Verifica Idraulica

COMUNE DI BOVEZZO
PROVINCIA DI BRESCIA
PIETRO FAINI FINANZIARIA S.p.a.
TORRENTE GARZA
VERIFICA IDRAULICA
DEL DEFLUSSO DELLE PORTATE DI PIENA DEL TORRENTE GARZA IN
LOCALITÀ CONICCHIO DEL COMUNE DI BOVEZZO
PER LA DETERMINAZIONE DELLE CONDIZIONI DI RISCHIO IDRAULICO
RIGUARDANTE L’AREA DI CUI AL MAPPALE N° 93 FOGLIO N° 15 DI
PROPRIETÀ DELLA DITTA PIETRO FAINI FINANZIARIA S.p.a.
RELAZIONE TECNICA
Brescia, 29 Maggio 2002
Dott. Ing. Giuseppe Rossi
SOMMARIO
1. PREMESSA
3
2. METODO DELLO STUDIO
3
3. CARATTERISTICHE DEL TORRENTE
4
4. PORTATA DI PROGETTO
5
5. VERIFICA IDRAULICA
7
6. VALUTAZIONE DEL RISCHIO E PROPOSTA D’INTERVENTO
10
ALLEGATO A - STUDIO IDROLOGICO
20
ALLEGATI GRAFICI
Figura 1
Corografia – Scala 1: 10.000
pag. 12
Figura 2
Estratto della mappa catastale N.C.T.R.
pag. 13
Figura 3
Carta tematica – Autorità di Bacino del Fiume Po Stralcio all. 4.1 Atlante dei rischi
pag. 14
Figura 4
Stralcio P.R.G. comunale vigente
pag. 15
Figura 5
Planimetria generale – Scala 1: 1.000
pag. 16
Figura 6
Profilo idraulico
pag. 18
Figura 7
Sezioni del calcolo idraulico
pag. 19
Studio Idrologico
Figura 8 Carta del bacino del Torrente Garza – Scala 1: 25.000
pag. 21
Figura 9
pag. 26
Curva ipsografica del bacino imbrifero del Torrente Garza
Figura 10 Curva Aree/Tempi del Torrente Garza
pag. 27
Figura 11 Carta di Gumbel
pag. 29
Figura 12 Idrogrammi teorici di piena – TR 100 anni
pag. 30
Figura 13 Idrogrammi teorici di piena – TR 200 anni
pag. 31
Tabella 1 Modellazione del deflusso della portata di 130 m³/s
pag. 17
Tabella 2 Osservazioni al pluviometro
pag. 34
Tabella 3 Elaborazioni statistiche – Metodo di Gumbel
pag. 35
Dott. Ing. Giuseppe Rossi
Albo Ingg. Prov. Brescia n°1383 – Albo collaudatori Reg. Lombardia n°2467
Studio Via Vittorio Veneto, 104 25128 Brescia – Tel. e fax 030 3700044 – e-mail: [email protected]
2
1.
PREMESSA
La presente relazione, redatta per incarico della Soc. Pietro Faini Finanziaria illustra lo studio
idrologico ed idraulico compiuto sul Torrente Garza, allo scopo di verificare le condizioni di rischio
idraulico riguardanti l’area in Comune di Bovezzo, catastalmente identificata con il mappale n° 93
del foglio n° 15 (NCTR), compresa fra il corso del Garza e la ex SS 237, il località Conicchio, di
proprietà della predetta Società.
Detta area, attualmente costituita da una superficie pianeggiante di nudo terreno incolto, è
classificato Zona I: “area a rischio idrogeologico molto elevato”, nell’Atlante dei rischi idraulici e
idrologici del Piano Stralcio per l’Assetto Idrogeologico (PAI) adottato dall’Autorità di Bacino del
Fiume Po con deliberazione del Comitato Istituzionale n° 18 in data 26 Aprile 2001 (v. figura 3 –
Carta tematica Stralcio all. 4.1 Atlante dei rischi).
La sponda destra del Torrente, in questo luogo, per un tratto della lunghezza di circa 300 metri
comprendente anche il confine con quest’area, è stata oggetto di un intervento di risezionamento e
di difesa idraulica radente, eseguito nell’anno 1996, nel corso dell’esecuzione di opere di
urbanizzazione, sulla base di una precedente perizia idraulica redatta dallo scrivente.
2.
METODO DELLO STUDIO
Lo studio si basa sulla modellazione del deflusso delle portate di riferimento in condizioni di moto
permanente monodimensionale, gradualmente vario, sviluppata per il tratto del Torrente Garza
avente influenza sull’area in oggetto.
I calcoli idraulici sono stati eseguiti con l’ausilio del software Hec-Ras, prodotto dall’Hydrologic
Engineering Center statunitense, in grado di sviluppare rapidamente gli algoritmi di calcolo
applicati a schemi tipologici e geometrici complessi e vari, rappresentanti il corso d’acqua e le aree
laterali interessate dal deflusso.
Allo scopo di sfruttare appieno le potenzialità di calcolo offerte dal software utilizzato e di ottenere
modellazioni e simulazioni quanto più aderenti alla realtà, si è prestata particolare cura alla
rappresentazione dell’andamento del corso d’acqua e delle singolarità presenti, quali: ponti,
strettoie, tombamenti, salti di fondo, ecc., in grado di influire sul moto dell’acqua.
Altrettanto accuratamente è stata sviluppata la parte relativa alla trattazione idrologica, per la
determinazione delle portate di riferimento, da applicare nella modellazione idraulica.
Il risultato della modellazione idraulica è rappresentato dal profilo della corrente idrica, in moto
permanente, per la portata di riferimento. Applicando detto profilo alla rappresentazione topografica
del corso d’acqua e ponendolo a confronto con la situazione plano altimetrica del territorio
3
circostante, è infine possibile accertare l’esistenza ed il grado del rischio idraulico cui le predette
aree sono soggette, ed indicare le opere e gli interventi di difesa.
3.
CARATTERISTICHE DEL TORRENTE
Il Torrente Garza trae origine dal Monte Prealba, a quota 1.270 mm, in Comune di Lumezzane.
