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All. B Relazione idraulica

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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
INDICE
1.
PREMESSA ......................................................................................................................................... 3
2.
PIANIFICAZIONE E RISCHIO IDRAULICO............................................................................... 5
3.
RIFERIMENTI NORMATIVI ........................................................................................................ 10
3.1.
PIANO STRALCIO 45 ........................................................................................................................ 10
3.2.
PROGETTO DI PIANO STRALCIO PER L’ASSETTO IDROGEOLOGICO (PAI) ................................. 11
3.3.
DIRETTIVA CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA COMPATIBILITÀ IDRAULICA DELLE
INFRASTRUTTURE PUBBLICHE E DI INTERESSE PUBBLICO ALL’INTERNO DELLE FASCE A E B. .......... 11
4.
UBICAZIONE E MORFOLOGIA DEL BACINO IDROGRAFICO ......................................... 14
4.1.
BACINO IDROGRAFICO T. VIONA ................................................................................................... 14
4.2.
UBICAZIONE E MORFOLOGIA DELLE AREE DI INDAGINE.............................................................. 14
5.
DESCRIZIONE DELLE AREE DI INTERVENTO ..................................................................... 17
5.1.
AREA DI INTERVENTO NODO A – TRAVERSA SUL T. VIONA ......................................................... 17
5.2.
AREA DI INTERVENTO NODO B – VASCA DI CARICO...................................................................... 17
5.3.
AREE DI INTERVENTO NODI B - E – CONDOTTA FORZATA............................................................ 18
5.4.
AREA D’INTERVENTO NODO E – EDIFICIO CENTRALE E RESTITUZIONE ..................................... 18
6.
DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI IN PROGETTO ............................................................ 20
6.1.
DERIVAZIONE T. VIONA ................................................................................................................. 20
6.2.
CANALE DI DERIVAZIONE ............................................................................................................... 20
6.3.
VASCA DI CARICO............................................................................................................................ 21
6.4.
CONDOTTA FORZATA ...................................................................................................................... 21
6.5.
CENTRALE DI PRODUZIONE ............................................................................................................ 22
7.
ANALISI IDROLOGICA................................................................................................................. 24
7.1.
GENERALITÀ ................................................................................................................................... 24
7.2.
ANALISI STATISTICA DELLE PRECIPITAZIONI ............................................................................... 25
7.3.
- METODOLOGIA DI CALCOLO .............................................................................................. 26
7.4.
ELABORAZIONI SVOLTE .................................................................................................................. 28
7.5.
CONFRONTO CON ALTRE METODOLOGIE ...................................................................................... 29
7.6.
RAGGUAGLIO DELLE PIOGGE ......................................................................................................... 29
7.7.
MORFOLOGIA DEL BACINO IDROGRAFICO DEL T. VIONA............................................................ 31
7.8.
TEMPO DI CORRIVAZIONE .............................................................................................................. 33
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7.9.
COEFFICIENTE DI DEFLUSSO .......................................................................................................... 35
7.10.
CALCOLO DELLA PORTATA DI MASSIMA PIENA .......................................................................... 36
8.
METODOLOGIA DI VERIFICA ................................................................................................... 37
8.1.
CRITERI DI CALCOLO ...................................................................................................................... 37
8.2.
CODICE DI CALCOLO HEC RAS .................................................................................................... 38
8.3.
DEFINIZIONE DELLA SCABREZZA ................................................................................................... 42
9.
9.1.
VERIFICA IDRAULICA ................................................................................................................. 46
CONDIZIONI GEOMETRICHE ........................................................................................................... 46
RESISTENZA AL MOTO .............................................................................................................................. 48
9.2.
CONDIZIONI DI DEFLUSSO .............................................................................................................. 48
9.3.
ANALISI DEI RISULTATI........................................................................................................... 49
10.
VERIFICA AL TRASCINAMENTO DELLE SCOGLIERE IN PROGETTO ....................... 50
11.
EFFETTI DEGLI INTERVENTI IN PROGETTO..................................................................... 54
12.
CONCLUSIONI .............................................................................................................................. 58
13. ALLEGATO 1 – ELABORAZIONI HEC RAS STATO DI FATTO E STATO DI
PROGETTO – T. VIONA (SEZ. 1 – SEZ. 15)....................................................................................... 59
14. ALLEGATO 2 – ELABORAZIONI HEC RAS STATO DI FATTO – T. VIONA (SEZ. 16 –
SEZ. 30) ..................................................................................................................................................... 62
15. ALLEGATO 3 – ELABORAZIONI HEC RAS STATO DI PROGETTO – T. VIONA (SEZ.
16 – SEZ. 30) ............................................................................................................................................. 65
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
1. PREMESSA
La presente relazione tecnica prende in considerazione la verifica di compatibilità
idraulica degli interventi che saranno realizzati nell’ambito del progetto denominato
“Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente nel bacino del Torrente
Viona” nei comuni di Donato e Mongrando (BI).
Gli interventi in progetto prevedono, in estrema sintesi, la realizzazione di una traversa
di derivazione sul T. Viona, la realizzazione di un canale dissabbiatore, di una vasca di
modulazione e di una vasca di carico, la posa di una condotta forzata ed, infine la
realizzazione di un locale centrale, con le relative opere di connessione alla rete
elettrica in media tensione (cabina M.T. e linea elettrica di consegna aerea).
I suddetti interventi sono stati qui esaminati per valutarne la compatibilità idraulica.
Lo studio idraulico è stato così articolato:
-
sopralluogo di campagna finalizzato alla comprensione dei luoghi;
-
formazione di un modello digitale del terreno (DTM) mediante l’esecuzione di un
rilievo topografico di dettaglio delle aree in esame;
-
durante il rilievo topografico sono stati rilevati i principali elementi caratteristici
del terreno, come il fondo e la sommità delle sponde del corso d’acqua, base e
sommità dei rilevati stradali, le opere di difesa idraulica longitudinali (scogliere e
muri in c.a.), le infrastrutture presenti, oltre a numerosi punti quotati utili alla
descrizione geometrica del territorio e del fondo alveo;
-
a partire dal modello digitale del terreno (DTM) è stato quindi possibile ottenere,
mediante l’interpolazione dei punti quotati, una rappresentazione tridimensionale
dell’area di studio;
-
si è proceduto quindi all’esecuzione delle elaborazioni idrologiche, mediante la
realizzazione di un modello di trasformazione afflussi - deflussi secondo le
metodologie descritte nel seguito della presente relazione;
-
sulla base del modello tridimensionale del terreno e delle portate di piena con
tempi di ritorno pari a 20, 100 e 200 anni definite con il suddetto modello
idrologico è stata infine effettuata la verifica di compatibilità idraulica degli
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interventi in moto permanente monodimensionale, mediante il software HEC
RAS;
-
sono state inoltre considerate le interferenze degli interventi in progetto con le
opere di difesa idraulica longitudinali e trasversali esistenti;
-
sulla base delle risultanze di cui ai punti precedenti si è proceduto alla stesura
della presente nota tecnica.
Alla presente relazione tecnica per la valutazione della compatibilità idraulica degli
interventi in progetto sono allegati le seguenti tavole grafiche:
Tav.14
Planimetria aree esondabili locale centrale stato di fatto e di progetto
1:200
Tav.15
Sezioni verifica idraulica stato di fatto e stato di progetto Sez. 1 – Sez. 11
1:100
Tav.16
Sezioni verifica idraulica stato di fatto e stato di progetto Sez. 12 – Sez. 15
1:100
Tav.17
Planimetria aree esondabili opera di presa stato di fatto
1:200
Tav.18
Sezioni verifica idraulica stato di fatto opera di presa Sez. 16 – Sez. 25
1:100
Tav.19
Sezioni verifica idraulica stato di fatto opera di presa Sez. 26 – Sez. 30
1:100
Tav.20
Planimetria aree esondabili opera di presa stato di progetto
1:200
Tav.21
Sezioni verifica idraulica stato di progetto opera di presa Sez. 16 – Sez. 25
1:100
Tav.22
Sezioni verifica idraulica stato di progetto opera di presa Sez. 26 – Sez. 30
1:100
Torino, 9 giugno 2014
Ing. Andrea Zamperone
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2. PIANIFICAZIONE E RISCHIO IDRAULICO
Per quanto riguarda gli aspetti idraulici, dall’osservazione della cartografia allegata al
P.A.I., il tratto del Torrente Viona in cui è prevista l’opera risulta interamente interessato
da processi lineari di pericolosità elevata (Ee); tali processi coinvolgono tuttavia
solamente l’alveo del T. Viona, per cui riguardano direttamente solamente l’opera di
presa.
Dal punto di vista urbanistico, dall’osservazione dei piani regolatori dei comuni di
Donato e Mongrando, cartograficamente riportati dal Sistema Informativo Territoriale
della Provincia di Biella di cui si riporta uno stralcio, l’intero tracciato in progetto sarà
posto in Classe III di idoneità all’uso urbanistico.
Ovviamente le opere in esame non prevedono aumento del carico antropico e non
sono altrimenti localizzabili in quanto necessitano della vicinanza del corso d’acqua per
quanto riguarda l’opera di presa, la centrale e il canale di restituzione, mentre il
tracciato della condotta interesserà quasi esclusivamente la viabilità (S.P. 419)
esistente, per cui non andrà ad alterare l’attuale assetto idrogeologico.
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Osservando la carta di sintesi della pericolosità geomorfologica del comune di
Mongrando, ed in particolare della zona in cui verranno realizzati i locali centrale, si
nota la presenza di un’area a Rischio idrogeologico Molto Elevato (RME), riportata
anche nell’Allegato 4.1 dell’Atlante dei rischi idraulici e idrogeologici del Piano Stralcio
per l’Assetto Idrogeologico.
Tale area è divisa in due zone: la zona 1 relativa alle aree potenzialmente inondabili e
la zona 2 in cui ricadono aree potenzialmente interessate da dissesti di versante.
Per quanto concerne le problematiche connesse con aree potenzialmente inondabili si
rimanda alla relazione idraulica in cui sono state analizzate con maggior dettaglio le
possibili interferenze tra le opere in progetto e le eventuali acque di esondazione con
differenti tempi di ritorno.
Per quanto concerne la vasta area ricompresa in zona 2, ovvero potenzialmente
interessate da dissesti di versante, occorre fare alcune precisazioni: innanzi tutto nella
carta di piano sotto riportata sono riportati i dissesti occorsi e si può facilmente notare
come
la
perimetrazione
della
zona
2
comprenda
tali dissesti, spingendosi
immotivatamente verso ovest in un’area, soprastante a quella della centrale in progetto,
dove non si sono mai verificati fenomeni franosi.
L’acclività dei versanti è infatti decisamente più modesta in tale settore, per non dire
decisamente blanda (<15°), come si può notare dalla foto allegata, per cui pare
piuttosto remota l’eventualità di instaurarsi di fenomeni dissestivi degni di nota, come
quelli verificatisi nelle più acclivi aree poste più a est.
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Da notare anche come nella Tavola IGT-S del Piano Territoriale Provinciale di Biella, di
cui si allega uno stralcio nel seguito, sia riportata una vasta area in frana attiva
(inviluppi di flow) che, più correttamente, termina più a valle dell’area dov’è ubicata la
centrale in progetto.
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(
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Il tracciato in progetto risulta interamente sottoposto al vincolo idrogeologico di cui alla
Legge Regionale 9 agosto 1989, n. 45.
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3. RIFERIMENTI NORMATIVI
Si fa qui di seguito riferimento alla normativa vigente in merito alla progettazione ed alla
verifica di compatibilità idraulica delle opere realizzate in corrispondenza dei corsi
d’acqua.
