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Parte 1: Fiume Ombrone Grossetano

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Parte 1: Fiume Ombrone Grossetano Accordo Collaborazione Scientifica RT-UNIFI ATTIVITA’ “C”: modellazione idraulica a fondo mobile ” Referenti: Dott. Ing. Lorenzo Minatti, Prof. Ing. Enio Paris ACCORDO DI COLLABORAZIONE SCIENTIFICA TRA REGIONE TOSCANA E DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE DELL’UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE PER ATTIVITA’ DI RICERCA PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDRAULICO NELLA REGIONE TOSCANA Attività “ C “ Relazione Intermedia Modellazione idraulica a fondo mobile Parte 1: Fiume Ombrone Grossetano Gruppo di Lavoro: Lorenzo Minatti (Referente CERAFRI), Enio Paris (referente UNIFI), Luca Solari, Pina De Cicco, Laura Boschi (UNIFI), Beatrice Mengoni, Sofia Morandi (RT) Firenze, agosto 2013 Accordo Collaborazione Scientifica RT-UNIFI ATTIVITA’ “C”: modellazione idraulica a fondo mobile ” Referenti: Dott. Ing. Lorenzo Minatti, Prof. Ing. Enio Paris INDICE 1. IL QUADRO CONOSCITIVO ................................................................................................... 9 1.1 LE SEZIONI FLUVIALI .......................................................................................................... 13 1.2 I RILIEVI SEDIMENTOLOGICI ................................................................................................ 14 1.3 I DATI IDROMETRICI ........................................................................................................... 16 1.4 LE SCALE DI DEFLUSSO ..................................................................................................... 17 1.5 I DATI DI PORTATA ............................................................................................................. 20 1.6 DATI INTEGRATIVI ............................................................................................................. 20 1.6.1 Rilievi sedimentologici integrativi ............................................................................... 22 2. ELABORAZIONE DEI DATI ................................................................................................... 23 2.1 LE CURVE DI DURATA ........................................................................................................ 23 2.2 I DATI SUL TRASPORTO SOLIDO .......................................................................................... 34 2.3 IL CONFRONTO TRA IL RILIEVO 1970 E IL RILIEVO 2000 ....................................................... 44 3. DINAMICA FLUVIALE: GLI STRUMENTI DI INDAGINE ..................................................... 50 3.1 IL BILANCIO SEDIMENTOLOGICO ......................................................................................... 52 3.1.1 Aspetti concettuali ...................................................................................................... 52 3.1.2 Individuazione dei tratti significativi ........................................................................... 54 3.1.3 Caratterizzazione sedimentologica di ciascun tratto ................................................. 56 3.1.4 Le curve di durata delle portate liquide per ciascun tratto ......................................... 57 3.1.5 Le caratteristiche idrauliche ....................................................................................... 69 3.1.6 Il criterio di stima della capacità di trasporto solido .................................................. 73 3.1.7 Implementazione del modello di bilancio sedimentologico ........................................ 74 4. MODELLAZIONE MORFODINAMICA .................................................................................. 92 4.1 CONCETTI GENERALI ......................................................................................................... 92 4.2 MODELLAZIONE DI CANALI COMPOSITI ................................................................................ 95 4.3 MODELLO DI EROSIONE/DEPOSITO ..................................................................................... 97 2 Accordo Collaborazione Scientifica RT-UNIFI ATTIVITA’ “C”: modellazione idraulica a fondo mobile ” Referenti: Dott. Ing. Lorenzo Minatti, Prof. Ing. Enio Paris 4.4 SCHEMA NUMERICO ........................................................................................................ 100 4.5 IMPLEMENTAZIONE DEL MODELLO .................................................................................... 107 4.5.1 Geometria ................................................................................................................ 108 4.5.2 Calibrazione del modello ......................................................................................... 109 4.6 SIMULAZIONE MORFODINAMICA A SCALA DI EVENTO .......................................................... 