Inizialmente percorre la valle Bertone, con direzione prevalente da Sud verso Est, raggiungendo la
vallata di Caino, a mezza distanza tra questo abitato ed il colle di S. Eusebio.
Qui il torrente piega decisamente verso Ovest, e, dopo due ampie curve ad angolo retto, attraversa i
comuni di Caino, Nave e Bovezzo, raggiungendo la valle del Mella, alla periferia Nord di Brescia,
in località Crocevia Nave.
In questa località si trovano le principali opere di difesa idraulica della città, classificate di terza
categoria, costituite da un canale scolmatore delle acque di piena nel Fiume Mella e da una vasca di
sghiaiamento, di recente costruzione.
Proseguendo, il torrente attraversa la città di Brescia e quindi si dirige verso la campagna di Ghedi,
ove attualmente termina.
Al fine di dare una soluzione agli annosi problemi del Garza, è stato redatto nell’anno 1988, per
iniziativa del Magistrato per il Po, uno studio di massima per la sistemazione idraulica di questo
torrente, cui hanno fatto seguito alcuni progetti esecutivi, tra i quali, quello della Vasca di
sghiaiamento di Crocevia Nave in Comune di Brescia e quello degli interventi di difesa del suolo
nel bacino montano, di competenza regionale, redatto dal Servizio provinciale del Genio Civile di
Brescia.
La zona che interessa il presente studio si trova circa 1.800 metri a monte di Crocevia Nave.
Più precisamente, l’area oggetto della verifica è compresa nella fascia di terreno situata fra la ex SS
237 ed il corso del Garza, immediatamente a monte del ponte carraio della località Conicchio, al
confine con la sponda destra del torrente, per la lunghezza di circa 70 metri.
Circa sei anni fa, il tronco del Garza compreso fra la confluenza della Valle del Cannone ed il
predetto ponte della località Conicchio, della lunghezza complessiva di circa 300 metri, è stato
oggetto di un intervento di sistemazione idraulica, con lavori di risezionamento dell’alveo e di
rettifica, sovralzo e difesa radente della sponda destra.
Per effetto dei predetti lavori, nel luogo oggetto della verifica, il Torrente Garza presenta andamento
regolare, approssimativamente rettilineo, con sezioni uniformi ed ampie, prive di ostacoli.
La sponda destra è difesa da un rivestimento uniforme radente, costituito da pietrame e
calcestruzzo, secondo il piano della scarpata avente pendenza 2/3.
4
La sponda sinistra è costituita dalla scarpata rocciosa naturale del versante settentrionale del Monte
S. Giuseppe, per tutto lo sviluppo del tronco considerati, ricoperta da depositi detritico – colluviale
sui quali insiste una folta vegetazione.
Anche il piano di scorrimento dell’acqua è regolare a pendenza abbastanza uniforme, del 8,5 per
mille circa, costituito da materiale alluvionale di medie e piccole dimensioni, senza particolari
ostacoli o impedimenti al deflusso.
La difesa spondale s’intesta contro la spalla destra del ponte della località Conicchio, il quale è ad
unica luce, larga 9,10 metri, con solettone approssimativamente orizzontale, avente l’intradosso alla
quota di 3,73 metri sopra il fondo dell’alveo.
Dopo il ponte le sezioni si restringono: la sponda destra è delimitata da un muro verticale a difesa
dell’area urbana della località Conicchio, mentre la sinistra è ancora a pendenza naturale,
localmente difesa da muri d’unghia.
Il regime idraulico di questo torrente, a causa delle caratteristiche del proprio bacino e del percorso,
da sempre rappresenta una seria minaccia per le zone attraversate: dal tratto montano allo spaglio in
Comune di Ghedi.
Numerosissime ed ingenti sono state le opere idrauliche eseguite nel corso del tempo per la difesa
idraulica della zona urbana.
Attualmente si verificano esondazione e danni in Comune di Nave, a monte della zona interessata
dal presente studio, nell’area urbana di S. Polo in Comune di Brescia, e nei Comuni di Ghedi e
Calvisano, al termine del percorso.
Per tale ragione è attualmente in corso di redazione un progetto per l’esecuzione di opere pubbliche
atte a ridurre i colmi di piena provenienti dal bacino montano, con la costruzione di vasche di
laminazione in località Muratello del Comune di Nave.
Dette opere, posizionate a breve distanza a monte della località Conicchio di Bovezzo, costituiranno
pertanto una diretta e certa difesa idraulica anche per l’area in oggetto, riducendo il valore delle
portate al colmo delle piene.
Il progetto idraulico di queste opere, consultato presso la sede di Brescia della Struttura regionale
Sviluppo del Territorio, prevede di realizzare in località Muratello del Comune di Nave, due vasche
di laminazione, della capacità complessiva di circa 200.000 m³.
4.
PORTATA DI PROGETTO
La portata massima utilizzata nella modellazione idraulica, è determinata sulla base dello studio
idrologico del bacino, allegato alla presente relazione (Allegato A).
Nel seguito si riportano, in sintesi, gli elementi principali ed i risultati dello studio idrologico.