3.1. Piano stralcio 45
Piano Stralcio per la realizzazione degli interventi necessari al ripristino dell’assetto idraulico, alla
eliminazione delle situazioni di dissesto idrogeologico e alla prevenzione dei rischi idrogeologici nonché il
ripristino delle aree di esondazione
Il PS45 indica che l’assunzione della piena di progetto viene definita in funzione delle
seguenti condizioni di compatibilità:
•
Condizioni di compatibilità con la domanda di sicurezza locale:
•
Difesa dell’incolumità della popolazione;
•
Difesa dei beni pubblici e privati dai danni della piena;
•
Ricerca tendenziale del minimo costo tra utilizzo antropico del territorio e
interventi di difesa dai fenomeni di piena.
Condizioni di compatibilità con le condizioni di deflusso nella rete idrografica:
•
Assenza di aggravio delle sollecitazioni ai sistemi difensivi a valle (o a monte);
•
Minimizzazione degli scostamenti rispetto alla tendenza evolutiva naturale;
•
Minimizzazione dei costi di mantenimento e manutenzione.
In considerazione delle condizioni sopra esposte, la piena di progetto viene definita in
funzione dei fenomeni da controllare e del rischio compatibile.
La verifica idraulica dovrà considerare eventi di piena con tempi di ritorno differenti in
funzione del grado di artificializzazione del corso d’acqua e della tipologia
dell’intervento strutturale.
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3.2. Progetto di Piano stralcio per l’Assetto Idrogeologico (PAI)
L’art. 38 del PAI – Interventi per la realizzazione di infrastrutture pubbliche o di
interesse pubblico – prevede che:
•
All’interno della fascia A e B sia consentita la realizzazione di nuove opere
pubbliche di competenza degli organi statali, regionali o degli altri enti territoriali
a condizione che non modifichino i fenomeni idraulici naturali che possono avere
luogo nelle fasce, costituendo significativo ostacolo al deflusso e non limitino in
maniera significativa la capacità di invaso.
3.3. Direttiva criteri per la valutazione della compatibilità idraulica delle
infrastrutture pubbliche e di interesse pubblico all’interno delle fasce A e B.
La Direttiva “Criteri per la valutazione della compatibilità idraulica delle infrastrutture
pubbliche e di interesse pubblico all’interno delle fasce A e B” , emessa dall’Autorità di
bacino del fiume Po nell’ambito del “Piano stralcio delle Fasce Fluviali”, approvata dal
Comitato tecnico in data 27/04/1999, stabilisce prescrizioni tecniche ed indirizzi per la
verifica della compatibilità idraulica delle infrastrutture realizzate all’interno della fasce
fluviali.
Si rimanda testo integrale della Direttiva facendo qui riferimento:
a) nel caso di una nuova opera le prescrizioni e gli indirizzi individuati sono rivolti a
garantire:
•
che l’inserimento della struttura sia coerente con l’assetto idraulico del corso
d’acqua e non comporti alterazioni delle condizioni di rischio idraulico;
•
che siano valutate in modo adeguato le sollecitazioni di natura idraulica cui è
sottoposta l’opera, in rapporto alla sicurezza della stessa.
Il presente studio idrologico ed idraulico è stato redatto secondo le indicazioni della
Direttiva n. 4, contenente i criteri per la valutazione della compatibilità idraulica delle
infrastrutture pubbliche e di interesse pubblico all’interno delle fasce “A” e “B” approvata
con deliberazione del comitato istituzionale n. 2 dell’11 maggio 1999. Si è inoltre fatto
riferimento alla Direttiva n. 8 “Criteri integrativi per la valutazione della compatibilità di
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opere trasversali e degli impianti per l’uso della risorsa idrica”, approvata con
deliberazione n. 8 del 21 dicembre 2010.
La Direttiva n. 4, già approvata con deliberazione del Comitato Istituzionale n. 2/99 e
vigente ai sensi dell’art. 15 delle Norme di attuazione del Piano Stralcio delle Fasce
Fluviali (PSFF) per l’ambito territoriale interessato dalla zonizzazione della regione
fluviale dello stesso PSFF, è estesa all’intero ambito territoriale di riferimento del Piano
stralcio per l’Assetto Idrogeologico (PAI) di cui al Titolo II delle relative Norme di
attuazione.
Obiettivo dello studio è di quantificare gli effetti prodotti dall’intervento in progetto nei
confronti delle condizioni idrauliche attuali del tratto di corso da quelle attuali. Lo studio
si compone dei seguenti punti, che costituiscono la caratterizzazione conoscitiva del
sistema fluviale e la valutazione degli effetti ascrivibili al progetto di intervento:
•
assetto geometrico dell’alveo,
•
caratteristiche morfologiche dell’alveo,
•
caratteristiche granulometriche del materiale d’alveo,
•
caratteristiche ambientali e paesistiche della regione fluviale,
•
portate di piena,
•
opere di difesa idraulica,
•
manufatti interferenti,
•
modalità di deflusso in piena,
•
effetti degli interventi in progetto.
L’ampiezza e l’approfondimento delle indagini e delle valutazioni relative a ciascuno dei
punti sopra indicati devono essere commisurati all’importanza dell’intervento e alla
rilevanza delle interazioni indotte con l’assetto idraulico del corso d’acqua interessato.
E’ opportuno pertanto che tutti i punti sopra indicati siano contenuti nello studio, con
l’indicazione, per ciascuno di essi, del livello di approfondimento trattato, in rapporto
alle specifiche esigenze delle valutazioni di compatibilità collegate all’infrastruttura in
progetto. Le specifiche tecniche di seguito riportate indicano in generale le procedure
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da seguire per le rappresentazioni conoscitive e per l’analisi dei fenomeni idrodinamici,
il cui livello di approfondimento e dettaglio va pertanto commisurato caso per caso alle
caratteristiche dell’intervento in progetto.
All’interno dello studio di compatibilità è riportata una sintetica descrizione delle
caratteristiche generali dell’intervento in progetto, con l’evidenziazione in particolare
delle componenti dello stesso che rivestono importanza ai fini delle interazioni con le
condizioni morfologiche e idrauliche del corso d’acqua o che costituiscono elemento di
controllo e mitigazione delle stesse.
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4. UBICAZIONE E MORFOLOGIA DEL BACINO IDROGRAFICO
4.1. Bacino idrografico T. Viona
Lo spartiacque del T. Viona è caratterizzato lungo l’intero perimetro dalla presenza di
dorsali montuose che ne segnano i limiti in maniera evidente.
Il Torrente Viona nasce a circa 2200 m di quota in comune di Donato sui contrafforti
meridionali della Colma di Mombarone e forma dopo poco il piccolo Lago del
Mombarone (o Lago Pasci, m 2058); nella sua discesa verso sud-ovest segna per un
buon tratto il confine tra il Biellese e il Canavese.
Passato a breve distanza dall'abitato di Andrate, il suo corso, sbarrato dall'apparato
morenico della Serra d'Ivrea, devia di più di 90° dirigendosi prima verso sud-est e poi
decisamente ad est e scavando una valle pressappoco parallela alla Serra stessa.
Raggiunto il centro abitato di Mongrando confluisce infine nell'Ingagna a circa 312 m
s.l.m..
Il bacino idrografico del T. Viona, in relazione alla disposizione e all’altimetria che lo
contraddistinguono, è un tipico bacino montano, ove le portate risultano significative nei
periodi primaverile-estivo in concomitanza allo scioglimento delle nevi, e nel periodo
autunnale.
Il bacino del Torrente Viona, così come individuato alla sezione di chiusura disposta in
corrispondenza dell’opera di presa, ha superficie pari a 12,1 kmq circa.
L’altimetria varia dai 2.371 m. s.l.m. del la Colma di Mombarone ai 572 m. s.l.m. della
sezione di chiusura del T. Viona in corrispondenza della traversa di derivazione.
Man mano che ci si sposta verso l’opera di restituzione del prelievo, il bacino idrico
aumenta sino ad arrivare ad un’area complessiva di 16,3 kmq.
4.2. Ubicazione e morfologia delle aree di indagine
Le aree oggetto d’intervento ricadono all’interno del bacino idrografico del T. Viona nei
territori dei Comuni di Donato e Mongrando.
Le analisi idrauliche sulle aree d’indagine per la determinazione delle aree esondabili e
per la valutazione di compatibilità idraulica degli interventi sono state condotte su due
tratti del T. Viona, di cui uno di lunghezza pari a circa 160 metri in corrispondenza della
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traversa di derivazione e l’altro più a valle di lunghezza pari a 185 metri, presso l’area
dove sarà realizzato il locale centrale.
Grazie ai primi sopralluoghi presso l’area di studio ed alla successiva campagna di
misure per la realizzazione del rilievo topografico di dettaglio è stato possibile indagare
le aree oggetto degli interventi in progetto, nonché una estesa porzione dell’alveo del T.
Viona.
Un primo rilievo topografico, eseguito lungo il T. Viona nel corso del mese di ottobre
2011, è stato integrato con i dati di un successivo rilievo, eseguito nel giugno 2012,
necessario per dettagliare con maggiore precisone le aree oggetto della presente
verifica di compatibilità idraulica lungo il T. Viona.
Punto di partenza per la realizzazione della verifica di compatibilità idraulica degli
interventi in progetto è stata la realizzazione di un piano quotato delle aree oggetto
degli interventi, ottenuto mediante l’esecuzione di un apposito rilievo topografico con
stazione totale. Il rilievo topografico così ottenuto ha consentito di ricostruire con
sufficiente precisione l’intorno del corso d’acqua, rilevando, in particolare, la presenza
di infrastrutture di pubblico interesse (strade, ponti), le opere idrauliche (difese spondali,
quali scogliere). Sono stati inoltre rilevati argini, fossi, strade, scarpate naturali e
comunque variazioni altimetriche minime di 0,50 metri.
Il risultato finale di questa prima fase è stata quindi la realizzazione di un DEM (Digital
Elevation Model) a maglia non regolare.
La fase successiva del lavoro ha consentito di passare dal modello digitale del terreno
ad una rappresentazione plano – altimetrica delle aree in esame, giungendo alla
definizione di una planimetria per punti quotati e curve di livello ed al tracciamento delle
sezioni trasversali dei corsi d’acqua e delle aree limitrofe, numerate da valle verso
monte.
A tale scopo, i punti tridimensionali ricavati dal rilievo topografico e memorizzati in
formato Cad (.dxf 3D) sono stati importati nel software Leonardo X7. Attraverso questo
software è stato possibile effettuare un’interpolazione “ragionata” dei punti quotati ed
ottenere una rappresentazione tridimensionale delle aree di studio, mediante la
generazione di curve di livello direttrici con un intervallo di 1,0 m.
Affinché il software effettui correttamente l’interpolazione tra i punti quotati, è
necessario introdurre le cosiddette “breaklines”, ovvero le linee di discontinuità del
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terreno. Sono state pertanto individuate le linee rappresentative del fondo alveo, della
base ed del ciglio delle scarpate, delle scogliere, dei rilevati arginali, di strade ed
abitazioni…
Ultimata l’interpolazione dei punti e definite le curve di livello rappresentative della
morfologia del terreno, sempre mediante il software leonardo X7, è stato possibile
tracciare le sezioni trasversali del corso d’acqua, che, nelle fasi successive dello studio,
sono state utilizzate per effettuare la verifica idraulica del torrente.
Il tracciamento delle sezioni è stato effettuato in modo tale che queste risultino
perpendicolari all’alveo. Per poter meglio rappresentare l’andamento del corso d’acqua,
l’interasse tra le sezioni è stato mediamente pari a circa 10 metri.
Le sezioni topografiche dei corsi d’acqua, così definite, hanno consentito di
rappresentare:
•
la geometria dell’alveo attivo e delle aree golenali;
•
le variazioni della larghezza dell’alveo nel tratto in esame;
•
gli eventuali cambiamenti di pendenza nel profilo altimetrico;
•
la presenza di manufatti idraulici ed opere di difesa spondale (muri, gabbionate,
scogliere).
