DICAM Costruzioni Idrauliche
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ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DI BOLOGNA FACOLTÀ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN INGEGNERIA CIVILE DICAM Costruzioni Idrauliche TESI DI LAUREA in Costruzioni idrauliche e protezione idraulica del territorio LS MODELLO QUASI-BIDIMENSIONALE PER LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO IDRAULICO DA ESONDAZIONE FLUVIALE NELLA PIANURA PADANA RELATORE: CANDIDATA Prof. Ing. Attilio Castellarin Francesca Carisi CORRELATORI: Dott. Ing. Alessio Domeneghetti Ing. Piero Tabellini Anno Accademico 2010/2011 Sessione III SOMMARIO 1. Introduzione .................................................................................................... 5 2. Caso di studio, dati e strumenti utilizzati ................................................... 11 2.1. Il fiume Po ............................................................................................. 11 2.1.1. Caratteristiche dei principali affluenti del Po ................................ 17 2.1.2. Regime fluviale .............................................................................. 22 2.1.3. Autorità sul Fiume ......................................................................... 30 2.2. Strumenti di analisi di dati georeferenziati: il GIS ............................... 33 2.2.1. Informazione topografica disponibile ............................................ 35 3. Valutazione del rischio idraulico e idrogeologico e classificazione delle fasce fluviali ................................................................................................... 39 3.1. Definizione di rischio idraulico ............................................................. 39 3.2. Procedura metodologica ........................................................................ 41 3.2.1. Unità territoriale di riferimento ..................................................... 41 3.2.2. Fenomeni di dissesto considerati ................................................... 42 3.2.3. Stima della pericolosità (S) ............................................................ 42 3.2.4. Stima del danno (E) ....................................................................... 43 3.2.5. Interpretazione sintetica delle classi di rischio .............................. 44 3.3. Classificazione delle fasce fluviali ........................................................ 45 4. Modelli numerico-idraulici........................................................................... 53 4.1. Il codice di calcolo HEC-RAS .............................................................. 53 4.2. Modelli numerico-idraulici dell’asta di Po ........................................... 56 4.2.1. Modello numerico-idraulico Q2005D e successive modifiche ..... 56 4.2.2. Schematizzazione numerica dei maggiori affluenti ....................... 69 4.2.2.1. Casi particolari: i fiumi Taro e Secchia .................................. 77 5. Evento di piena al limite della prevedibilità: identificazione della sollecitazione di progetto .............................................................................. 81 5.1. Idrogrammi Trit 500 attesi nelle sezioni strumentate ........................... 81 5.1.1. Elaborazioni statistiche .................................................................. 84 5.1.2. Curve di riduzione dei colmi di piena ............................................ 85 5.1.3. Posizione del picco ........................................................................ 86 5.1.4. Costruzione dell’idrogramma sintetico .......................................... 86 3 5.2. Calibrazione degli idrogrammi sintetici degli affluenti ........................ 87 6. Modellazione e simulazione dei fenomeni di rotta arginale ...................... 99 6.1. Collocazione delle brecce .................................................................... 101 6.2. Risultati ............................................................................................... 111 7. Evento di piena al limite della prevedibilità: simulazione idraulica con argini inerodibili .......................................................................................... 115 7.1. Risultati ............................................................................................... 116 8. Confronto dei risultati ................................................................................ 119 9. Valutazione semplificata dei possibili danni attesi ................................... 127 9.1. Il programma CORINE a livello europeo ........................................... 127 9.2. Il progetto in Italia ............................................................................... 132 9.3. CLC nel bacino del Po ........................................................................ 