5
•
Metodo di calcolo:
modello
idrologico
di
corrivazione,
basato
sulle
caratteristiche del bacino e sulla serie dei dati pluviometrici
disponibili;
•
Bacino imbrifero:
Superficie alla chiusura di Crocevia Nave
(intero bacino montano):
•
S = 56,11 km²;
Altitudine massima:
1270 m;
Altitudine minima:
172 m;
Altitudine media:
568 m;
Tempo di corrivazione:
210 min;
Calcolo degli idrogrammi di piena: convoluzione dell’idrogramma unitario istantaneo (IUH)
con lo ietogramma della pioggia netta, per ogni evento
considerato;
•
Idrogramma unitario istantaneo:
calcolato mediante il modello idrologico di corrivazione,
sulla base della curva aree/tempi non lineare, determinata
sulla base della morfologia del bacino;
•
Ietogrammi delle piogge:
determinati sulla base delle equazioni probabilistiche,
associate ai tempi di ritorno di 100 e 200 anni, calcolate
mediante elaborazione statistica, secondo il metodo di
Gumbel, dei valori massimi annuali di pioggia, della durata
di 0,50, 0,75, 1, 3, 12 e 24 ore consecutive, registrati alla
stazione pluviografica di Brescia nel periodo 1950 – 2000:
h = 58,68 × t0,206 TR = 100 anni tp ≥ ora;
h = 64,68 × t0,203 TR = 200 anni tp ≥ ora;
•
Tipologia degli ietogrammi:
intensità costante sull’intero bacino. Durata delle piogge 60,
120, 210 (= tc), 240 minuti;
•
Ietogrammi delle piogge nette:
calcolati con il metodo Curve Number, proposto dal Soil
Conservation Service statunitense (CN - SCS), sulla base
delle caratteristiche idrogeologiche del bacino, e della
copertura ed uso del suolo: valori complessivi risultanti per
il modello:
CN = 70;
Ia = 10 mm;
Portate al colmo degli idrogrammi teorici risultanti:
TR = 100 anni:
tc = 60 min
Q = 100,49 m³/s
tc = 120 min
Q = 128,04 m³/s
tc = 210 min
Q = 146,81 m³/s
6
TR = 200 anni
tc = 240 min
Q = 144,62 m³/s
tc = 60 min
Q = 121,98 m³/s
tc = 120 min
Q = 153,05 m³/s
tc = 210 min
Q = 172,55 m³/s
tc = 240 min
Q = 168,97 m³/s
PORTATA DI PROGETTO
Le massime portate al colmo degli idrogrammi teorici calcolati, si verificano per la durata della
pioggia pari al tempo di corrivazione del bacino.
I valori massimi risultanti sono tuttavia teorici e non realisticamente possibili nelle sezioni oggetto
della presente perizia, a causa dello stato del corso d’acqua nel tratto precedente, in Comune di
Nave, specialmente in località Muratello, ove si verificano frequenti straripamenti ed allagamenti ed
ove è prevista la realizzazione delle vasche di laminazione.
Anche nelle condizioni attuali quindi, le onde di piena conseguenti ad eventi di ricorrenza
eccezionale, quali quelli presi in esame, subiscono una laminazione, prima di giungere in Comune
di Bovezzo.
Considerati ancora gli idrogrammi teorici massimi di calcolo, ed ipotizzando di laminare i colmi
sino al volume di 200.000 m³, pari alla capacità assegnata alle vasche di laminazione di Muratello
nel progetto preliminare, con procedimento semplificato, le portate massime si riducono ai seguenti
valori:
TR = 200 anni:
Qmax = 115 m³/s
TR = 100 anni:
Qmax =
93 m³/s
Considerato che le vasche di laminazione di Muratello non sono una realtà attuale, bensì un’ipotesi
di progetto, e che, con approfondito studio idrologico, allegato al progetto esecutivo del 1° lotto
delle opere per la costruzione di una vasca di sghiaiamento in località “Crocevia Nave” (Prof. U
Maione, Ing. G. Rossi, Ing. G. Veronesi, Ing. A Agostini – Sett. 1991) la massima portata di calcolo
per quest’opera fu stabilita in 130 m³/s, anche nella presente verifica, si assume quale portata
massima il valore di 130 m³/s.
5.
VERIFICA IDRAULICA
5.1 METODO DI CALCOLO
La verifica idraulica consiste nel calcolo del profilo di moto permanente gradualmente, vario, della
portata di riferimento, del valore di 130 m³/s, all’incirca corrispondente al colmo della piena con
7
tempo di ritorno duecentennale, nel tratto del Torrente Garza in esame, nelle condizioni strutturali
attuali del corso d’acqua.
La procedura di calcolo, sviluppata al computer con l’applicazione di un programma specifico, si
basa sulla soluzione dell’equazione monodimensionale dell’energia. Le perdite di carico valutate
sono quelle di attrito, mediante l’equazione di Manning, e quelle causate dalla contrazione ed
espansione delle sezioni. L’equazione della quantità di moto è utilizzata nei punti dove il profilo del
pelo libero subisce brusche variazioni, come nel caso di passaggio da corrente lenta a veloce, nei
risalti idraulici, o in corrispondenza di ponti o tombotti.
Il calcolo idraulico dei ponti è sviluppato, inizialmente, mediante l’equazione della quantità di
moto, per identificare il tipo di deflusso: a pelo libero o in pressione con eventuale sormonto
dell’impalcato.
Successivamente, nel caso di deflusso a pelo libero, il profilo viene calcolato in due modi distinti:
mediante l’equazione dell’energia e della quantità di moto, assumendo il risultato che fornisce la
maggiore perdita di energia attraverso il ponte.
Nel caso di ponte insufficiente per il deflusso, il calcolo si basa sul flusso in pressione ed a
stramazzo, per la parte della portata che supera l’impalcato. In quest’ultimo caso vengono definiti i
valori delle portate in pressione, sotto l’impalcato, ed a pelo libero, sopra l’impalcato.
Le perdite di carico per attrito sono valutate mediante l’equazione di Manning, diversificando il
valore del coefficiente di scabrezza da attribuire alle varie superfici dell’alveo, all’interno di ogni
singola sezione, a seconda della loro natura e configurazione, sulla base delle osservazioni compiute
in loco.
I coefficienti di scabrezza utilizzati sono elencati nel prospetto seguente.
8
COEFFICIENTI DI SCABREZZA DI MANNING
Numero
d’ordine
Tipo di alveo o superficie
Coefficiente
Alvei
1
Alveo naturale con ghiaia e limo. Vegetazione erbacea
Al fondo ed alle sponde
0.035
2
Alveo con fondo naturale in ghiaia e limo e muri di
sponda in muratura di pietrame
0.030
3
Alveo con fondo naturale in ghiaia e limo e muri di
sponda in calcestruzzo
0.029
4
Alveo artificiale in calcestruzzo con depositi al fondo
0.025
5
Alveo artificiale in calcestruzzo a superfici irregolari
0.020
6
Alveo artificiale in calcestruzzo ruvido senza depositi al
fondo
0.018
7
Alveo artificiale in calcestruzzo a superficie liscia senza
depositi al fondo
0.015
Superfici
8
Superficie naturale di sponda con vegetazione arborea ed
arbustiva fitta
0.045
9
Superficie naturale di sponda con vegetazione arborea ed
arbustiva rada
0.034
10
Prato
0.025
11
Superfici asfaltate
0.011
La struttura e la configurazione del corso d’acqua è rappresentato ed introdotto nel calcolo mediante
16 sezioni trasversali aperte ed un ponte.