Per la successiva immissione delle sezioni nel software di modellazione idraulica,
queste sono state definite a partire da valle verso monte; ogni sezione, inoltre, è stata
tracciata dalla sponda in sinistra orografica verso quella in destra (ovvero vista da
monte verso valle). Le sezioni così ottenute sono state quindi esportate in formato .dxf,
utilizzabile in ambiente CAD ed in quello GIS. La traccia planimetrica delle sezioni è
stata invece rappresentata nella planimetria per punti quotati e curve di livello.
Per facilitare l’immissione dei dati geometrici nel software di modellazione idraulica
HEC RAS ed evitare possibili errori di inserimento dati, si è proceduto infine alla
conversione dei files delle sezioni dal formato .dxf a quello .xy (dove x è la progressiva
della sezione ed y la quota altimetrica di ogni punto), richiesto da HEC RAS, mediante il
software dxf2xyz 1.3
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5. DESCRIZIONE DELLE AREE DI INTERVENTO
In seguito all’esecuzione di numerosi sopralluoghi ed alla realizzazione di un rilievo
topografico di dettaglio è stato possibile definire con precisione lo stato di fatto dei
luoghi oggetto di intervento. Per la rappresentazione grafica delle aree di intervento si
rimanda alle tavole di progetto, mentre per maggiori dettagli e le riprese fotografiche
sono contenute nell’All. A – Relazione tecnica e di calcolo.
5.1. Area di intervento nodo A – traversa sul T. Viona
Allo stato attuale nell’area oggetto di intervento è presente una traversa in cemento
armato con derivazione laterale in sponda sinistra orografica, avente una luce per il
passaggio del DMV. La suddetta traversa è stata recentemente rinnovata (2011 - 2012)
dal Comune di Mongrando per adeguare la presa preesistente alla normativa sul DMV,
relativa alla concessione di derivazione per usi domestici e civici (Antico diritto di
derivazione).
Lungo la sponda sinistra orografica si segnala la presenza di un’opera di difesa
longitudinale in massi di cava cementati, realizzata con la finalità di proteggere la
tubazione di derivazione in occasione di eventi di piena del corso d’acqua. Lungo la
sponda destra orografica non si ha la presenza di nessuna opera di difesa spondale.
5.2. Area di intervento nodo B – vasca di carico
La vasca di carico sarà realizzata al termine del canale dissabbiatore. Essa troverà
ubicazione immediatamente al di sotto della strada provinciale 419 in corrispondenza di
un’area sub – pianeggiante priva di vegetazione arborea (area a prato), interessata
recentemente dai sopraccitati lavori per la realizzazione della traversa di derivazione
del Comune di Mongrando.
Tra la vasca di carico e il canale dissabbiatore sarà realizzata la vasca di regolazione, e
su un lato di essa sarà realizzato uno stramazzo con soglia di sfioro tipo Creager. A
valle dello stramazzo viene predisposta una vasca di dissipazione oltre la quale l’acqua
si immette in un canale fugatore in pietrame cementato che ne colletta la portata
direttamente nel T. Viona.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
5.3. Aree di intervento nodi B - E – condotta forzata
Dalla vasca di carico ha inizio la condotta forzata che si estende per 5.498,20 metri
verso valle. La condotta forzata nel tratto B – C si sviluppa a partire dalla vasca di
carico (nodo B - quota asse 568,95 m. s.l.m.) per complessivi 1089,6 metri,
attraversando dapprima un’area a prato (lunghezza pari a 60 metri), successivamente
la scarpata della S.P. (lunghezza di circa 170 metri), proseguendo infine lungo S.P. per
859,6 metri.
Il tratto successivo della condotta forzata si sviluppa a partire dal nodo C (quota nodo C
534,55 m.s .l.m.) per complessivi 2.821,4 metri lungo la S.P. (quota nodo D 431,34 m.
s.l.m.), con un dislivello di 103,2 metri. Tutto il tratto sarà realizzato lungo la S.P. in
corrispondenza della banchina.
Il tracciato della condotta, a partire dal nodo D, prosegue ancora lungo la S.P. 419 per
un tratto di lunghezza pari a 1292,20 m, attraversa quindi la S.P. 419 in corrispondenza
dell’incrocio con la strada comunale per frazione Vignazze e prosegue lungo il tracciato
di una strada vicinale per rimanente tratto fino al locale centrale per un tratto di circa
295 metri (nodo E).
5.4. Area d’intervento nodo E – edificio centrale e restituzione
L’edificio centrale sarà costituito da un fabbricato in cemento armato a pianta
rettangolare di dimensioni esterne pari a metri 12 x 8 ubicato in sponda orografica
sinistra del T. Viona, con il piano della turbina alla quota di 359,50 m. s.l.m. Le parti a
vista del locale centrale saranno rivestite con scapoli di pietra locale per un migliore
inserimento nell’ambiente circostante.
L’area in cui sarà realizzato il locale centrale è un’area sub pianeggiante molto ampia,
ubicata lungo la sponda sinistra del T. Viona, appena a valle del viadotto della S.P.
419. La sponda sinistra del T. Viona in tutto il tratto compreso tra il viadotto e la
condotta di restituzione è caratterizzato dalla presenza di una scogliera in massi di cava
cementati. Tale scogliera è in grado di proteggere l’area in cui sarà realizzata la
centrale rispetto a fenomeni di piena eccezionali. Lungo la sommità della scogliera è
presente una strada a fondo sterrato, che presenta una quota superiore a quella delle
aree a prato circostanti. Tale strada sarà inoltre utilizzata dai mezzi d’opera per
l’accesso al cantiere.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
Nelle immediate vicinanze dell’area in cui sarà realizzata la centrale è presente
l’elettrodotto dell’ENEL della media tensione con un traliccio proprio in prossimità della
centrale che verrà utilizzato per l’allaccio alla rete. In prossimità dell’area della centrale
non si segnala la presenza di altri fabbricati e sottoservizi.
Immediatamente a valle della centrale viene ubicato il punto di restituzione. Consiste in
un tratto di lunghezza pari a circa 58,3 m di tubazione in acciaio DN500, che dalla
camera della turbina porta l’acqua della condotta direttamente nell’alveo del T. Viona.
Esso termina in corrispondenza dell’alveo del T. Viona alla quota di fondo scorrevole di
357,0 m. s.l.m. in corrispondenza del tratto conclusivo di una scogliera in massi di cava
esistente.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
6. DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI IN PROGETTO
Per una descrizione dettagliata degli interventi in progetto si rimanda all’All. A –
Relazione tecnica e di calcolo. Nel seguito si richiamano le principali grandezze delle
opere in progetto.
6.1. Derivazione T. Viona
L’opera di presa dal T. Viona (nodo A) è costituita da una traversa a trappola in
cemento armato con griglia di intercettazione in acciaio. Essa è poi interamente
rivestita, per le parti a vista, con scapoli di pietra locale.
Presenta uno sviluppo complessivo di 13,55 metri con una gaveta grigliata centrale di
6,0 metri. La quota di sfioro della gaveta è complanare con il fondo scorrevole
dell’alveo e pari a 571,85 m. s.l.m. Pertanto non costituisce alcun ostacolo al deflusso
della corrente.
La derivazione dell’acqua avviene mediante una finestra orizzontale del tipo a trappola
ricavata sulla soglia della traversa, di dimensioni metri 6 x 1. La griglia è costituita da
elementi IPE80 saldati ed asportabili a blocchi di un metro. L’acqua percorre
trasversalmente il manufatto e viene convogliata al canale dissabbiatore.
Sul lato destro viene posizionato il passaggio di risalita dell’ittiofauna costituito da un
canale rettangolare di larghezza cm. 80 e da una successiva rampa in pietrame. Esso
presenta una quota di sfioro pari a 571,73 m. s.l.m. e consente anche il passaggio del
deflusso minimo vitale.
6.2. Canale di derivazione
L’acqua derivata dal T. Viona viene incanalata in un canale dissabbiatore in cemento
armato a sezione rettangolare di larghezza netta pari a metri 1,60 e dello sviluppo utile
di metri 58,2. Ha una pendenza di fondo costante dello 0,4% e nella parte terminale
sono ricavati uno sfioratore tipo Creager con soglia rettilinea di metri 4,0 alla quota di
571,60 m. s.l.m. e lo scarico di fondo con paratoia mobile di larghezza metri 1,0 e quota
di fondo 570,20 m. s.l.m.
Esso è completamente interrato e presenta un’altezza utile di metri 1,60, sufficiente a
garantire l’accesso per le operazioni di manutenzione.
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A valle dello scarico di fondo, il canale termina frontalmente su una parete cieca nella
quale viene ricavata una luce di regolazione costituita da una finestra rettangolare larga
di dimensioni cm. 160 x 11,5 con base inferiore a quota 570,70 m. s.l.m. che a sua
volta convoglia la portata derivata nella vasca di calma. Da questa si ha il passaggio
verso la vasca di carico mediante uno stramazzo di larghezza metri 1,6 e soglia a quota
570,70 m. s.l.m. Il sistema garantisce, come si vedrà più avanti, che la portata passante
non superi il valore massimo di 400 l/s.
6.3. Vasca di carico
E’ l’elemento che consente di modulare la portata nella condotta forzata in funzione
delle portate di derivazione dai corsi d’acqua. Nel nostro caso viene realizzato un nuovo
manufatto (vasca nodo B) in cemento armato completamente interrato con un volume
massimo di 103,0 mc. e un volume utile di 63,0 mc. Si prevede la costruzione di una
vasca interrata e coperta con fondazioni e pareti in cemento armato, la realizzazione
del sistema di regolazione (scarico di fondo e di superficie) e la costruzione del
manufatto di presa da cui parte la condotta forzata.
Il manufatto è costituito da una vasca interrata in cemento armato. Innanzitutto si
procede allo scavo di sbancamento e alla preparazione del piano di fondazione. Dopo
di che si provvede alle armature e ai getti dei muri e degli orizzontamenti. Presenta una
forma rettangolare con il lato maggiore di 10.00 metri e quello minore di 4.00 metri. In
aderenza alla vasca viene realizzata una camera di manovra, a sua volta in cemento
armato e chiusa anch’essa superiormente da una soletta dello stesso materiale, alla
quale si accede attraverso una porta metallica.
6.4. Condotta forzata
La condotta forzata è costituita da una tubazione di acciaio rivestita con materiale
bituminoso e completamente interrata. La lunghezza complessiva della condotta
forzata è pari a 5.498,20 metri, mentre il dislivello complessivo è di metri 211,0.
I diametri della condotta sono stati assunti adottando i consueti criteri di economia. In
tal senso si sono individuati tre tronchi distinti: diametro DN700 nel tratto B-C, DN600
nel tratto C-D e DN500 nel tratto D-E.
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La condotta è costituita da un tubi in acciaio elettrosaldato Fe 360 con rivestimento
bituminoso pesante secondo norme UNI 5256/87 con giunti a bicchiere saldati.
6.5. Centrale di produzione
La centrale idroelettrica è il luogo in cui avviene la trasformazione della energia cinetica
dell’acqua in energia elettrica.
Nel nostro caso si prevede la realizzazione di un fabbricato (edificio centrale) in
cemento armato a pianta rettangolare di dimensioni esterne pari a metri 12 x 8 ubicato
in sponda orografica sinistra del T. Viona, con il piano della turbina alla quota di 359,50
m. s.l.m. Le parti a vista del locale centrale saranno rivestite con scapoli di pietra locale
per un migliore inserimento nell’ambiente circostante.
