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ANALISI DEL RISCHIO IDRAULICO NEL BACINO DEL FIUME LATO E DELLA LAMA DI LENNE

Bari - Novembre 2004

MODELLISTICA IDRAULICA (download)

Un evento alluvionale di notevole entità, l’8 settembre 2003, ha interessato estensivamente (più di 1.000 kmq colpiti) il versante occidentale della provincia di Taranto ed in particolare i comuni di Palagiano, Palagianello, Mottola, Castellaneta, Massafra e la frazione di Taranto Lido Azzurro. Nella figura successiva la perimetrazione delle aree allagate a seguito dell'evento alluvionale.


Fig. 1 - Fiumi Lato e Lenne – Planimetria aree allagate

Fig. 1 - Fiumi Lato e Lenne – Planimetria aree allagate


Nell'ambito della redazione del Piano di Bacino Stralcio per l'Assetto Idrogeologico (PAI), i bacini del fiume Lato e della Lama di Lenne, sono stati individuati quali bacini pilota per condurre un'analisi di dettaglio del rischio idraulico finalizzata alla perimetrazione delle aree soggette a diversa probabilità di esondazione ed alla individuazione delle tipologie di interventi da realizzare per la mitigazione del rischio idraulico.

In primo luogo è stato predisposto, con l'ausilio del software HEC HMS, un modello idrologico del bacino idrografico che è servito per determinare le caratteristiche degli idrogrammi di piena attesi con diversi tempi di ritorno lungo il reticolo di drenaggio.

I risultati ottenuti (idrogrammi di piena) sono stati inseriti nel modello idraulico implementato con l'ausilio del software HEC RAS. Per l'implementazione di questo modello sono state utilizzate circa 430 sezioni dei corsi che sono state oggetto di un rilievo topografico di dettaglio.

Lo studio idraulico che viene di seguito brevemente descritto ha lo scopo di individuare le principali criticità del reticolo idrografico della zona ed individuare quindi un piano organico di interventi per la soluzione di tali criticità al fine della mitigazione del rischio idraulico nella zona.


Fig. 2 - Fiumi Lato e Lenne – Corografia aste idrografiche oggetto di studio

Fig. 2 - Fiumi Lato e Lenne – Corografia aste idrografiche oggetto di studio


Fig. 2 - Fiumi Lato e Lenne – Principali caratteristiche aste idrografiche oggetto di studio

Fig. 3 - Fiumi Lato e Lenne – Principali caratteristiche aste idrografiche oggetto di studio

Nel seguito vengono descritte le principali fasi che compongono la modellazione idraulica ed in particolare:

  • rilievo plano-altimetrico del reticolo idrografico principale;
  • schematizzazione del modello idraulico;
  • modellazione idraulica;
  • elaborazione carta aree inondabili;
  • elaborazione carta aree a rischio;
  • predisposizione piano degli interventi.


Rilievo plano-altimetrico del reticolo idrografico principale

E’ stata realizzata dapprima una rete di inquadramento geodetico delle aste fluviali oggetto di studio, costituita da 33 punti fiduciari principali, materializzati e rilevati. Il rilievo dei capisaldi della rete è stato eseguito con la tecnica del GPS in modalità statica utilizzando come riferimento 3 capisaldi IGM presenti nella zona. Per ogni caposaldo è stata realizzata una monografia completa di planimetria di dettaglio e fotografie relative all’ubicazione del punto. In una seconda fase è stato eseguito il rilievo topografico di dettaglio delle aste fluviali. In tale ambito è stato rilevato un totale di 423 sezioni trasversali dei corsi d’acqua, 124 sezioni nel bacino idrografico del fiume Lato e 299 nel bacino della Lama di Lenne.

In una seconda fase, i dati planimetrici derivanti dal rilievo topografico di cui sopra sono stati integrati con i dati della Cartografia Tecnica Regionale (CTR) in scala 1:5.000 della zona che è stata di recente prodotta e messa a disposizione dell’Autorità di Bacino dalla Regione Puglia e dalla Provincia di Taranto. Tale integrazione dei dati ha permesso di costruire un modello digitale del terreno (TIN) nella zona oggetto di studio di grande dettaglio. Tale modello digitale è stato utilizzato quindi come base per la predisposizione dei dati topografici da introdurre nel modello idraulico e nella interpretazione dei risultati ottenuti dallo stesso modello.
In particolare i dati derivanti dalla CTR sono stati utilizzati per estendere le sezioni rilevate topograficamente al di là del corso d’acqua fino a coprire l’intera zona alluvionale. Il tutto è stato eseguito in ambiente GIS, con il programma ArcView utilizzando le estensioni Spatial Analyst, 3D Analyst e GEO RAS, in particolare quest’ultimo applicativo ha consentito la preparazione diretta dei dati da inserire nel programma utilizzato per la modellistica idraulica a partire dal modello digitale del terreno.