5.2 CALCOLO IDRAULICO
Il risultato del calcolo è sintetizzato nella seguente tabella (v. tabella n. 1 pag. 17), nella quale sono
individuati, per ciascuna delle 16 sezioni considerate, e dell’unico ponte, i valori dei principali
parametri idraulici della corrente (quota del pelo libero, quota dell’altezza critica, quota dell’energia
specifica, velocità della corrente nell’alveo, numero di Froude).
La modellazione idraulica ottenuta è rappresentata graficamente nella tavola del profilo
longitudinale allegata alla relazione (v. figura 6 pag. 18) e nella tavola delle sezioni trasversali (v.
figura 7 pag. 19), in cui, oltre agli elementi fisici considerati (forma dell’alveo, dei ponti e delle
coperture e coefficienti di scabrezza), sono individuate le posizioni del pelo libero dell’acqua e delle
9
corrispondenti altezze critiche e dell’energia.
5.3 ESAME DEI RISULTATI
Date le caratteristiche strutturali del corso d’acqua, in questo tratto, la portata di calcolo è
tendenzialmente lenta.
Le irregolarità nella pendenza del piano di scorrimento, nella forma ed ampiezza delle sezioni e
nella scabrezza delle superfici, provocano l’alternanza locale fra regime lento e veloce.
In corrispondenza del tratto del torrente fiancheggiante l’area di proprietà Faini, la corrente è
notevolmente rigurgitata ed avviene decisamente in regime di moto lento.
I livelli massimi dell’acqua superano il piano del terreno attuale e raggiungono la quota
dell’impalcato del ponte.
La causa di detti fenomeni di rigurgito è da attribuire al progressivo restringimento delle sezioni ed
alla riduzione della pendenza del fondo oltre il ponte.
Attualmente in questa zona sono maggiormente a rischio d’inondazione le aree edificate in destra
del Torrente Garza a valle del ponte, piuttosto che quella ora in esame, a monte dello stesso ponte.
Il calcolo dei profili idraulici è stato ripetuto dopo aver modificato la geometria dell’alveo, nel tratto
della lunghezza di circa 220 metri a valle del ponte, regolarizzando la pendenza del fondo ed
ampliando le sezioni, con dimensioni paragonabili a quelle di monte.
In questo modo il profilo della portata massima, è ancora lento ma le quote massime si riducono di
oltre un metro, sia a monte che a valle del ponte, rispetto a quelle calcolate con riferimento alla
situazione attuale.
6.
VALUTAZIONE DEL RISCHIO E PROPOSTA D’INTERVENTO
L’area in oggetto, nelle attuali condizioni sia dell’area stessa che del Torrente Garza, è soggetta ad
allagamento, per tracimazione delle acque dall’alveo del Garza dalla sponda destra, a fronte di
eventi di piena di elevato tempo di ritorno (oltre 50 anni) e ciò grazie ai lavori di sistemazione
dell’alveo e difesa di sponda, eseguiti in questo tratto nell’anno 1996.
A giudizio dello scrivente sono maggiormente a rischio le aree urbane, sempre in destra del Garza, a
valle del ponte presente in questa località, a causa delle condizioni dell’alveo.
L’area in oggetto è compresa in una zona edificata ed in cui è prevista, dal PRG comunale vigente
(v. figura 4), la realizzazione di nuovi tratti stradali.
Nessun beneficio al regime idraulico del Garza comporterebbe l’allagamento di quest’area, troppo
alta e piccola per offrire un significativo volume per la laminazione, ma anzi, gli allagamenti e la
10
diversione di una parte delle acque attraverso quest’area, potrebbero interessare la nuova viabilità
prevista e la ex SS n°237.
L’alveo al confine con l’area di proprietà Faini, inoltre, è sufficientemente ampio e ad andamento
regolare.
Si propone pertanto di porre in sicurezza quest’area, mediante il sovralzo dell’argine, o del piano
dell’area, fino alle quote di progetto individuate negli allegati grafici.
Per porre in sicurezza idraulica l’intera zona della località Conicchio Bovezzo, sono necessari
interventi di ristrutturazione del tronco del Torrente Garza a valle dell’area di proprietà Faini,
continuando e completando la sistemazione già parzialmente eseguita a monte del ponte ivi
presente, nel corso d’esecuzione delle opere di urbanizzazione.