La fondazione è del tipo a platea in cemento armato; i muri perimetrali sono in cemento
armato. I muri perimetrali saranno rivestiti con scapoli di pietra locali nelle parti a vista;
la copertura è costituita da solaio in cemento armato. Verrà realizzato un portone di
accesso molto ampio (larghezza pari a 4 metri) in legno e acciaio, mentre
l’illuminazione sarà garantita da 4 finestre disposte lungo il perimetro della struttura.
L’accesso anche carraio sarà garantito da una strada con fondo in terra battuta di
larghezza pari a 4 metri. Tutte le aree circostanti alla centrale oggetto di
movimentazione di materiale saranno inerbite alla conclusione dei lavori.
Il manufatto è costituito da un unico locale con piano di calpestio alla quota di 359,10
m. s.l.m. ed altezza interna utile metri 4,0, nel quale viene posizionata tutta la parte
elettrica (trasformatore, quadri elettrici) e la parte “idraulica” comprendente la turbina e i
vari organi di regolazione. Al di sotto dell’edificio viene infine ricavata il canale di uscita
dalla turbina, con fondo alla quota di 358,00 m. s.l.m.
All’interno del locale si prevede il posizionamento di una turbina Pelton ad asse
verticale della potenza complessiva pari a 661,64 kW con un generatore da 700 kVA
ed un trasformatore trifase da 800 kVA.
Verrà montato un carroponte che percorre longitudinalmente il locale al fine di
consentire in modo agevole i lavori di manutenzione dell’impianto.
Immediatamente a valle della centrale viene ubicato il punto di restituzione. Consiste in
un tratto di lunghezza pari a circa 58,3 m di tubazione in acciaio DN500, che dalla
camera della turbina porta l’acqua della condotta direttamente nell’alveo del T. Viona.
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Esso termina in corrispondenza dell’alveo del T. Viona alla quota di fondo scorrevole di
357,0 m. s.l.m. in corrispondenza del tratto conclusivo di una scogliera in massi di cava
esistente. La quota di restituzione nel T. Viona risulta essere inferiore al livello del
profilo idraulico con TR pari a 200 anni, pari a 357,33 m s.l.m. e quindi si avranno profili
di rigurgito all’interno della condotta di restituzione in occasione di eventi di piena
eccezionali. Il profilo di rigurgito sarà d’altra parte contenuto nella condotta di
restituzione ed avrà una quota inferiore a quella del canale di scarico in corrispondenza
del locale centrale (358,00 m s.l.m.)
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7. ANALISI IDROLOGICA
La verifica idraulica delle opere in progetto, presuppone la conoscenza della portata
liquida defluente attraverso la sezione in corrispondenza della quale sono previsti gli
interventi. Per la determinazione della portata di progetto, non essendo disponibili
misure dirette di portata, ma solo misure di precipitazione, si è fatto ricorso ad un
modello afflussi - deflussi.
7.1. Generalità
Nei lavori idraulici relativi alla sistemazione dei corsi d’acqua è indispensabile
conoscere il valore di massima portata liquida ragionevolmente attendibile e il relativo
comportamento della corrente (livelli liquidi).
Esistono vari metodi che consentono di ricavare valori più o meno plausibili della
portata liquida, i quali comunque non possono prescindere da una corretta
impostazione del sistema degli afflussi idrici.
Con il presente capitolo si prendono pertanto in esame i dati relativi alle piogge tipiche
dell’area in esame, ed in modo particolare quelle registrate ai pluviografi caratteristici
dell’intero bacino.
La caratterizzazione idrologica e idraulica dei bacini ha l’obiettivo di fornire i valori di
portata di piena relativi ad un tempo di ritorno di 20, 100 e 200 anni.
La valutazione delle portate è stata effettuata con il metodo della corrivazione, partendo
quindi dai dati reali misurati delle precipitazioni ed estrapolando la relazione afflussi –
deflussi.
Il rapporto tra l’intensità di precipitazione misurata e le perdite dovute all’infiltrazione e
all’evapotraspirazione, ovvero il coefficiente di deflusso, è stato tarato con i valori
derivanti da studi analoghi, per dimensioni e posizione, a quello in oggetto.
La metodologia seguita ha previsto quindi la determinazione dei tempi di corrivazione
relativi al bacino e l’attribuzione dei parametri della curva di possibilità pluviometrica,
regolarizzando le serie storiche delle stazioni di misura e ragguagliandole alle intere
superfici del bacino corrispondente.
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7.2. Analisi statistica delle precipitazioni
La curva di possibilità pluviometrica rappresenta la relazione tra l'altezza di
precipitazione h e la durata di pioggia t per prefissati tempi di ritorno T.
Per tempo di ritorno di un massimo valore h si intende il numero di anni in cui,
mediamente, h è superato una sola volta. A questo scopo si eseguono delle
elaborazioni statistiche su campioni di altezza di pioggia relativi a intervalli di tempo di
differente durata t.
La relazione tra altezza di pioggia h e tempo di ritorno T è determinata tramite il metodo
dell'analisi dei massimi annuali, che comporta l'utilizzo di una sola osservazione per
ogni anno. Questo metodo consiste nell'individuare, per ogni durata t, la distribuzione di
probabilità del massimo annuale h di altezza di pioggia, dalla quale è possibile ricavare
il valore di h in funzione del tempo di ritorno T prefissato. Si assume infatti che il
massimo annuale di altezza di pioggia h sia distribuito secondo una certa legge
probabilistica (nella maggior parte dei casi Gumbel o log - normale), di cui si stimano i
parametri a partire dal campione disponibile.
I massimi di precipitazione per diverse durate possono essere ricavati dai pluviogrammi
relativi ad ogni stazione di misura considerata, dati che vengono pubblicati sugli Annali
Idrologici - Parte prima ('precipitazioni di massima intensità registrate ai pluviografi').
Una volta regolarizzato il campione dei massimi annuali di precipitazione si riportano in
un grafico, con in ascisse le durate t ed in ordinate le altezze h, i valori delle altezze di
pioggia calcolati per l'assegnato tempo di ritorno. Si interpolano quindi i punti con una
curva, la cui espressione è stabilita a priori:
h=at
n
in cui h rappresenta l'altezza di precipitazione, generalmente espressa in millimetri, t è
il tempo espresso in ore ed a ed n sono due parametri caratteristici del luogo e
funzione del tempo di ritorno; in particolare a ha significato di altezza di pioggia di
durata pari ad un'ora, espressa in millimetri all'ora ed n, adimensionale, rappresenta il
coefficiente angolare della retta interpolatrice in un sistema cartesiano bilogaritmico. Il
grado di affidabilità con cui vengono determinate le curve di possibilità pluviometrica è
funzione della dimensione del campione di dati disponibili. Quanto più numerosi sono i
campioni, tanto più affidabili sono le stime delle altezze di pioggia che corrispondono ad
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assegnati tempi di ritorno e tanto più è affidabile la curva di possibilità pluviometrica
ottenuta per interpolazione.
7.3. - METODOLOGIA DI CALCOLO
Per la determinazione delle curve di possibilità pluviometrica si è utilizzato il
procedimento di seguito descritto.
Attraverso la consultazione degli Annali Idrologici vengono ricavati i valori dei massimi
annuali per diversi intervalli di pioggia (1h, 3h, 6h, 12h e 24h) per le stazioni di misura
ubicate all’interno o nelle aree limitrofe del bacino idrografico del Torrente Viona. Si
ottengono così dei campioni di dimensione N, dove N rappresenta il numero degli anni
di osservazione della variabile idrologica massimo annuale dell'intensità di pioggia.
Si regolarizzano i campioni con la legge di distribuzione di probabilità che meglio si
adatta all'analisi dei valori massimi con stima dei parametri mediante il metodo dei
momenti. Si è scelto di utilizzare la distribuzione di Gumbel, verificando l'ipotesi
statistica tramite il test di Pearson.
Per ogni campione si determina il valore dell'altezza di pioggia h in funzione degli
assegnati tempi di ritorno T (20, 100, 200 anni) attraverso la seguente formula:
per la distribuzione di Gumbel
h=u−
Dove u = x – 0.045
x
e α = 1,283/
x
1
ln ln
α
exe
T
T −1
x
sono rispettivamente la media e lo scarto
quadratico medio del campione di misure. Il parametro α , inversamente proporzionale
allo scarto quadratico medio, controlla la forma del grafico che rappresenta la funzione
di densità: quanto più α è grande, tanto più è addensata la distribuzione. Invece il
parametro u controlla la posizione del grafico: aumentando il valore di u, la
distribuzione trasla verso destra, lungo l’asse delle ascisse, senza deformarla.
Si diagrammano i punti in un sistema cartesiano con in ascissa il tempo di pioggia t in
ore ed in ordinate l'altezza di pioggia h in millimetri. Si utilizza infine il metodo dei minimi
quadrati per definire una curva di regressione che meglio rappresenti le coppie di punti
di coordinate (h,t). Si suppone di avere a disposizione un campione costituito da N
coppie di valori (x11,x21),...,(x1N,x2n) della variabile dipendente x1 e della variabile
indipendente x2. Si riportano in un diagramma cartesiano, con in ascissa x2 ed in
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ordinate x1, i punti che hanno come coordinate le coppie di valori osservati. Se esiste
una relazione tra le due variabili, la dispersione dei punti apparirà non del tutto casuale,
ma limitata entro una fascia e più o meno interpolabile con una curva. Il metodo dei
minimi quadrati consiste nel determinare come curva interpolatrice quella che rende
minima la somma dei quadrati degli scarti tra il valore della variabile x1 osservato e il
valore letto sulla curva di regressione:
N
S=
[
2
( )]
x − f xi
i =1 1i
Il metodo implica che sia noto a priori il tipo di curva che si vuole prendere in
considerazione. Nel caso della curva di possibilità pluviometrica si utilizza, come già
n
detto, l'espressione monomia h = at , rappresentabile su piani bilogaritmici da una retta
con espressione
ln h = n ⋅ ln t + ln a
Y = AX + B
Attraverso l'applicazione del metodo dei minimi quadrati si ricavano i valori dei
coefficienti A e B, da cui si ottengono i valori di a ed n calcolati mediante le espressioni
seguenti, che permettono la definizione della curva di possibilità pluviometrica.
A=
B=
(
xi
(
xi y i − N x i y i
2
2
x i − N xi
)
2
xi y i − N xi
yi
2
2
x i − N xi
)
con
A = n ; B = ln a
La legge di Gumbel è stata quindi sottoposta al test di Pearson, per controllare l’ipotesi
che la distribuzione, dalla quale si è estratto il campione, coincida con una distribuzione
assegnata a priori. Il test di Pearson fa uso della variabile χ 2 secondo la formula
N N i − N Pi 2
2
χ =
N Pi
i =1
(
)
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Come campo di accettazione si adotta quello in cui, indicato con χ 2 cr il valore del χ 2
con probabilità di superamento uguale al livello di significatività prescelto, valga la
disuguaglianza χ 2 < χ 2 cr .
7.4. Elaborazioni svolte
Il procedimento descritto precedentemente è stato applicato alle altezze di
precipitazione di durata 1, 3, 6, 12, 24 ore della stazione pluviometrica di Biella. Tale
stazioni di misura è la più vicina alle aree d’intervento e quindi le più rappresentative
dell’andamento delle precipitazioni intense nell’area in esame.
Nelle successive tabelle sono riassunti il periodo di funzionamento degli strumenti e le
dimensioni dei campioni di misura.
Tabella 1 - Stazione di misura pluviografiche di Biella utilizzata per la determinazione della curva di possibilità
pluviometrica.
STAZIONE
Biella
Periodo di
Grandezza
funzionamento
campione
1945 - 1986
31
Tabella 2 - Valori di precipitazione per 1, 3, 6, 12, 24 ore in funzione di un Tempo di ritorno TR 20 anni.