123 4.6.1 Granulometrie e trasporto solido. ............................................................................ 124 4.6.2 Le simulazioni effettuate. ......................................................................................... 125 4.7 ANALISI DEI RISULTATI ..................................................................................................... 128 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................ 140 APPENDICE A – SCHEMA NUMERICO ..................................................................................... 145 APPENDICE B - RISULTATI DELLE SIMULAZIONI A FONDO MOBILE ................................. 148 3 Accordo Collaborazione Scientifica RT-UNIFI ATTIVITA’ “C”: modellazione idraulica a fondo mobile ” Referenti: Dott. Ing. Lorenzo Minatti, Prof. Ing. Enio Paris ACCORDO DI COLLABORAZIONE SCIENTIFICA TRA REGIONE TOSCANA E DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE DELL’UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE PER ATTIVITA’ DI RICERCA PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDRAULICO NELLA REGIONE TOSCANA Attività “ C “ Relazione Intermedia Modellazione idraulica a fondo mobile Parte 1: Fiume Ombrone Grossetano IL QUADRO CONOSCITIVO Gruppo di Lavoro: Lorenzo Minatti (Referente CERAFRI), Enio Paris (referente UNIFI), Luca Solari, Pina De Cicco, Laura Boschi (UNIFI), Beatrice Mengoni, Sofia Morandi (RT) Firenze, agosto 2013 4 Accordo Collaborazione Scientifica RT-UNIFI ATTIVITA’ “C”: modellazione idraulica a fondo mobile ” Referenti: Dott. Ing. Lorenzo Minatti, Prof. Ing. Enio Paris PREMESSA Nell’ambito dell’Accordo stipulato in data 19 dicembre 2012 tra la Regione Toscana e il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università degli Studi di Firenze, il Programma delle Attivita’ prevede lo svolgimento di attività connesse alla modellazione idraulica a fondo mobile (attività C) che in particolare comprendono: - L’ Individuazione di corsi d’acqua caratterizzati da rischio da dinamica d’alveo (attività C1); - Lo studio della dinamica fluviale, del trasporto solido e la modellazione idraulica a fondo mobile in moto vario per il fiume Ombrone Grossetano (caso pilota, attività C2); - Lo studio della dinamica fluviale e del trasporto solido e modellazione idraulica a fondo mobile in moto vario: applicazione ad ulteriori corsi d'acqua (attività C3); - Iindividuazione degli interventi per la mitigazione del rischio da dinamica d’alveo (attività C4). Per quanto riguarda l’individuazione dei corsi d’acqua caratterizzati da rischio da dinamica d’alveo (attività C1), tale attività è stata svolta di concerto con l’Ufficio Difesa del Suolo della Regione Toscana. Sulla base delle esigenze manifestatesi sia in occasione dei recenti eventi alluvionali, sia in situazioni di tendenze evolutive più remote e che attualmente si rivelano di una certa importanza in relazione al rischio idraulico e/o al rischio da dinamica d’alveo anche in relazione a interventi nel frattempo realizzati e/o progettati, i corsi d’acqua di interesse risultano: - Fiume Albegna, da Ponte della Marsialiana alla foce, lunghezza tratto circa 18 km, con applicazione congiunta del bilancio sedimentologico e del modello di moto vario a fondo mobile; 5 Accordo Collaborazione Scientifica RT-UNIFI ATTIVITA’ “C”: modellazione idraulica a fondo mobile ” Referenti: Dott. Ing. Lorenzo Minatti, Prof. Ing. Enio Paris - Fiume Orcia, per un tratto di circa 10 km a monte della confluenza con il F. Ombrone Grossetano, con applicazione del solo bilancio sedimentologico; - Fiume Bisenzio, da Mercatale fino alla confluenza nel F. Arno, lunghezza tratto circa 38 km, con applicazione del solo bilancio sedimentologico; - F. Ombrone Pistoiese, da Pistoia fino alla confluenza nel Fiume Arno, lunghezza tratto 20 km, con applicazione del solo bilancio sedimentologico; - Fiume Frigido, da Canevara alla confluenza, lunghezza tratto 14 km, solo bilancio sedimentologico. La presente relazione descrive le metodologie e i criteri seguiti per lo svolgimento delle attività “C2 – Modellazione idraulica a fondo mobile applicata al Fiume Ombrone Grossetano”. Il Fiume Ombrone è stato già oggetto di diversi studi, ma tra questi solo lo studio commissionato dalla Regione Toscana – Ufficio del Genio Civile di Grosseto del 2002, ha affrontato il problema del trasporto solido. Ad oggi appare importante procedere ad un nuovo studio per i seguenti motivi: - Lo studio 2002 ha avuto come principali obiettivi l’aggiornamento delle sezioni fluviali, la caratterizzazione sedimentologica del fiume Ombrone e dei suoi principali affluenti, e lo svolgimento di una campagna di misure del trasporto solido al fondo e in sospensione nel periodo 1994-2000; - Nonostante la disponibilità di preziosi dati sul trasporto solido, questi non sono stati ancora utilizzati;
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