142 9.4. Applicazione della CLC2006 nel caso dei comparti allagati nello scenario con argini erodibili ................................................................ 155 10. Conclusioni e obiettivi futuri ................................................................... 167 11. Riferimenti bibliografici........................................................................... 171 APPENDICE A ................................................................................................ 175 Stage and Flow Hydrograph dei comparti idraulici soggetti ad allagamento nella configurazione con argini erodibili ............................................. 175 Stage and Flow Hydrograph dei comparti idraulici soggetti ad allagamento nella configurazione con argini inerodibili .......................................... 181 APPENDICE B................................................................................................. 193 CLC2006: Tabella delle aree relative alle singole categorie di copertura del suolo per ogni comparto idraulico di Fascia C .................................... 193 APPENDICE C ................................................................................................ 197 CLC2006: Rappresentazione delle aree urbane e industriali per i comparti presi in esame ...................................................................................... 197 4 1. INTRODUZIONE La definizione delle strategie di intervento per la protezione idraulica dei territori potenzialmente soggetti ad allagamenti provocati dal fiume Po, specie lungo il suo tratto medio-inferiore, costituisce da sempre un problema complesso, di grande interesse tecnico e scientifico. Parte di detto interesse è dovuto alla particolare importanza socio-economica delle aree di pianura potenzialmente allagabili che, proprio in virtù della loro vicinanza al corso d’acqua, sono da sempre caratterizzate da condizioni favorevoli allo sviluppo economico ed antropico. Nel corso degli ultimi due secoli si è assistito ad un progressivo sviluppo dei sistemi arginali a difesa di tali aree, sia in senso verticale (altezza dei rilevati) che in senso longitudinale (lunghezza delle arginature). Questi interventi hanno quasi sempre seguito le principali piene della storia, fra cui particolarmente significative sono quelle del 1951, del 1994 e del 2000. Il progressivo innalzamento della quota sommitale delle arginature ha portato al raggiungimento, su gran parte dell’asta medio- inferiore del Po, di condizioni strutturali limite, tali per cui le quote attuali dei rilevati non appaiono più significativamente aumentabili. Il lavoro compiuto e descritto nella presente dissertazione si colloca proprio all’interno delle nuove linee strategiche di intervento identificate dall’Autorità di bacino del fiume Po (AdB-Po), orientate non più solo a limitare la probabilità dei fenomeni di allagamento ma anche, per quanto possibile, alla gestione e mitigazione degli eventi di piena la cui intensità superi gli scenari di riferimento per il sistema arginale. Il prolungamento e il consolidamento della cintura arginale lungo l’asta del Po vengono infatti inquadrati in quelle che sono definite ―strategie di resistenza‖. In quest’ambito bisogna intendere come resistenza di un sistema la capacità di mantenere inalterate le sue caratteristiche quando sottoposto a differenti sollecitazioni. Le strategie tradizionali (o appunto ―di resistenza‖) sono dunque quelle che si prefiggono come obiettivo la riduzione del rischio idraulico (la cui definizione verrà riportata nel capitolo 3), prevenendo gli allagamenti mediante 5 l’aumento del numero o, più semplicemente, delle dimensioni strutturali dei rilevati posti a difesa delle aree prese in considerazione. Studi compiuti nel corso degli ultimi anni hanno però identificato nuove politiche di gestione del suddetto rischio, individuando una diversa tipologia di strategie di intervento, denominata ―strategie di resilienza‖. Col termine resilienza si intende in questo ambito la capacità di un sistema di ritornare a uno stato simile a quello iniziale in seguito ad una perturbazione subita, dovuta a eventi naturali e/o antropici (Hashimoto et al., 1982). De Bruijn e Klijn (2001) hanno poi inserito tale definizione nel contesto della gestione del rischio alluvionale. Le strategie di mitigazione del rischio idraulico che fanno riferimento al concetto di resilienza si concentrano sulla riduzione degli impatti provocati dagli allagamenti mediante linee di intervento alternative alle strategie tradizionali. Tra queste, la strategia ―resiliente‖ approfondita nell’ambito del presente lavoro di tesi prevede l’esondazione controllata (durante l’evento di piena preso a riferimento) di volumi di piena in comparti idraulici adiacenti alle arginature maestre, opportunamente identificati sulla