STAZIONE
1h
3h
6h
12 h
24 h
Biella
56,83
79,87
108,84
123,37
157,60
Tabella 3 - Valori di precipitazione per 1, 3, 6, 12, 24 ore in funzione di un Tempo di ritorno TR 100 anni.
STAZIONE
1h
3h
6h
12 h
24 h
Biella
78,64
112,23
155,75
169,44
212,76
Tabella 4 - Valori di precipitazione per 1, 3, 6, 12, 24 ore in funzione di un Tempo di ritorno TR 200 anni.
STAZIONE
1h
3h
6h
12 h
24 h
Biella
87,25
125,00
174,26
187,62
234,53
Il campione di misura a disposizione è stato regolarizzato mediante l’applicazione della
legge probabilistica di Gumbel, che ha consentito di determinare i parametri a ed n in
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funzione di tempi di ritorno T, pari a 20, 100, 200 anni. I valori così ottenuti sono
riportati nella tabella seguente.
Tabella 5 - Valori di a ed n della curva di possibilità pluviometrica in funzione del TR considerato (20, 100, 200 anni)
per la stazione pluviografica di Biella.
TR 20 anni
STAZIONE
Biella
TR 100 anni
TR 200 anni
a
n
a
n
a
n
57,35
0,320
80,73
0,310
89,95
0,310
7.5. Confronto con altre metodologie
La precedente metodologia per la definizione delle curve di possibilità pluviometrica in
funzione di diversi tempi di ritorno è stata confrontata con quanto riportato nel “Piano
Stralcio per l’Assetto Idrogeologico (PAI)”, ed in particolare nella “Direttiva sulla piena di
progetto da assumere per le progettazioni e le verifiche di compatibilità ambientale”.
Nella suddetta direttiva sono riportati i parametri a ed n della curva di possibilità
pluviometrica per tempi di ritorno pari a 20, 100, 200 e 500 anni.
Come si può verificare dalla sottostante tabella, i valori riportati nel PAI risultano essere
maggiormente cautelativi rispetto ai valori calcolati con la metodologia di Gumbel
applicata alle misure della stazione pluviografica di Biella.
Tabella 6 - Valori di a ed n della curva di possibilità pluviometrica in funzione del TR considerato (20, 100, 200 anni)
riportati nel PAI.
TR 20 anni
TR 100 anni
TR 200 anni
STAZIONE
a
n
a
n
a
n
Biella (P.A.I.)
62,43
0,287
89,16
0,272
99,75
0,262
Nel seguito si procederà al calcolo della portata defluente, utilizzando i valori della
curva di possibilità pluviometrica determinati nel PAI.
7.6. Ragguaglio delle piogge
L’osservazione sperimentale delle piogge intense mostra che, all’interno di un’area
assegnata, l’intensità di precipitazione durante un certo evento piovoso risulta variabile,
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in maniera spesso accentuata, da punto a punto. Questa variabilità è tanto più
accentuata quanto maggiore è l’estensione dell’area esaminata. Occorre pertanto fare
riferimento a curve di possibilità pluviometrica areali, esprimenti cioè il legame, per un
assegnato tempo di ritorno, tra l’altezza media di pioggia che in un’assegnata durata
cade su un bacino idrografico di area A e la durata stessa.
Nel nostro paese il problema del ragguaglio delle piogge all’area viene usualmente
affrontato applicando una correzione ai coefficienti a e n della curva di possibilità
climatica puntuale. La curva di possibilità climatica areale viene cioè espressa nella
forma:
hA (t , T ) = a'⋅t n '
in cui a’ e n’ vengono messi in relazione con i coeff. a e n della curva puntuale e con
l’area A del bacino:
a’=f(a,A)
n’=f(n,A)
Espressioni molto usate sono quelle trovate da Colombo, valevoli per aree fino a 5000
ha e durate di pioggia fino a 24 ore:
A
a' = a ⋅ 1 − 0.06 ⋅
100
A
n' = n + 0.003 ⋅
100
0.4
0. 6
dove A è l’area del bacino espressa in ha.
L’espressione ottenuta da Puppini vale invece per bacini di estensione inferiore a 600
km2.
a' = a 1 − 0.084
A
A
+ 0.007
100
100
n' = n + 0.014
2
A
100
Di seguito sono riportati i valori regolarizzati dai quali si evincono le curve di possibilità
climatica:
h = a '⋅t n '
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I valori di a ed n calcolati precedentemente sono stati ragguagliati alle superfici dei
bacini mediante la formulazione di Colombo, ottenendo i valori di a’ ed n’,
successivamente utilizzati per il calcolo della portata.
Tempo di ritorno 20 anni – dati PAI
Bacino
A (kmq)
a
n
a’
n’
T. Viona – traversa
12,1
62,47
0,278
52,27
0,300
T. Viona – centrale
16,3
62,47
0,278
50,99
0,303
A (kmq)
a
n
a’
n’
T. Viona – traversa
12,1
89,16
0,272
74,66
0,285
T. Viona – centrale
16,3
89,16
0,272
72,82
0,288
A (kmq)
a
n
a’
n’
T. Viona – traversa
12,1
99,75
0,262
83,52
0,275
T. Viona – traversa
16,3
99,75
0,262
81,47
0,278
Tempo di ritorno 100 anni – dati PAI
Bacino
Tempo di ritorno 200 anni – dati PAI
Bacino
7.7. Morfologia del bacino idrografico del T. Viona
Il bacino idrografico è definito come la porzione di superficie terrestre delimitata dalla
linea di displuvio (spartiacque) entro la quale si raccolgono e defluiscono le acque
derivanti dalle precipitazioni liquide (pioggia), dallo scioglimento delle nevi e da
eventuali sorgenti. Queste acque defluiscono, prima o poi, ad uno stesso punto di
raccolta: la sezione di chiusura.
I bacini idrografici qui considerati sono quelli del T. Viona, rispettivamente chiusi in
corrispondenza della traversa di derivazione e dell’area dove sarà realizzato il locale
centrale.
Il comportamento idrologico di un bacino è strettamente dipendente dalle sue
caratteristiche morfometriche, quali la superficie, la lunghezza dell’asta principale, la
quota massima, minima e media. La superficie e la lunghezza dell’asta principale sono
stati determinati mediante il software GIS Arcview, utilizzando come base cartografica i
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
Fogli n. 114030, n. 114070 e n. 114080, della Carta Tecnica Regionale (CTR) in scala
1:10.000.
A partire dal DTM della Regione Piemonte (50 x 50 m) e dalla conoscenza
dell’estensione areale del bacino idrografico, mediante un programma di calcolo è stato
possibile ricavare il valore di quota massima, quota minima e quota media del bacino
idrografico in esame. Questi dati sono indispensabili per le successive analisi
idrologiche, in particolare per la determinazione del tempo di corrivazione Tc. La quota
media dei bacini è stata calcolata mediante la formula:
Hm =
ai ⋅ H i
A
in cui:
Hm = quota media (espressa in m s.l.m.)
ai = areola compresa tra l’isoipsa k e l’isoipsa k + 1 (espressa in km²)
Hi = media tra le isoipse che delimitano l’area ai (espressa in m s.l.m.)
A = area totale del bacino
Viene ipotizzato infatti di suddividere tutta la superficie in areole parziali (ai) comprese
tra due curve di livello non troppo distanti, tali da poter considerare costante la
pendenza in quel tratto, e quindi approssimando la quota media (Hi) alla media dei
valori delle due curve di livello che la delimitano
Nella successiva tabella si riportano i principali dati relativi alla morfologia del bacino
idrografico oggetto di studio:
Lunghezza
asta (km)
Quota
massima (m
s.l.m.)
Quota
minima
Quota
media
(m s.l.m.)
(m s.l.m.)
12,1
9,7
2.371
572
1.295,2
16,3
15,9
2.371
360
1.097,2
Superficie
Corso d’acqua
(km2)
T.
Viona
–
traversa
T.
Viona
centrale
–
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Pag. 32
Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
7.8. Tempo di corrivazione
Il tempo di corrivazione è il numero di ore necessarie affinché una particella d’acqua
caduta nel punto idraulicamente più lontano del bacino possa giungere alla sezione di
chiusura. Le precipitazioni responsabili della massima portata di piena devono avere
una durata almeno pari al tempo di corrivazione. Quindi per considerare le condizioni
più critiche è bene scegliere precipitazioni di durata simile al tempo di corrivazione.
Per determinare tc in letteratura sono presenti diverse formulazioni, tutte di natura
empirica:
•
la formula di Giandotti (1934), che è stata ottenuta mediante osservazioni
effettuate su bacini aventi superficie variabile da 170 a 70.000 km²:
tc =
•
4 A + 1,5L
0,8 H m − H 0
la formula di Pezzoli, utilizzabile soprattutto per piccoli bacini montani aventi
2
superficie inferiore a 20 km :
tc =
•
0 ,055 ⋅ L
i
la formula di Ventura, utilizzabile in bacini di dimensioni medie fino a 40 km2:
t c = 0,1272 ⋅
•
A
i
la formula di Pasini, utilizzabile anch’essa in bacini di dimensioni medie fino a 40
2
km :
3
t c = 0,108 ⋅
A ⋅L
i
Per quanto riguarda il presente studio verrà utilizzata la formulazione proposta da
Ventura. Tale formulazione si adatta bene per bacini come quello del T. Viona.
Il risultato ottenuto con le metodologie descritte è riassunto nella seguente tabella:
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Pag. 33
Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
Corso
d’acqua
Superficie
2
(km )
Lunghezza
asta (km)
Quota
massima (m
s.l.m.)
12,1
9,7
16,3
15,9
Quota
minima
Quota
media
Giandotti
Pezzoli
Ventura
Pasini
(h)
(h)
(h)
(h)
(m
s.l.m.)
(m s.l.m.)
2.371
572
1.295,2
1,34
1,37
1,13
1,35
2.371
360
1.097,2
1,87
2,69
1,58
2,11
T. Viona –
traversa
T. Viona –
centrale
Come si può evincere dalla tabella sopra riportata, i risultati ottenuti evidenziano una
certa discrepanza tra i vari metodi utilizzati. A maggior sicurezza delle successive
elaborazioni si ritiene opportuno utilizzare di volta in volta le formule che danno il tempo
di corrivazione minore, in quanto ad esso corrisponde una portata idrica maggiore.
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Pag. 34
Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
7.9. Coefficiente di deflusso
La stima del coefficiente di deflusso
è estremamente difficile e costituisce il maggiore
elemento di incertezza nella valutazione della portata. Il parametro tiene conto in forma
implicita di tutti i fattori che intervengono a determinare la relazione tra la portata al
colmo e l’intensità media di pioggia; si utilizzano normalmente valori di riferimento, tratti
dalla letteratura scientifica, che spesso sono adattabili con difficoltà alle effettive
condizioni del bacino in studio.
Gli studi disponibili, per altro in numero piuttosto limitato, indicano tutti che il valore di
in un dato bacino varia in misura elevata da evento ad evento, in particolare in funzione
delle differenti condizioni climatiche antecedenti. E’ possibile comunque ipotizzare che,
per gli eventi gravosi che sono di interesse nel campo della progettazione e delle
verifiche idrauliche, il parametro assuma valori sufficientemente stabili. In qualche caso
si assume che il valore di
cresca in funzione del tempo di ritorno dell’evento,
supponendo in tal modo una risposta non lineare del bacino.
Nel presente studio si è definito cautelativamente un valore del coefficiente di deflusso
pari a 1,0, in modo da considerare all’interno di questo coefficiente le incertezze legate
alla determinazione della portata defluente.