Brescia, 29 Maggio 2002
Dott. Ing. Giuseppe Rossi
11
Proprietà Faini
FIGURA 1
COROGRAFIA
Scala 1: 10.000
12
13
14
15
TABELLA 1 - Modellazione del deflusso della portata di 130 m²/s
Torrente Garza - Nave
HEC-RAS Plan: PROGETTO River: Torrente Garza Reach: Garza
Quota
Quota Quota
Quota
Velocità
Distanze
Distanze
Sponda Sponda
Area di Larghezza Numero Raggio
Sezione
Portata fondo
livello altezza energia Cadente
della
parziali progressive
sinistra destra
deflusso massima di Froude idraulico
canale
acqua critica specifica
corrente
(m)
(m)
(m³/s)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m/m)
(m/s)
(m²)
(m)
(m)
1
0,00
0,00
130
90,33
94,44
93,86
93,02
92,93
94,07 0,008505
4,55
28,55
12,16
0,95
1,80
2
33,99
33,99
130
90,12
99,67
95,43
93,84
92,57
94,18 0,001531
2,61
53,28
18,21
0,46
2,46
3
41,48
75,47
130
90,90
97,58
94,40
93,35
93,76
94,99 0,014423
6,00
24,56
12,75
1,23
1,56
4
47,97
123,44
130
91,09
94,86
93,89
93,32
94,11
95,90 0,026200
7,17
18,68
9,76
1,54
1,38
5
46,73
170,17
130
91,28
99,12
94,61
95,39
95,39
96,85 0,015944
5,64
25,28
16,42
0,89
1,46
6
55,47
225,64
130
91,36
99,53
94,20
96,73
95,02
97,18 0,003134
3,29
45,39
20,32
0,45
2,30
7
51,97
277,61
130
91,84
96,58
95,58
96,93
95,20
97,25 0,000789
2,68
52,13
21,88
0,39
2,31
7,4
28,62
306,23
130
92,00
96,03
96,03
96,83
94,95
97,28 0,001309
3,00
45,37
13,10
0,45
1,63
7,5
Ponte
7,6
4,20
310,43
130
92,00
96,03
96,03
96,85
94,95
97,30 0,001287
2,99
45,65
13,10
0,44
1,64
8
23,90
334,33
130
92,30
96,16
96,15
97,16
95,26
97,31 0,000242
1,84
77,65
37,61
0,30
3,03
9
53,00
387,33
130
92,59
97,92
96,76
97,05
95,43
97,33 0,001151
2,38
57,27
23,99
0,41
2,66
10
51,25
438,58
130
93,15
97,98
97,65
96,84
96,39
97,43 0,003916
3,69
41,35
19,66
0,73
1,94
11
47,23
485,81
130
93,27
98,82
97,42
96,91
96,50
97,63 0,004349
3,77
35,77
16,43
0,76
1,96
12
50,48
536,29
130
94,10
103,61
97,40
96,36
96,89
98,16 0,016184
5,93
22,02
12,47
1,39
1,54
13
48,72
585,01
130
94,44
99,36
98,89
97,45
97,45
98,70 0,008236
4,97
27,01
11,16
0,99
1,84
14
53,23
638,24
130
95,15
100,15
96,97
98,49
97,38
98,87 0,001752
2,77
48,81
29,21
0,50
2,41
17
ALLEGATO A - STUDIO IDROLOGICO
BACINO DEL TORRENTE GARZA
ALLA CHIUSURA IDRAULICA DI CROCEVIA NAVE IN COMUNE DI BRESCIA
(superficie 56,11 km²)
20
Proprietà Faini
FIGURA 8
CARTA DEL BACINO DEL
TORRENTE GARZA
Scala 1: 25.000
21
Metodo dello studio
Per il corso d’acqua all’oggetto si procede al calcolo ed alla definizione delle onde di piena,
mediante un modello matematico afflussi-deflussi, sulla base della serie dei dati pluviometrici
disponibili.
L’algoritmo utilizzato per la trasformazione delle piogge in deflussi, è il modello cinematico di
corrivazione, secondo il quale gli idrogrammi di piena, conseguenti ad eventi piovosi di ricorrenza
duecentennale e centennale e di prefissata durata, vengono calcolati integrando l’Idrogramma
unitario istantaneo (IUH) con gli ietogrammi corrispondenti alle diverse piogge considerate.
Il valore della portata che si assumerà alla base del successivo calcolo idraulico, sarà quella
dell’idrogramma che presenterà il massimo valore della portata al colmo.
Il modello matematico utilizzato richiede numerosi parametri e coefficienti, la cui esatta
determinazione richiede l’elaborazione e al correlazione dei valori delle portate e delle piogge che
hanno generato le stesse, in funzione del tempo, almeno di un evento reale verificatosi.
In mancanza di questi dati statistici, si ricorre alla stima dei parametri del modello, con
procedimenti e metodi basati sulle caratteristiche geomorfologiche del bacino.
Il modello di corrivazione schematizza il bacino come un insieme di canali lineari per i quali
valgono le seguenti ipotesi:
- la formazione della piena è dovuta esclusivamente ad un fenomeno di trasferimento della massa
liquida;
- il percorso di ogni singola goccia d’acqua, dal punto in cui essa cade alla sezione di chiusura,
rimane immutato nel corso dell’evento;
- il movimento di ogni singola goccia d’acqua non è influenzato dalla presenza delle altre gocce;
- la portata defluente si ottiene sommando tra loro le portate elementari provenienti dalle varie
aree del bacino, che si presentano nello stesso istante nella sezione di chiusura.
L’idrogramma unitario istantaneo, in questo caso, assume la forma rappresentata dalla seguente
relazione differenziale:
per t ≤ tc
h(t)=1/s × ds/dt
nella quale il tempo di corrivazione t, corrispondente alla superficie S, è definito semplicemente
“tempo di corrivazione del bacino” (tc).
Il rapporto ds/dt è la derivata della curva aree/tempi di corrivazione che pertanto deve essere
costruita.
Particolare cura si è posta alla costruzione della predetta curva, che nel modello rappresenta e
schematizza le caratteristiche geomorfologiche del bacino.
22
Il tempo di corrivazione dell’intero bacino, rispetto alla chiusura corrispondente alla confluenza in
Mella, è calcolata mediante la formula di Giandotti:
tc =
in cui:
4 S + 1 .5 L
0 .8 H m
tc è il tempo di corrivazione in ore;
S è la superficie del bacino in km²;
L è la lunghezza dell’asta principale del corso d’acqua in km;
Hm è l’altezza media del bacino rispetto alla chiusura.
Si è quindi trasformata la curva ipsografica nella corrispondente curva aree/tempi di corrivazione,
suddividendo l’ordinata del primo grafico in tanti intervalli quanti risultano dal rapporto tc/5 minuti,
essendo 5 minuti il tempo di discretizzazione preso a base dei calcoli.
All’origine delle onde di piena, si considerano eventi piovosi con tempo di ritorno di 100 e 200
anni, ragguagliata all’estensione dello stesso, con le note formule di Columbo, per la correzione dei
valori a ed n dell’equazione di possibilità climatica nella forma: h = a tn:
a’ = a [ 1-0,006 (S/100)0,4]
n’ = n + 0,003 (S/100)0,6
in cui S è la superficie del bacino in ettari.
Non tutta l’acqua che cade sul bacino durante l’evento considerato concorre a formare l’onda di
piena, perché non sono trascurabili i fenomeni di infiltrazione, di invaso e di evapotraspirazione.
Anche per questo aspetto non esistono dati rilevati che possano dar conto del reale rapporto tra
pioggia netta, definita come la pioggia che genera l’onda di piena, e la pioggia effettivamente
caduta.
