Relazione Idrologica ed Idraulica exe - · PDF fileL’altezza di precipitazione è...

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RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA

STUDIO DELLA PORTATA DI PIENA

La portata di piena, utilizzata come base per i calcoli idraulici, si ottiene mediante la Formula

Razionale come prodotto tra lintensit di precipitazione i (relativa ad un evento avente durata d e

periodo di ritorno T), il coefficiente di assorbimento , la superficie del bacino A (determinata

sulla CTR al 10.000), il coefficiente di ragguaglio della precipitazione r(d,A) ed il coefficiente di

laminazione . La massima portata di piena, calcolata considerando un evento di durata d pari alla

durata critica (), risulta:

( ) ( ) ( )= AArTiQ ,,

CALCOLO DELLINTENSIT DI PRECIPITAZIONE

Lintensit di precipitazione che determina la massima portata di piena (intensit critica) si

ottiene dalle curve di possibilit pluviometrica (legge di variazione dei massimi annuali di pioggia

in funzione della durata di precipitazione d relativamente ad una assegnata frequenza di

accadimento o periodo di ritorno T). Tale curva generalmente riportata nella forma

h(T) = nda

Indagini sistematiche sul regime delle piogge intense in Sardegna hanno evidenziato, in molte

delle serie storiche osservate, la presenza occasionale di valori particolarmente elevati della

piovosit. Le distribuzioni probabilistiche comunemente adottate sottostimano spesso questi eventi

estremi. Si quindi pensato di utilizzare, per meglio interpretare il fenomeno, delle distribuzioni

probabilistiche multiparametriche, che possono fornire stime accurate anche degli eventi pi rari ed

intensi. Largomento stato sviluppato nellambito di un programma di ricerca a livello nazionale,

promosso dal Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche, utilizzando il

modello probabilistico a quattro parametri TCEV che ben interpreta le caratteristiche di frequenza

delle serie storiche citate.

Tale metodo riportato anche nelle Linee Guida sullAttivit di individuazione e di

perimetrazione delle aree a rischio idraulico e geomorfologico e delle relative misure di

salvaguardia della Regione Sardegna (D.L. 180 e Legge 267 del 03/08/1998).

2

Il modello probabilistico TCEV fondato sullipotesi che i valori estremi della grandezza

idrologica considerata provengono da due differenti popolazioni di variabili aleatorie, originate da

fenomeni meteorici diversi. La prima popolazione comprende gli eventi ordinari pi frequenti e

meno intensi e costituisce la componente di base mentre la seconda raccoglie gli eventi pi rilevanti

e rari e costituisce la componente straordinaria. I due differenti meccanismi climatici sono

interpretati con un unico processo di tipo poissoniano nel quale la distribuzione probabilistica del

massimo valore annuo F(x), rappresenta la probabilit che laltezza di pioggia massima annua abbia

un valore pari o inferiore ad x ed legata al tempo di ritorno T espresso in anni.

Per la stima dei parametri della distribuzione viene usualmente adottata una procedura di tipo

gerarchico. Essa procede attraverso tre successivi livelli di regionalizzazione delle piogge

giornaliere basato su 200 stazioni pluviometriche:

al primo livello stata identificata ununica ZO comprendente tutto il territorio regionale;

al secondo livello il territorio stato ripartito in tre SZO;

al terzo livello, i valori locali della pioggia indice g sono stati ottenuti mediante la tecnica

dellinterpolazione stocastica tra i valori osservati nelle 200 stazioni pluviometriche.

Un procedimento analogo stato adottato per la stima dei parametri relativi alle piogge brevi ed

intense. In particolare lindagine ha confermato la stessa ripartizione in ZO e SZO ottenute nello

studio delle piogge giornaliere.

Le indagini svolte al terzo livello di regionalizzazione hanno consentito di individuare una

relazione di tipo monomio tra il valore della pioggia indice ( ) e quello della durata , i cui coefficienti sono funzione della media g della pioggia giornaliera nel medesimo sito. Esprimendo

la durata in ore e laltezza di pioggia in mm, questa relazione risulta:

( ) 11 ba = (1)

dove i due coefficienti 1a e 1b hanno le espressioni:

( )

g

bg

Logb

a

476.0493.0

24886.0/

1

11

+=

= (2)

Laltezza di pioggia h con tempo di ritorno T, risulta espressa dalle seguenti relazioni:

SZO 1 ( ) )101364.372015.069319.0()( 22 LogTLogTTh g ++=

SZO 2 ( ) )109932.391699.060937.0()( 22 LogTLogTTh g ++=

SZO 3 ( ) )103321.52246.147839.0()( 22 LogTLogTTh g ++=

3

Nelle quali la pioggia indice g nel sito considerato pu essere stimata direttamente mediante la

rappresentazione delle isoiete (come da distribuzione spaziale dellaltezza di pioggia giornaliera in

Sardegna allegata).