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Pag. 35
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7.10. Calcolo della portata di massima piena
La valutazione della portata viene effettuata in modo indiretto, a partire dalle
informazioni rilevate e dai parametri idrologici valutati. La trattazione consente di
valutare, in termini probabilistici, i massimi valori che si possono verificare per prefissati
tempi di ritorno: nel caso specifico sono stati considerati i tempi di ritorno di 20, 100 e
200 anni. Si utilizza il metodo razionale.
n
QMAX = K S
S ⋅ a ⋅ tc
⋅ϕ
3 .6 ⋅ t c
Il coefficiente Ks tiene in conto il contributo dovuto al trasporto solido.
Le correnti idriche trasportano frequentemente in natura materiali solidi incoerenti che
derivano dalle azioni erosive sui versanti e dagli sforzi esercitati dalla corrente stessa
sull’alveo.
In particolare, per torrenti montani in condizioni di piena, il fenomeno è assai diffuso e
la potenza della corrente è tale da consentire il movimento di materiale di notevole
dimensione.
La teoria classica non risulta applicabile in quanto le dimensioni del materiale trasportato
sono talvolta dello stesso ordine di grandezza della profondità della corrente. Si ritiene
pertanto più corretta una stima dell’aumento della portata dovuto al trasporto solido,
desunta da studi sul luogo e assunta cautelativamente superiore ad 1/5 della portata
liquida.
Bacino
T. Viona –
traversa
T. Viona –
centrale
T.
Area
corr.
(kmq)
(h)
KS
12,1
1,13
1,2 1,0
192
275
307
dati PAI
16,3
1,58
1,2 1,0
202
286
319
dati PAI
Q20 Q100 Q200 Metodo
(mc/s) (mc/s) (mc/s) utilizzato
Nella successiva verifica idraulica saranno quindi utilizzati i valori di portata calcolati
sulla base dei parametri a ed n del PAI.
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8. METODOLOGIA DI VERIFICA
In questo capitolo si farà riferimento ai criteri di calcolo adottati e alle metodologie
seguite per la verifica idraulica degli interventi in progetto.
8.1. Criteri di calcolo
La Direttiva criteri per la valutazione della compatibilità idraulica delle infrastrutture
pubbliche e di interesse pubblico all’interno delle fasce A e B prescrive anche i seguenti
indirizzi riguardo le metodologie di calcolo (cfr. 2.8.1 Metodo di calcolo):
Il codice di calcolo da utilizzare per il profilo idrico in piena della corrente nel tratto di
corso d’acqua dipende dal livello di approfondimento delle analisi da condurre.
Vi
sono
le
seguenti
alternative
che
fanno
riferimento
a
schematizzazioni
progressivamente più complesse delle condizioni di moto:
a) moto stazionario monodimensionale (portata costante e geometria
dell’alveo variabile);
b) moto vario monodimensionale o quasi-bidimensionale (portata variabile nel
tempo e geometria variabile);
c) moto vario bidimensionale, alle differenze o agli elementi finiti, (portata variabile
nel tempo e geometria variabile).
L’utilizzo dello schema del moto uniforme, che costituisce un’ulteriore semplificazione
rispetto ad a) non è consentito, in quanto comporta approssimazioni eccessive rispetto
alla situazione reale, che non permettono di rappresentare i fenomeni di interesse.
Lo schema a), che tiene conto della variazione delle dimensioni dell’alveo e delle
singolarità
localizzate
(rappresentate
da
manufatti,
bruschi
restringimenti
o
allargamenti, variazioni di scabrezza, salti di fondo), è generalmente adatto ad
affrontare tutte le situazioni in cui la valutazione degli effetti degli interventi in progetto
sulle condizioni di deflusso è rappresentabile unicamente in termini di modificazione del
profilo idrico.
Nei casi invece di particolare complessità, che richiedano la valutazione di fenomeni
specifici (quali ad esempio i valori locali delle velocità di corrente ai fini della
quantificazione della capacità erosiva della corrente) o in cui si renda necessaria la
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Pag. 37
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quantificazione di modificazioni della capacità di laminazione dell’alveo ,occorre
ricorrere ai codici di calcolo b) o c).
Il codice di calcolo impiegato per la valutazione del profilo idrico e delle altre
caratteristiche del moto va adeguatamente descritto. Nel caso siano utilizzati
programmi di calcolo numerico generalmente noti nella letteratura tecnico-scientifica, è
sufficiente l’indicazione precisa del programma utilizzato.
8.2. Codice di calcolo HEC RAS
Lo studio idraulico dei corsi d’acqua è stato effettuato costruendo, mediante utilizzo del
codice di calcolo HEC- RAS (versione 4.1) Hydrologic Engineer Center - River Analysis
System (US Army Corps of Engineers), un modello numerico dei tratti di interesse
del T. Viona.
Qui di seguito si farà brevemente riferimento al funzionamento del modello numerico
utilizzato, alle sue potenzialità ed ai suoi limiti.
Il modello è in grado di determinare i profili di superficie libera in moto permanente
gradualmente vario (in senso spaziale e non temporale) in alvei prismatici e non prismatici.
Entrambi i tipi di corrente, lenta e veloce, possono essere calcolati così come le
conseguenze di diverse tipologie di accidentalità e strutture di cui si conosca la
relazione fra carico e portata defluente.
Il modello è comunque vincolato nel suo utilizzo da tre condizioni:
- poiché le equazioni non contengono termini dipendenti dal tempo, il moto deve
essere permanente;
- il moto deve essere gradualmente vario in senso spaziale poiché le equazioni
ipotizzano la distribuzione idrostatica delle pressioni in seno alla corrente;
il moto è mono - dimensionale.
Il software HEC - RAS consente inoltre :
•
di determinare con precisione l'effetto di rigurgito determinato dalle spalle dei
ponti o dall'ingombro delle pile in alveo o dalla presenza di soglie;
•
di parametrizzare il coefficiente di scabrezza attribuendo valori differenti per
alveo attivo ed aree golenali;
•
è inoltre possibile creare all'interno di ciascuna sezione trasversale del corso
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Pag. 38
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d'acqua zone a scabrezza omogenea, definendo quindi tale parametro con
precisione maggiore rispetto al coefficiente di scabrezza equivalente.
Il software permette di ottenere informazioni che riguardano sia parametri fisici del
corso d'acqua, che parametri legati alla progettazione:
•
quota del pelo libero (m s.l.m.);
•
quota del gradiente energetico;
•
velocità e portata sia dell'alveo attivo che delle aree golenali;
•
larghezza del pelo libero, area bagnata ed i principali parametri geometrici;
•
sezioni trasversali del corso d'acqua;
•
profilo di moto permanente.
Per meglio comprendere il funzionamento del modello idraulico utilizzato è opportuno
fornire una sintesi delle potenzialità e dei fondamenti teorici che stanno alla base del
calcolo dei profili di moto permanente e che sono implementati nel modello stesso.
Per calcolare la quota del pelo libero incognita in una determinata sezione trasversale
del corso d'acqua il modello utilizza una procedura di calcolo nota come Standard Step
Method, consistente nell'integrazione dell'equazione di bilancio energetico:
WS 2 +
α 2V22
2g
= W S1 +
he = L ⋅ S f + C
α 2V22
2g
α1V12
2g
-
+ he
α1V12
2g
dove:
WS1, WS2 = quota del pelo libero fra due sezioni di calcolo
V1, V2
= velocità media
α1, α2 = coefficienti energetici moltiplicativi della velocità
g
= accelerazione di gravità
he
= perdita di carico
L
= distanza fra le sezioni trasversali
Sf
= pendenza media
C
= coefficiente di perdita per contrazione o espansione.
Ulteriore punto fondamentale nella comprensione del funzionamento del modello
idraulico è la suddivisione della massa liquida defluente in unità elementari per le quali
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
la velocità è distribuita uniformemente. Nel canale principale di deflusso la massa
liquida defluente non viene suddivisa tranne nel caso in cui si conferiscano più valori di
scabrezza differenti in alveo. In funzione dei valori di scabrezza definiti saranno
individuate corrispondenti unità di deflusso.
La capacità di deflusso per ciascuna suddivisione è pertanto calcolata con la seguente
espressione:
K =
1,486
aR 2/3
n
dove:
K = capacità di deflusso per unità elementare
n = coefficiente di Manning per la scabrezza dell'unità elementare
a = area di deflusso dell'unità elementare
R = raggio idraulico per l'unità di deflusso elementare.
La capacità totale di deflusso per la sezione trasversale è ottenuta per sommatoria
delle singole capacità relative alle unità in cui la sezione è stata scomposta.
Le perdite di carico dovute ad attrito sono calcolate come prodotto della pendenza
media, Sf, e della distanza L fra due sezioni trasversali consecutive.
Affinché il modello possa elaborare correttamente i profili di moto permanente per il
tratto di corso d'acqua considerato e determinare la quota del pelo libero delle sezioni
trasversali utilizzate, devono essere disponibili i seguenti dati riguardanti la geometria
delle sezioni e le caratteristiche idrauliche della corrente:
- tipo di corrente;
- quota iniziale del pelo libero;
- valore di portata;
- coefficienti rappresentativi delle perdite;
- geometria delle sezioni trasversali;
- distanze (golene e alveo principale) tra le sezioni trasversali.
Una volta determinate le caratteristiche geometriche e quelle idrauliche, è necessario
definire i valori di scabrezza per il canale attivo e per le aree golenali.
Il modello utilizzato nelle elaborazioni consente molteplici soluzioni per definire la
scabrezza delle singole sezioni trasversali, la qual cosa permette di ridurre moltissimo i
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Pag. 40
Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
margini di dubbio e incertezza legati all'individuazione di questo coefficiente
particolarmente importante.
Il coefficiente di scabrezza può pertanto assumere diversi valori in una singola sezione
trasversale, al fine di poter rappresentare realisticamente la morfologia della stessa.
Oltre a definire un valore di scabrezza per ciascuna suddivisione (golene, alveo
principale) è inoltre possibile definire la scabrezza in funzione della progressiva della
singola sezione trasversale oppure in funzione della quota raggiunta dal pelo libero.
Oltre alle perdite di carico valutate attraverso il coefficiente "n" di Manning (perdite per
attrito), il modello consente di valutare le perdite di transizione per allargamento /
restringimento utilizzando i coefficienti di espansione e contrazione, le perdite che si
originano nell'attraversamento di ponti e tombini in seguito alla forma del manufatto,
alla configurazione delle pile, al tipo di moto e alle condizioni di imbocco/sbocco.
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Pag. 41
Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
8.3. Definizione della scabrezza
Il coefficiente di scabrezza in un alveo naturale è una misura globale della resistenza al
moto. La definizione di questo parametro deve essere effettuata in seguito ad un
accurato
sopralluogo
del
corso
d'acqua,
considerando
sia
le
caratteristiche
granulometriche dei materiali che compongono l’alveo e le sponde, sia la copertura
vegetale delle sponde e delle aree golenali interessate al deflusso.
A titolo orientativo per la scelta dei valori numerici si farà riferimento, utilizzando il
coefficiente di scabrezza di Manning o di Strickler, alle indicazioni fornite dalle tabelle di
"Open Channel Hydraulics", Ven Te Chow, McGraw Hill International Editions (tab. 4.1
e 4.2).