La riduzione dello ietogramma è pertanto definita con il metodo “Curve Number” proposto dal Soil
Conservation Service (metodo CN-SCS), che fornisce, rispetto ad altri metodi di depurazione, il
vantaggio di una considerevole mole di dati per l’applicazione.
Caratteristiche del bacino imbrifero
Il bacino montano propriamente detto è compreso tra la valle Trompia e la Valle Sabbia e si estende
dal Monte Prealba verso il Colle di S. Eusebio con forma allungata.
Il torrente dal Monte Prealba alla quota di chiusura 418,33 msm, e cioè alla confluenza nella Valle
di Caino, ha una lunghezza di circa 7.800 m e sottende un bacino di circa km² 10,60.
Escludendo il primo breve tratto di torrente, che peraltro sottende il bacino di 2 – 3 km², la
pendenza media dell’alveo va dal 5 al 4%, passando dalla quota 700 msm alla chiusura.
23
Contrariamente alla modesta pendenza del fondo valle, i versanti della valle sono molto ripidi,
pertanto le rocce che costituivano la litologia del luogo, prevalentemente Dolomia e Calcari
dolomitici, possiedono una copertura argillosa di poca potenza o addirittura assente alle quote
maggiori, di conseguenza la vegetazione è costituita da cespugli e solo localmente da alberi d’alto
fusto.
Comunque, data l’inesistenza di formazioni argillose, le acque filtranti attraverso la Dolomia,
discretamente permeabile, non causano movimenti franosi di rilievo.
Tuttavia si possono notare in corrispondenza delle confluenze di piccole e ripide vallette in destra,
lungo il medio corso, apprezzabili fenomeni carsici.
Una di queste vallette è stata in tempi non recenti sistemata con briglie che si presentano ora
sifonate e sormontate dai detriti.
Dalla quota 450 msm alla quota 500 msm circa, proprio in corrispondenza dei versanti più instabili
di destra il torrente è stato sistemato con briglie tuttora in buono stato di manutenzione.
Nel complesso quindi il tratto montano del Torrente Garza si presenta con fondo stabilito e versanti
ripidi ma stabili.
Tuttavia i fenomeni carsici di cui si è detto ed i naturali detriti di falda, che giungono rapidamente al
fondo valle data l’acclività dei versanti, danno luogo ad un certo trasporto solido prevalentemente di
materiale minuto. Non esistendo insediamenti di alcun tipo, le acque del torrente, di tutto il bacino,
sono limpide e prive di inquinamento.
Dallo sbocco del torrente nella Valle di Caino fino a Crocevia Nave alla quota 172,10 msm, il corso
d’acqua percorre una distanza di circa 12.700 m, con una pendenza di fondo gradualmente variabile
dal 3,6% al 7,8%; il bacino complessivo sotteso è di circa 56 km².
In questo tratto esistono 13 salti di fondo, tra salti naturali e briglie, che riducono seppur di poco
l’effettiva pendenza.
Numerose sono le idrauliche, attualmente in pessimo stato di manutenzione, di derivazione delle
acque a monte di detti salti, per l’utilizzazione dell’energia idraulica.
Il bacino si estende prevalentemente in sponda destra dalla quale confluiscono numerosi torrenti
dalle stesse caratteristiche del tratto montano del Garza.
Il torrente tributario maggiore è la Valle Listrea, con acque perenni ed opere idrauliche classificate
in 3a Categoria che confluisce presso l’abitato di Nave.
Anche in questo tratto il torrente presenta fondo e sponde stabili; è però necessaria la manutenzione
in più tratti, soprattutto da Nave al Crocevia, che prevede il risezionamento dell’alveo con taglio
della vegetazione, talora d’alto fusto, che invade sponde ed alveo stesso.
Ai fini della costruzione della curva ipsografica, la superficie dell’intero bacino imbrifero, chiuso a
24
Crocevia Nave, è stata suddivisa con riferimento alle curve di livello aventi equidistanza reciproca
di 100 metri. Con gli elementi ottenuti è stato possibile tracciare graficamente la curva ipsografica,
rappresentata nella Figura 9 a pagina 26. Dalla curva si ottiene il valore dell’altitudine media del
bacino pari a 568 msm.
Il tempo complessivo di corrivazione, sempre riferito alla sezione di chiusura considerata, è stato
calcolato applicando la formula di Giandotti, ottenendosi il valore di 210 minuti.
Si sono quindi determinate le coppie di valori aree/tempi di corrivazione, rappresentate in grafico
nella Figura 10 (pag. 27), da utilizzare nel modello idrologico.
25
FIGURA 9
Curva ipsografica del bacino imbrifero Torrente Garza
1300
127
1200
0,00
0,04
1100
0,25
1000
2,25
Quota [msm]
900
5,58
11,55
800
18,22
700
24,78
600
Altitudine media 568 msm
31,79
500
38,74
400
46,64
300
54,15
200
17
100
56,11
0
0
10
20
30
Superficie [km²]
26
40
50
60
Figura 10
Curva Aree/Tempi di corrivazione - Torrente Garza
6,936
7
6,884
6,585
6,185
6
5,763
5,313
5
4,823
Area [km²]
4,318
4
3,819
3,302
3
2,790
2,251
2
1,771
1
0,982
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Tempo [minuti]
27
40
45
50
55
60
65
70
Piogge
Gli eventi piovosi intensi considerati nella definizione degli idrogrammi, sono relativi ai risultati
delle elaborazioni statistiche, secondo il metodo di Gumbel, delle massime altezze annuali di
pioggia, registrate alla stazione pluviografica di Brescia, nel periodo 1950-2000, della durata di 1, 3,
12 e 24 ore consecutive, con riferimento ai tempi di ritorno di 100 e 200 anni.
I dati e le elaborazioni sono riportati nelle allegate tabelle n° 2 e n° 3 e nella Carta probabilistica di
Gumbel della figura n° 11.