Schema del modello idraulico

La schematizzazione adottata è prevalentemente quella relativa al tradizionale moto permanente monodimensionale, solo nel tratto terminale del fiume Lato si è utilizzata una modellistica a moto vario in quanto si è ritenuto che in tale zona i fenomeni esondativi e quindi gli effetti di laminazione ad essi dovuti, assumono particolare importanza per cui la schematizzazione in moto permanente non sarebbe stata aderente alla realtà.
Nel tratto terminale del Lato, che si estende da monte della confluenza con la Lama di Castellaneta fino alla foce, la schematizzazione utilizzata è quasi-bidimensionale del tipo proposto da Cunge (1975) che associa a un modello idraulico, non stazionario monodimensionale sull’asta principale, una rappresentazione “a celle di accumulo” delle aree inondabili adiacenti il corso d’acqua opportunamente schematizzate e connesse idraulicamente. L ’individuazione e la rappresentazione di tali celle, per le quali risulta prevalente il fenomeno di invaso rispetto a quello di trasporto, stata fatta in funzione della morfologia della paina alluvionale, data dal profilo naturale del terreno e dalla presenza di irregolarità dovute agli argini dei corsi d’acqua e ai rilevati stradali. In tale schematizzazione si assume che le celle di accumulo funzionino come serbatoi, si riempiano cioè in modo sincrono, con il pelo libero sempre orizontale.
Lo schema adottato per il modello monodimensionale si basa sulle classiche equazioni del moto e di continuità per una corrente unidimensionale, associate a una opportuna equazione per la stima delle dissipazioni energetiche sia a carattere concentrato sia di tipo distribuito. Le equazioni, nella loro formulazione generale di De Saint Venant, esprimono le caratteristiche idrauliche (portata, carico piezometrico, altezza d'acqua, velocità) in funzione del tempo e dello spazio. Le equazioni di moto e di continuità, nello schema permanente si riducono alla sola dipendenza dalla coordinata spaziale. Nella modellazione idraulica del fiume Lato è stato utilizzato lo schema idraulico riportato nelle figure che seguono, in particolare si mostrano successivamente le sezioni idrografiche utilizzate e la perimetrazione delle celle di accumulo individuate nel tratto terminale del fiume che è stato simulato in moto vario, al contrario del resto che è stato invece simulato in moto permanente.
Come si può notare dalla stessa figura, sono state schematizzate 8 celle di accumulo equamente divise tra le due sponde del fiume Lato. Alcune di esse sono connesse idraulicamente solo con il corso d’acqua, altre sono connesse anche tra di loro. In ogni caso le connessioni sono schematizzate con soglia sfiorante le cui dimensioni, quota e larghezza, sono fissate in funzione delle caratteristiche delle irregolarità che presentano le casse; comunque le soglie sfioranti hanno un comportamento bidirezionale.
Nello schema generale sono evidenziate, con un tratto più grosso, i principali attraversamenti di infrastrutture sui corsi d’acqua; si è ritenuto opportuno ,infatti, prestare massima attenzione alla modellazione di tali attraversamenti in quanto spesso tale tipologia di strutture costituisce un restringimento di sezione e quindi un ostacolo al normale deflusso, per cui in condizioni particolari in queste zone il deflusso delle acque risulta alterato con la formazione di fenomeni di rigurgito idraulico che spesso sono la principale causa dell’esondazione dei corsi d’acqua dal loro alveo, che sia esso naturale o artificiale.


Fig. 3 - Fiume Lato: schema del modello idraulico utilizzato (sezioni)

Fig. 3 - Fiume Lato: schema del modello idraulico utilizzato (sezioni)


Fig. 4 - Fiume Lato: schema del modello idraulico utilizzato (celle accumulo)

Fig. 4 - Fiume Lato: schema del modello idraulico utilizzato (celle accumulo)

Una complessità è legata alla necessità di schematizzare il fenomeno dell'esondazione dal corso d'acqua come un trasferimento di volumi dal canale alle zone circostanti che vengon schematizzate come celle idrauliche. La delimitazione di tali celle idrauliche è fatta in funzione della morfologia della zona e soprattutto della presenza di ostacoli naturali come rilevati stradali e ferroviari.

Il Canale è messo in comunicazione con le celle idrauliche che lo contornano tramite degli sfiori posti in prossimità dei punti dove l'argine risulta più basso. Le celle idrauliche sono messe in comunicazione le une con le altre tramite delle connessioni idrauliche poste in corrispondenza delle discontinuità nei rilevati stradali e ferroviari che le dividono.

Sia per gli sfiori che per le connessioni idrauliche è necessario definire le principali caratteristiche, in pratica larghezza e quota. Entrambi permettono di scambiare volumi d'acqua nei due sensi.

Di seguito sono rappesentati alcuni risultati ottenuti dal modello idraulico descritto in precedenza.



Fig. 5 - Fiume Lato: profilo longitudinale del canale lato allo stato attuale (prima dell'intervento)

Fig. 5 - Profilo longitudinale del canale lato allo stato attuale (prima dell'intervento)


Fig. 6 - Sezione del fiume Lato in corrispondenza di un ponte con indicazione livello idrometrico

Fig. 6 - Sezione del Canale lato in corrispondenza di un ponte con indicazione livello idrometrico


Fig. 7 - Assonometria del modello idraulico del fiume Lato

Fig. 7 - Assonometria del modello idraulico del fiume Lato


Fig. 8 - Fiume Lato: aree a moderata probabilità di inondazione (Tr=200 anni)

Fig. 8 - Fiume Lato: aree a moderata probabilità di inondazione (Tr=200 anni)


Fig. 9 - Fiume Lato: aree a moderata probabilità di inondazione (Tr=30 anni)

Fig. 9 - Fiume Lato: aree ad alta probabilità di inondazione (Tr=30 anni)


Fig. 10 - Lama di Lenne: schema del modello idraulico utilizzato (sezioni)

Fig. 10 - Lama di Lenne: schema del modello idraulico utilizzato (sezioni)


 

Per meglio illustrare la schematizzazione idraulica descritta in precedenza si riporta, a scopo unicamente didattico, una versione semplificata del modello idraulico da utilizzare con il software HEC RAS.



DOWNLOAD

- MODELLO IDRAULICO SEMPLIFICATO A MOTO VARIO IN HEC RAS





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