Strickler:
Manning:
2/3 1/2
v = Ks R
i
2/3 1/2
v = (1/n) R
i
dove:
v = velocità media della corrente (m/s)
R = raggio idraulico (m)
i = pendenza di fondo (m/m)
Ks = coefficiente di Strickler
n = coefficiente di Manning
dove:
n = (n0 + n1 + n2 + n3 + n4) m5
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
Tabella 1 - Metodo per il calcolo del coefficiente di scabrezza n nei corsi d’acqua
Condizioni dell’alveo
Materiale costituente l’alveo
Valori
Terra
n0
Roccia
0.025
Alluvione
grossolana
0.028
Alluvione fine
0.024
Irregolarità della superficie della Trascurabile
sezione
Bassa
n1
0.005
0.010
Elevata
0.020
n2
Grado di sinuosità dell’alveo
Trascurabile
0.000
0.005
Variazione
frequente
Effetto della vegetazione
0.000
Moderata
Variazione della forma e della Graduale
dimensione
della
sezione
Variazione
trasversale
occasionalmente
Effetto relativo di ostruzioni
0.020
0.010-0.015
n3
0.000
Modesto
0.010-0.015
Apprezzabile
0.020-0.030
Elevato
0.040-0.060
Basso
n4
0.005-0.010
Medio
0.010-0.025
Alto
0.025-0.050
Molto alto
0.050-0.100
Modesto
m5
1.000
Apprezzabile
1.150
Elevato
1.300
La tabella 12 presenta i valori di riferimento per i coefficienti di scabrezza, secondo le
formule di Strickler e di Manning, riferiti alle situazioni tipiche dei corsi d’acqua naturali.
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Tabella 2 - Valori del coefficiente di scabrezza per i corsi d’acqua naturali
Tipologia del corso d’acqua
Strickler
Ks = 1/n (m1/3 s-1)
CORSI D’ACQUA MINORI
(Raggio idraulico ~ 2 m; larghezza in piena < 30 m)
Corsi d’acqua di pianura
45-40
alvei con fondo compatto, senza irregolarità
30-35
alvei regolari con vegetazione erbacea
25-30
alvei con ciottoli e irregolarità modeste
25-15
alvei fortemente irregolari
Torrenti montani
30-25
fondo alveo con prevalenza di ghiaia e ciottoli, pochi 30-25
grossi massi
20-15
alveo in roccia regolare
20-15
fondo alveo con ciottoli e molti grossi massi
alveo in roccia irregolare
CORSI D’ACQUA MAGGIORI
(Raggio idraulico ~ 4 m; larghezza in piena > 30 m)
sezioni con fondo limoso, scarpate regolari a debole 45-40
copertura erbosa
35
sezioni in depositi alluvionali, fondo sabbioso, scarpate 25-30
regolari a copertura erbosa
20-25
sezioni in depositi alluvionali, fondo regolare, scarpate
irregolari con vegetazione arbustiva e arborea
in depositi alluvionali, fondo irregolare, scarpate irregolari
con forte presenza di vegetazione arbustiva e arborea
AREE GOLENALI
(Raggio idraulico ~ 1 m)
a pascolo, senza vegetazione arbustiva
40-20
coltivate
50-20
con vegetazione arbustiva spontanea
25-10
con vegetazione arborea coltivata
30-20
Alveo artificiale in terra
materiale compatto, liscio
60
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
sabbia compatta, con argilla o pietrisco
50
sabbia e ghiaia, scarpata lastricata
50-45
ghiaietto 10-30 mm
45
ghiaia media 20-60 mm
40
ghiaia grossa 50-150 mm
35
limo in zolle
30
grosse pietre
30-25
sabbia, limo o ghiaia, con forte rivestimento vegetale
25-20
Alveo artificiale in roccia
con lavorazione accurata
30-25
con lavorazione media
25-20
con lavorazione grossolana
20-15
Alveo artificiale in muratura
muratura in pietra da taglio
80-70
muratura accurata in pietra da cava
70
muratura normale in pietra da cava
60
pietre grossolanamente squadrate
50
scarpate lastricate, fondo in sabbia e ghiaia
50-45
Alveo artificiale in calcestruzzo
pavimentazione in cemento
100
calcestruzzo con casseforme metalliche
100-90
calcestruzzo con intonaco
95-90
calcestruzzo lisciato
90
intonaco di cemento intatto
90-80
calcestruzzo con casseforme in legno, senza intonaco
70-65
calcestruzzo costipato, superficie liscia
65-60
calcestruzzo vecchio, superficie pulita
60
rivestimento in calcestruzzo ruvido
55
superfici irregolari in calcestruzzo
50
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
9. VERIFICA IDRAULICA
Le analisi idrauliche sulle aree d’indagine per la determinazione delle aree esondabili e
per la valutazione di compatibilità idraulica degli interventi sono state condotte su due
tratti del T. Viona, di cui uno di lunghezza pari a circa 160 metri in corrispondenza della
traversa di derivazione e l’altro più a valle di lunghezza pari a 185 metri, presso l’area
dove sarà realizzato il locale centrale.
In particolare è stato determinato il profilo di moto permanente e la quota del pelo libero
nei tratti di interesse del T. Viona.
9.1. Condizioni geometriche
Punto di partenza per la realizzazione della verifica di compatibilità idraulica degli
interventi in progetto è stata la realizzazione di un piano quotato delle aree oggetto
degli interventi, ottenuto mediante l’esecuzione di un apposito rilievo topografico con
stazione totale. Il rilievo topografico così ottenuto ha consentito di ricostruire con
sufficiente precisione l’intorno del corso d’acqua, rilevando, in particolare, la presenza
di infrastrutture di pubblico interesse (strade, ponti), le opere idrauliche (difese spondali,
quali scogliere). Sono stati inoltre rilevati argini, fossi, strade, scarpate naturali e
comunque variazioni altimetriche minime di 0,50 metri.
Il risultato finale di questa prima fase è stata quindi la realizzazione di un DEM (Digital
Elevation Model) a maglia non regolare.
La fase successiva del lavoro ha consentito di passare dal modello digitale del terreno
ad una rappresentazione plano – altimetrica delle aree in esame, giungendo alla
definizione di una planimetria per punti quotati e curve di livello ed al tracciamento delle
sezioni trasversali dei corsi d’acqua e delle aree limitrofe, numerate da valle verso
monte.
A tale scopo, i punti tridimensionali ricavati dal rilievo topografico e memorizzati in
formato Cad (.dxf 3D) sono stati importati nel software Leonardo X7. Attraverso questo
software è stato possibile effettuare un’interpolazione “ragionata” dei punti quotati ed
ottenere una rappresentazione tridimensionale delle aree di studio, mediante la
generazione di curve di livello direttrici con un intervallo di 1,0 m.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
Affinché il software effettui correttamente l’interpolazione tra i punti quotati, è
necessario introdurre le cosiddette “breaklines”, ovvero le linee di discontinuità del
terreno. Sono state pertanto individuate le linee rappresentative del fondo alveo, della
base ed del ciglio delle scarpate, delle scogliere, dei rilevati arginali, di strade ed
abitazioni…
Ultimata l’interpolazione dei punti e definite le curve di livello rappresentative della
morfologia del terreno, sempre mediante il software leonardo X7, è stato possibile
tracciare le sezioni trasversali del corso d’acqua, che, nelle fasi successive dello studio,
sono state utilizzate per effettuare la verifica idraulica del torrente.
Il tracciamento delle sezioni è stato effettuato in modo tale che queste risultino
perpendicolari all’alveo. Per poter meglio rappresentare l’andamento del corso d’acqua,
l’interasse tra le sezioni è stato mediamente pari a circa 10 metri.
Le sezioni topografiche dei corsi d’acqua, così definite, hanno consentito di
rappresentare:
•
la geometria dell’alveo attivo e delle aree golenali;
•
le variazioni della larghezza dell’alveo nel tratto in esame;
•
gli eventuali cambiamenti di pendenza nel profilo altimetrico;
•
la presenza di manufatti idraulici ed opere di difesa spondale (muri, gabbionate,
scogliere).
Per la successiva immissione delle sezioni nel software di modellazione idraulica,
queste sono state definite a partire da valle verso monte; ogni sezione, inoltre, è stata
tracciata dalla sponda in sinistra orografica verso quella in destra (ovvero vista da
monte verso valle). Le sezioni così ottenute sono state quindi esportate in formato .dxf,
utilizzabile in ambiente CAD ed in quello GIS. La traccia planimetrica delle sezioni è
stata invece rappresentata nella planimetria per punti quotati e curve di livello.
Per facilitare l’immissione dei dati geometrici nel software di modellazione idraulica
HEC RAS ed evitare possibili errori di inserimento dati, si è proceduto infine alla
conversione dei files delle sezioni dal formato .dxf a quello .xy (dove x è la progressiva
della sezione ed y la quota altimetrica di ogni punto), richiesto da HEC RAS, mediante il
software dxf2xyz 1.3
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Resistenza al moto
I valori di scabrezza affidati alle singole sezioni sono quelli desunti dalle tabelle
allegate:
-
T. Viona
1/3
n Manning = 1 / KStrickler = 1/12.5 = 0,08 s/m per l’alveo attivo
1/3
n Manning = 1 / KStrickler = 1/12.5 = 0,08 s/m per le aree golenali
La scabrezza associata alle sezioni si è cautelativamente assunta costante in tutto il
tratto e pari a:
Scabrezza secondo Strickler Ks [m1/3/s]
Golena sinistra
Alveo inciso
Golena destra
20
25
20
Scabrezza secondo Manning n [s/m1/3]
0,05
0,04
0,05
9.2. Condizioni di deflusso
Sulla base della normativa vigente (cfr. capitolo 4) e utilizzando le metodologie
ricordate nei capitoli precedenti, è stata determinata la portata di progetto utilizzata
nella presente verifica idraulica.
Portata di verifica con TR pari a 200 anni – T. Viona (locale centrale sez. 1- sez.15)
stato di fatto e di progetto
3
Qtr200anni = 319 m /s
Regime idraulico: corrente veloce (Fr>1);
Condizioni al contorno – di monte: altezza nota del pelo libero, pari a 361,3 m s.l.m. con
portata avente TR pari a 200 anni in condizioni di stato di fatto e di progetto.
Portata di verifica con TR pari a 200 anni – T. Viona (opera di presa sez. 16- sez.30)
stato di fatto e di progetto
3
Qtr200anni = 307 m /s
Regime idraulico: corrente mista (Fr>1);
Condizioni al contorno – di monte: altezza nota del pelo libero, pari a 575,5 m s.l.m. con
portata avente TR pari a 200 anni in condizioni di stato di fatto e di progetto.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
9.3. ANALISI DEI RISULTATI
La verifica idraulica del T. Viona è stata effettuata, nei tratti oggetto di intervento, sia in
condizioni di stato di fatto che di progetto.
Confrontando i profili di moto permanente nelle due condizioni è possibile effettuare le
seguenti considerazioni:
•
gli interventi in progetto non comportano alcuna riduzione della sezione di
deflusso rispetto alla condizione di stato attuale;
•
lungo il tratto oggetto della realizzazione del locale centrale e della cabina M.T.
la portata è sempre contenuta in alveo, sia nelle condizioni di stato attuale che in
quelle di progetto; a valle dei due manufatti (dalla sez. 6 alla sez. 1) le aree
golenali ubicate lungo la sponda sinistra orografica sono sempre interessate
dagli eventi di piena.
•
la dinamica di esondazione del T. Viona nei tratti oggetto di studio non viene
modificata in seguito alla realizzazione degli interventi, a parte in un tratto in
corrispondenza del canale di derivazione;
•
le scogliere previste in progetto non alterano il deflusso della portata e
soddisfano la verifica la trascinamento dei massi (per i dettagli si rimanda al
capitolo 10).
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10. VERIFICA AL TRASCINAMENTO DELLE SCOGLIERE IN
PROGETTO
La dimensione dei massi che costituiscono le scogliere in progetto viene stabilita in
relazione alle caratteristiche idrodinamiche della corrente defluente in alveo (velocità,
azione di trascinamento ecc.). In ogni caso il loro peso non deve essere inferiore a 8-10
quintali.