Le equazioni di possibilità climatica risultanti sono le seguenti:
TR = 100 anni:
TR = 200 anni
tp < 1 ora
h = 82,296 t0,4977
tp ≥ 1 ora
h = 83,887 t0,174
tp < 1 ora
h = 90,592 t0,5041
tp ≥ 1 ora
h = 92,462 t0,1695
28
FIGURA 11 - Carta di Gumbel - Elaborazione statistica dei massimi annuali di pioggia registrati al
pluviografo di Brescia nel periodo 1950-2000
1000,00 mm
TR 100 anni tp<1 ora
TR 100 anni tp>1 ora
TR 200 anni tp<1 ora
h pioggia [min]
TR 200 anni tp>1 ora
100,00 mm
0,4977
y = 82,296 t
0,174
y = 83,887 t
0,5041
y = 90,592 t
0,1695
y = 92,462 t
10,00 mm
0,10
1,00
10,00
tp [ore]
29
100,00
FIGURA 12 - Bacino imbrifero del Torrente Garza - Idrogrammi teorici di piena - TR 100 anni
Tp = 60 min.
Tp = 120 min.
Tp = 210 min.
Tp = 240 min.
140
120
115
Portate [m3/s]
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Tempo [minuti]
30
260
280
300
320
340
360
380
400
420
440
FIGURA 13 - Bacino imbrifero del Torrente Garza - Idrogrammi teorici di piena - TR 200 anni
Tp = 60 min.
Tp = 120 min.
Tp = 210 min.
Tp = 240 min.
180
160
140
Portate [m3/s]
120
100
93
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Tempo [minuti]
31
260
280
300
320
340
360
380
400
420
440
Secondo il metodo scelto per la determinazione della pioggia netta, detto del “Curve Number”, il
volume Q (mm) defluito fino all’istante t, è dato dalla seguente espressione:
Q = [(P - Ia)2 ] / [(P - Ia) - S’]
dove: P (mm) è il volume affluito fino all’istante t;
S’ (mm) è il volume massimo immagazzinato nel terreno a saturazione;
Ia (mm) è la depurazione iniziale (initial abstraction).
La determinazione di S’ viene effettuata sulla base della seguente relazione:
S’ = 25.400 / CN - 254
che riduce la sua determinazione a quella del cosiddetto indice CN (Curve Number), compreso tra 0
e 100 e diffusamente tabulato.
Sulla base delle caratteristiche idrogeologiche del bacino e della copertura ed uso del suolo si
assumono, i parametri medi complessivi seguenti:
CN = 70
Ia = 10 mm
Ietogrammi
Il calcolo idrologico è sviluppato con riferimento ad eventi piovosi della durata di: 60, 120, 210
(=tp), 240 minuti, aventi tempo di ritorno di 100 e 200 anni.
Per quanto riguarda la distribuzione della pioggia, si considerano ietogrammi unitari risultanti da
precipitazioni costanti ed uniformi sull’intero bacino.
Idrogrammi di piena
Secondo il metodo e le ipotesi illustrati nei paragrafi precedenti, con l’ausilio del calcolatore
elettronico, si sono determinati gli idrogrammi unitari istantanei (IUH) e gli idrogrammi di piena
conseguenti agli eventi piovosi di riferimento.
Tra essi, per entrambi: tempi di ritorno considerati, i colmi maggiori sono quelli relativi ala durata
della pioggia pari al tempo di corrivazione del bacino.
Le portate al colmo risultanti dagli idrogrammi teorici hanno i seguenti valori:
TR = 100 anni:
TR = 200 anni
tc = 60 min
Q = 100,49 m³/s
tc = 120 min
Q = 128,04 m³/s
tc = 210 min
Q = 146,81 m³/s
tc = 240 min
Q = 144,62 m³/s
tc = 60 min
Q = 121,98 m³/s
32
tc = 120 min
Q = 153,05 m³/s
tc = 210 min
Q = 172,55 m³/s
tc = 240 min
Q = 168,97 m³/s
La forma delle onde di piena, ottenute con l’applicazione del modello matematico, riflette le
semplificazioni introdotte nel calcolo (corrispondenza lineare fra curve ipsografiche e curve
aree/tempi di corrivazione, globale determinazione della pioggia netta).
Si ritiene tuttavia che i risultati ottenuti, in termini di portate massime e di volumi d’acqua, siano
rappresentativi di eventi eccezionali statisticamente possibili e pertanto correttamente utilizzabili ai
fini delle verifiche e dei progetti riguardanti la difesa idraulica di zone abitate.
Laminazione
Considerando di laminare il colmo della piena per il volume di 200.000 m³, con un procedimento
semplificato rappresentato nei grafici seguenti, le portate massime degli idrogrammi teorici si
riducono a 115 m³/s, per TR = 200 anni, e 93 m³/s per TR = 100 anni.
33
TABELLA 2 - OSSERVAZIONI AL PLUVIOMETRO
STAZIONE PLUVIOMETRICA DI:
BACINO :
QUOTA:
Anni di osservazione
BRESCIA
m s.l.m.m.
