.74 56.31 57.25 59.56 0.0619 8.45 22.41 13.56 1.96

sezione 17170 175.54 1021 43.58 46.05 46.58 47.87 0.0325 5.99 29.55 19.23 1.51

sezione 16160 175.54 778 36.45 39.52 40.23 41.73 0.0256 6.96 28.69 16.79 1.40

sezione 15150 175.85 527 28.99 33.78 34.33 36.06 0.0237 6.78 27.21 10.14 1.17



HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 14140 175.85 460 23.53 26.41 27.96 31.64 0.0880 10.18 17.68 11.40 2.22




sezione 12120 175.85 453 22.07 24.04 25.36 28.67 0.1025 9.54 18.52 11.73 2.30

sezione 11110 175.85 451 22.06 27.02 24.85 27.30 0.0015 2.36 76.41 19.28 0.36

sezione 10100 175.85 443 22.24 26.70 25.35 27.25 0.0042 3.34 55.22 18.79 0.53

sezione 10_bis95 175.85 441 22.24 25.82 25.82 27.16 0.0142 5.13 34.67 13.53 0.98

sezione 0990 175.85 310 14.56 19.35 20.29 22.33 0.0442 7.65 23.07 8.84 1.47

sezione 0880 175.85 255 12.55 14.50 15.77 18.82 0.0835 9.24 19.39 13.15 2.20

sezione 0770 175.85 250 12.02 13.99 15.21 18.33 0.0999 9.24 19.04 12.24 2.36






HEC-RASPortata

Distanza

progressiva

Quota

minima di

fondo

Livello

idrico

assoluto

Quota

livello di

stato critico

Carico

totale

Perdita di

carico

unitaria

media

Velocità

media nella

sezione

Area

sezione

bagnata

Larghezza in

superficie

Numero di

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)


sezione 0550 175.85 237 11.92 16.36 15.47 16.93 0.0038 3.48 56.60 21.26 0.58

sezione 0440 175.85 231 11.92 15.65 15.65 16.83 0.0108 4.85 38.29 18.09 0.93

sezione 0330 175.85 89 3.25 5.82 7.08 9.55 0.0594 8.59 20.82 12.04 2.05

sezione 0220 175.85 12 1.29 3.27 3.69 5.23 0.0648 9.24 39.65 90.78 2.17

sezione 01 10 175.85 0 0.30 0.52 0.82 3.37 0.7058 5.93 23.55 114.49 4.79

TESTATA RELAZIONE IDRAULICA FIUMICELLO · Autorità di Bacino Regionale Sinistra Sele PORTA VELIA...

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