La formulazione di relazioni esplicite dellaltezza di pioggia negli eventi brevi ed intensi

alquanto pi complessa che in quelli giornalieri in quanto lentit della precipitazione dipende oltre

che dal tempo di ritorno T, anche dalla durata dellevento.

Nei tempi di ritorno inferiori (T10 anni) sono state ricavate due relazioni interpolari: la

prima relativa alle durate sino ad unora e la seconda relativa alle durate dallora alle 24 ore.

Il dimensionamento del canale in progetto richiede la verifica con tempi di ritorno decisamente

superiori ai 10 anni: si infatti tenuto conto di livelli di piena associati ai tempi di ritorno come

definiti dal D.P.C.M. 29 settembre 1998, riferiti ad aree a moderata ed a bassa probabilit di

inondazione. Conseguentemente si applicano le seguenti relazioni:

'2 2''

bax = per

4

( ) ( )''21 21''),( bbaaTh += per 1 ora

Laltezza di precipitazione stata calcolata utilizzando il metodo basato sul fenomeno della

corrivazione, secondo il quale la durata di pioggia critica ( ) pari alla somma del tempo di formazione del deflusso superficiale ft e del tempo di corrivazione del bacino ct .

fc tt +=

Il tempo di corrivazione ct stato ricavato utilizzando le diverse espressioni empiriche che

maggiormente si adattano alla realt idrogeologica del nostro territorio:

1) Formula di Giandotti

08.0

5.14HHLAt

mc

+=

2) Formula di Pasini

m

c JLAt

3

108.0 =

3) Formula VAPI

289.0

231.0212.0

=

m

mc J

HAt

4) Formula di Ventura

m

c JAt = 127.0

Il tempo di formazione del ruscellamento superficiale ft stato calcolato in modo iterativo

secondo la seguente formulazione:

( )riIt af ,

=

dove aI rappresenta lassorbimento iniziale e ( )ci lintensit di pioggia corrispondente alla durata critica.

5

CALCOLO DEL COEFFICIENTE DI RAGGUAGLIO

Il coefficiente di ragguaglio delle piogge allarea r(d,A), funzione della durata d e della

superficie del bacino A, stato calcolato sulla base della formulazione proposta nel Flood Studies

Report:

( ) ( )( )( )AdAr ln6.4ln0208.040.0354.00394.01 += per A< 20 km2 ( ) ( )( )( )AdAr ln6.4003832.040.0354.00394.01 += per A> 20 km2

CALCOLO DEL COEFFICIENTE DI ASSORBIMENTO

Il coefficiente di assorbimento pu essere calcolato con il metodo del SCS-Curve Number,

proposto dal Soil Conservation Service, che permette di ricavare la pioggia netta in base alla

seguente espressione:

( )( )alordaalorda

netta IShIhh+

=

2

dove hlorda la pioggia stimata per assegnata distribuzione di probabilit, S (in mm) rappresenta

lassorbimento del bacino, espresso dalla relazione

= 1100254

CNS

e Ia lassorbimento iniziale, legato empiricamente al parametro S dalla relazione:

SIa = 2.0

I valori del parametro di assorbimento CN (Curve Number)e della relativa capacit massima di

assorbimento S, sono stati calcolati, per la sezione idrologica di interesse, sempre secondo la

metodologia SCS-CN.

CALCOLO DEL COEFFICIENTE DI LAMINAZIONE Il coefficiente di laminazione , anchesso funzione della durata d, stato valutato in base

allestensione e alle caratteristiche topografiche del bacino sotteso, facendo riferimento ai modelli

concettuali della corrivazione e dellinvaso. Nel caso in esame viene considerato pari ad uno.

6

RISULTATI DEL CALCOLO

Il calcolo idrologico dei bacini imbriferi in oggetto (vedi elaborato grafico con loro

perimetrazione), come gi specificato, stato eseguito utilizzando la Formula Razionale. La scelta

del metodo nata in considerazione di diversi aspetti che, principalmente, si possono sintetizzare

nella dimensione della rete in oggetto (trattandosi di un unico canale di raccolta con sviluppo

lineare e privo di ramificazioni) e nel fatto che sono state prese in esame, e quindi dimensionate e

verificate, soltanto le sezioni pi importanti, a monte ed a valle, del canale di raccolta, considerando

in sintesi tutta la superficie del bacino imbrifero afferente in una data sezione terminale (le sezioni

di calcolo risultano 4, compresa quella dinnesto del canale interrato nel Rio Cannas), e ponendoci

quin