51
INTERVALLO DI ORE
0,50
0,75
X = (h − M)
2
Anno
1950
1951
1952
1953
1954
1955
1956
1957
1958
1959
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
h(mm)
23,00
47,00
35,00
20,00
25,00
25,00
17,00
30,00
12,00
36,00
24,00
55,00
22,00
30,00
18,00
20,00
42,00
20,00
27,00
20,00
16,00
28,00
18,00
35,00
25,00
20,00
50,00
17,00
17,00
11,00
15,00
16,00
48,00
14,00
17,00
25,00
25,00
32,00
20,00
31,00
21,00
38,00
19,00
40,00
17,00
28,00
23,00
24,00
25,00
23,00
40,00
9,00
441,00
81,00
36,00
1,00
1,00
81,00
16,00
196,00
100,00
4,00
841,00
16,00
16,00
64,00
36,00
256,00
36,00
1,00
36,00
100,00
4,00
64,00
81,00
1,00
36,00
576,00
81,00
81,00
225,00
121,00
100,00
484,00
144,00
81,00
1,00
1,00
36,00
36,00
25,00
25,00
144,00
49,00
196,00
81,00
4,00
9,00
4,00
1,00
9,00
196,00
X = (h − M)
2
2
i
1
h(mm)
27,00
49,00
44,00
32,00
32,00
30,00
18,00
32,00
16,00
38,00
25,00
80,00
24,00
40,00
22,00
25,00
43,00
20,00
30,00
20,00
18,00
28,00
18,00
36,00
29,00
28,00
50,00
25,00
22,00
13,00
17,00
25,00
73,00
15,00
19,00
25,00
28,00
32,00
22,00
35,00
29,00
43,00
20,00
50,00
26,00
30,00
25,00
26,00
29,00
23,00
43,00
2
i
11,37
346,98
185,71
2,65
2,65
0,14
153,08
2,65
206,57
58,18
28,86
2462,88
40,61
92,69
70,10
28,86
159,45
107,59
0,14
107,59
153,08
5,63
153,08
31,67
1,88
5,63
385,24
28,86
70,10
301,81
178,83
28,86
1817,10
236,32
129,33
28,86
5,63
2,65
70,10
21,41
1,88
159,45
107,59
385,24
19,12
0,14
28,86
19,12
1,88
54,35
159,45
3
X = (h − M)
2
h(mm)
35,00
50,00
48,00
42,00
39,00
33,00
19,00
33,00
18,00
40,00
26,00
93,00
26,00
50,00
26,00
25,00
43,00
20,00
33,00
32,00
19,00
28,00
19,00
37,00
31,00
28,00
50,00
47,00
24,00
20,00
19,00
29,00
74,00
17,00
20,00
25,00
31,00
32,00
25,00
37,00
29,00
44,00
22,00
70,00
30,00
33,00
35,00
30,00
38,00
23,00
60,00
i
0,30
241,77
183,58
56,99
20,69
2,11
238,73
2,11
270,63
30,79
71,42
3427,99
71,42
241,77
71,42
89,32
73,09
208,83
2,11
6,01
238,73
41,62
238,73
6,50
11,91
41,62
241,77
157,48
109,22
208,83
238,73
29,71
1564,12
304,54
208,83
89,32
11,91
6,01
89,32
6,50
29,71
91,18
155,03
1263,73
19,81
2,11
0,30
19,81
12,60
131,12
652,75
12
X = (h − M)
2
2
h(mm)
75,00
62,00
55,00
45,00
55,00
43,00
31,00
36,00
22,00
88,00
33,00
97,00
34,00
80,00
34,00
38,00
45,00
22,00
63,00
36,00
22,00
29,00
22,00
43,00
38,00
28,00
50,00
47,00
28,00
34,00
23,00
45,00
75,00
23,00
40,00
25,00
32,00
32,00
52,00
58,00
35,00
44,00
32,00
93,00
55,00
36,00
40,00
38,00
45,00
31,00
85,00
2
i
924,88
303,17
108,40
0,17
108,40
2,52
184,64
73,76
510,23
1884,58
134,29
2746,99
112,11
1253,99
112,11
43,40
0,17
510,23
338,99
73,76
510,23
242,99
510,23
2,52
43,40
275,17
29,29
5,82
275,17
112,11
466,05
0,17
924,88
466,05
21,05
383,70
158,46
158,46
54,93
179,88
91,93
0,35
158,46
2343,70
108,40
73,76
21,05
43,40
0,17
184,64
1633,11
24
X = (h − M)
2
h(mm)
94,00
108,00
55,00
80,00
45,00
55,00
58,00
43,00
93,00
97,00
71,00
111,00
43,00
93,00
51,00
64,00
45,00
29,00
72,00
46,00
30,00
45,00
40,00
50,00
49,00
60,00
72,00
63,00
53,00
55,00
54,00
47,00
75,00
43,00
50,00
44,00
35,00
37,00
56,00
63,00
43,00
59,00
68,00
93,00
69,00
48,00
59,00
64,00
75,00
48,00
118,00
1079,96
2196,12
37,67
355,80
260,41
37,67
9,84
328,96
1015,23
1286,14
97,27
2486,29
328,96
1015,23
102,76
8,20
260,41
1032,80
118,00
229,14
969,53
260,41
446,78
124,04
147,31
1,29
118,00
3,47
66,21
37,67
50,94
199,86
192,18
328,96
124,04
293,69
683,16
582,61
26,39
3,47
328,96
4,57
47,10
1015,23
61,82
172,59
4,57
8,20
192,18
172,59
3233,37
X = (h − M)
2
2
i
h(mm)
103,00
132,00
58,00
132,00
47,00
64,00
58,00
73,00
118,00
97,00
79,00
111,00
51,00
101,00
63,00
64,00
71,00
48,00
80,00
54,00
56,00
48,00
50,00
52,00
69,00
81,00
94,00
83,00
53,00
69,00
87,00
54,00
89,00
47,00
55,00
59,00
64,00
42,00
57,00
71,00
49,00
85,00
90,00
107,00
74,00
60,00
59,00
64,00
80,00
57,00
118,00
2
i
895,30
3471,75
227,36
3471,75
680,08
82,42
227,36
0,01
2017,95
572,24
35,06
1438,05
487,46
779,61
101,57
82,42
4,32
628,93
47,91
363,99
291,67
628,93
532,61
444,30
16,63
62,75
437,71
98,44
403,14
16,63
193,81
363,99
253,50
680,08
326,83
198,20
82,42
965,87
258,52
4,32
579,77
142,12
286,34
1150,67
0,85
171,05
198,20
82,42
47,91
258,52
2017,95
34
TABELLA 3 - ELABORAZIONI STATISTICHE - METODO DI GUMBEL
N=
51
51
M=
51
51
51
∑h
i
N
∑X
σ=
51
26,00
30,37
34,45
44,59
61,14
73,08
5264,00
8661,92
11534,63
18906,35
22188,04
26811,69
10,26
13,16
15,19
19,45
21,07
23,16
0,13
0,10
0,08
0,07
0,06
0,06
21,38
24,45
27,62
35,84
51,66
62,66
0,50
58,17 mm
63,74 mm
0,75
71,64 mm
78,78 mm
1,00
82,08 mm
90,31 mm
3,00
105,56 mm
116,10 mm
12,00
127,19 mm
138,61 mm
24,00
145,69 mm
158,24 mm
2
∑X
2
N −1
α =1,283 / σ
β = M − 0,5772 / α
Tempo di ritorno
100 anni
hmax=
200 anni
hmax=
35