Le correnti idriche trasportano frequentemente in natura materiali solidi incoerenti che
derivano dalle azioni erosive sui versanti e dagli sforzi esercitati dalla corrente stessa
sull’alveo. In particolare, per torrenti montani in condizioni di piena, il fenomeno è assai
diffuso e la potenza della corrente è tale da consentire il movimento di materiale anche
di notevole dimensione.
Dal punto di vista idraulico la caratteristica distintiva dei materiali trasportati dalle
correnti è la loro densità ρ s . Altro fattore essenziale è la dimensione e la forma dei
granuli. Essa è rappresentata con il diametro d s della particella o con il diametro d n di
un miscuglio di sedimenti, inteso quest’ultimo come il diametro delle maglie del setaccio
che consente il passaggio a n% del peso dei granuli componenti il miscuglio.
La ricerca della larghezza, della profondità e della pendenza necessarie per
raggiungere lo stato di regime di un corso d’acqua richiede di associare all’equazione
del moto della corrente altre condizioni che riguardano appunto il fenomeno del
trasporto solido e lo stato di equilibrio del fondo.
Inizialmente sono state proposte alcune formule empiriche che esprimono un legame
tra la velocità media U CR alla quale dovrebbe corrispondere tale condizione e la
profondità Y della corrente, tra le quali si ricorda la formula di Kennedy (1895)
U CR = 0.55 ⋅ Y 0.64
A Shields (1936) si deve la prima interpretazione del fenomeno di inizio del trasporto
solido di fondo. L’indagine fu rivolta ad individuare la relazione che il valore τ CR della
tensione al contorno τ 0 , quella che provoca il primo movimento del materiale solido
investito dalla corrente ha con le proprietà µ e ρ del fluido e con le caratteristiche ρ s
e d s dei ciottoli.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
Nella formulazione più semplice la relazione di Shields si deduce ponendo che, in
condizioni critiche, la resistenza al moto dei granuli di diametro d s e peso specifico γ s ,
uguagli la forza di trascinamento al fondo all’inizio del trasporto.
Sulla base delle informazioni sperimentali si può ritenere che il coefficiente C R sia
funzione, a parità di forma dei sedimenti, di un numero tipo Reynolds costruito con le
grandezze caratteristiche del moto attorno al granulo:
velocità di attrito
v* = τ 0 ρ
diametro del granulo
ds
viscosità cinematica del fluido
ν =µ ρ
numero di Reynolds
Re * =
v* ⋅ d s
ν
Ne deriva complessivamente:
v*2
τ0
ρ
τ* =
=
⋅
(γ s − γ ) ⋅ d s ρ s − ρ g ⋅ d s
ed il legame tra Re * ed il parametro di stabilità è rappresentato, in condizioni critiche,
dalla curva di Shields sotto riportata.
La limitazione più restrittiva alla curva di Shields deriva dal fatto di essere riferita a
materiali omogenei, cioè con granulometria praticamente uniforme. Nel caso di miscugli
non omogenei Egiazaroff (1965) ha proposto, nel campo del regime assolutamente
turbolento, l’impiego della relazione
τ CR
0,1
=
(γ s − γ ) ⋅ d s [log19(d s d50 )]2
per valutare la tensione critica di trascinamento dei granuli di diametro d s appartenenti
ad un miscuglio disuniforme di cui d 50 indica evidentemente il diametro medio. Questa
relazione, per d s = d 50 , assume al secondo membro il valore 0,06 di Shields.
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In situazioni di moto assolutamente turbolento la condizione di incipienza non è influita
dal numero di Reynolds, ma si ha quando la tensione critica adimensionale τ * assume
valori pari a 0.06.
In tal caso, se sono note le condizioni idrodinamiche della corrente, si può facilmente
determinare la dimensione minima del solido al di sotto della quale esso comincia a
muoversi. Occorre in ogni caso tener conto di un certo margine di sicurezza.
Nel caso in esame la situazione più gravosa comporta:
Sez. idraulica 20 (Scogliera a protezione del canale di derivazione in progetto)
i
0,064
Ω
192.14 mq
C
74,20 m
R=
Ω
C
2,59 m
ρ
1000 kg/mc
ρs
2500 kg/mc
d=
ρ ⋅ R⋅i
= 79,9 cm
(ρ s − ρ ) ⋅ 0.06
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4
d3
= 0.71 mc
V = ⋅π
3
8
In via cautelativa, il volume dei massi da utilizzare non dovrà essere comunque
inferiore a 0.8 mc.
A causa dell’elevata velocità della corrente, le scogliere dovranno essere realizzate in
massi di cava intasati con cls, in modo che siano solidali tra loro e sia scongiurato il
rischio di trascinamento verso valle dei massi stessi.
Per un migliore inserimento nell’ambiente circostante le scogliere non saranno
completamente intasate in cls, ma verrà lasciato uno spazio verso l’esterno per favorire
il deposito di terreno e la crescita di copertura vegetale.
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11. EFFETTI DEGLI INTERVENTI IN PROGETTO
Sulla base del quadro delle analisi di cui alla Direttiva del PAI, vanno identificati e
quantificati gli effetti dell’intervento in progetto sull’assetto del corso d’acqua rispetto
alla situazione precedente all’intervento.
I criteri di compatibilità definiti all’art. 38 delle Norme di attuazione del Piano stralcio per
l’Assetto Idrogeologico prescrivono che gli interventi "non modifichino i fenomeni
idraulici naturali e le caratteristiche di particolare rilevanza naturale dell’ecosistema
fluviale che possono aver luogo nelle fasce, che non costituiscano significativo ostacolo
al deflusso e non limitino in modo significativo la capacità di invaso, e che non
concorrano ad incrementare il carico insediativo".
Ai fini della valutazione di compatibilità devono pertanto essere evidenziati in particolare
i seguenti punti costituenti gli effetti del progetto sul tronco di corso d’acqua interessato.
E.1. Modifiche indotte sul profilo inviluppo di piena. Rappresentano l’effetto di
restringimenti di sezioni o di ostacoli al deflusso nel tratto di corso d’acqua interessato
derivanti dall’intervento: le modifiche devono essere quantificate sulla base del
confronto tra il profilo di piena in condizioni indisturbate e quello a intervento realizzato;
vanno inoltre evidenziati, qualora presenti, effetti temporanei dello stesso tipo connessi
alle fasi di realizzazione dell’opera.
Gli interventi previsti in progetto sul T. Viona non comportano una riduzione della
sezione di deflusso. Al contrario gli interventi previsti, ed in particolare la riprofilatura in
corrispondenza delle sezioni relative alla traversa di derivazione in progetto,
comportano un incremento della sezione di deflusso. Negli allegati progettuali e negli
allegati alla presente relazione sono rappresentati i profili di piena in condizioni ante e
post operam, da cui si evince che i profili si mantengono pressoché inalterati.
In particolare, si evidenzia che la traversa di derivazione non comporta l’instaurarsi di
un profilo di rigurgito a monte della stessa; gli effetti determinati dalla traversa sono
comparabili a quelli di una soglia di fondo, con conseguente variazione locale del livello
idrico (incremento centimetrino rispetto alle condizioni di stato attuale) e mantenimento
degli attuali livelli a monte ed a valle dell’opera.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
Per la realizzazione dei lavori in alveo relativi alla costruzione della traversa e del
canale di derivazione saranno realizzate delle savanelle in cui convogliare le acque
defluenti e delle ture di protezione per consentire di lavorare in sicurezza. Tali opere
provvisionali non saranno di ostacolo alla dinamica di piena del torrente.
I lavori in alveo saranno sospesi nel caso si verificassero eventi di piena.
In corrispondenza del locale centrale l’inviluppo di piena rimane invariato in seguito alla
realizzazione degli interventi.
E.2. Riduzione della capacità di invaso dell’alveo. Vanno quantificate, ove presenti, le
riduzioni delle superfici allagabili causate dalla realizzazione dell’intervento e l’effetto
delle stesse in termini di diminuzione della laminazione in alveo lungo il tratto fluviale,
per mezzo delle simulazioni idrauliche di cui ai punti precedenti mettendo in evidenza la
riduzione del volume di invaso e il corrispondente aumento del colmo di piena.
Gli interventi in progetto non comportano una riduzione apprezzabile delle superfici
allagabili. Soltanto in corrispondenza della traversa e del canale di derivazione la
realizzazione di una scogliera in massi e la riprofilatura del versante per l’interramento
del canale e della vasca di carico comporteranno un innalzamento del piano di
campagna, che manterrà la portata con TR pari a 100 e 200 anni all’interno dell’alveo
nel tratto compreso tra le sezioni 22 e 18. Nello stesso tratto, nelle condizioni attuali
l’area risulta allagata già con TR pari a 20 anni. A valle della vasca di carico le aree a
prato in sinistra orografica sono interessate dalle portate di piena già con TR 20 anni
sia nelle condizioni ante che post operam.
Lungo il tratto oggetto della realizzazione del locale centrale e della cabina M.T. le
portate sono sempre contenute all’interno dell’alveo, sia per lo stato attuale sia per lo
stato di progetto. A valle dei due manufatti (dalla sez. 6 alla sez. 1) le aree golenali
ubicate lungo la sponda sinistra orografica sono sempre interessate dagli eventi di
piena.
E.3. Interazioni con le opere di difesa idrauliche (opere di sponda e argini) esistenti.
Vanno evidenziate localizzazione e caratteristiche strutturali degli elementi costituenti
parte delle opere in progetto che danno luogo alle possibili interazioni e gli accorgimenti
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adottati (distanze di rispetto, soluzioni costruttive) per garantire l’assenza di effetti
negativi sulla stabilità e sull’efficienza di funzionamento delle opere idrauliche.
Allo stato attuale lungo la sponda sinistra è presente una scogliera in massi di cava a
protezione della condotta di derivazione. Tale scogliera verrà demolita per realizzare le
opere in progetto ed i massi saranno accantonati e successivamente utilizzati per la
costruzione di parte della scogliera a protezione del canale di derivazione prevista nel
presente progetto.
E.4. Opere idrauliche in progetto nell’ambito dell’intervento. Nel caso in cui l’intervento
in progetto comporti la necessità di realizzare opere idrauliche di sistemazione
dell’alveo, queste ultime vanno definite a livello di progetto definitivo, esplicitandone la
compatibilità e l’integrazione con le opere idrauliche esistenti.
Si prevede di realizzare una scogliera in massi di cava per la difesa del canale di
derivazione per proteggerlo in occasione di eventi di piena.
Nella presente relazione è riportata la verifica idraulica dello stato di progetto con la
presenza delle scogliere e la verifica al trascinamento dei massi, che in via cautelativa
verranno intasati a tergo con calcestruzzo.
Le caratteristiche dimensionali delle scogliere in progetto sono rappresentate nelle
planimetrie e nelle sezioni di progetto.
E.5. Modifiche indotte sull’assetto morfologico planimetrico e altimetrico dell’alveo inciso
e di piena. Valutazione degli effetti della soluzione progettuale proposta per l’intervento
in rapporto all’assetto morfologico attuale dell’alveo e alla sua prevedibile evoluzione,
con evidenziazione degli elementi che garantiscono l’assenza di modificazioni indotte
sia sull’alveo inciso (effetti erosivi di fondo e/o di sponda, modificazioni di tracciato
planimetrico) che su quello di piena (attivazione di vie di deflusso preferenziali
incompatibili con l’assetto e le opere esistenti).
Gli interventi in progetto non comporteranno modifiche al tracciato planimetrico del
corso d’acqua.
Non si avranno fenomeni di erosione delle sponde, in quanto le opere in progetto
saranno difese mediante scogliere in massi di cava cementati. L’erosione di fondo a
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valle della traversa sarà limitata mediante la realizzazione di una piccola platea in
massi di cava e sarà comunque monitorata in fase di esercizio.
Le opere in progetto non comporteranno l’attivazione di vie di deflusso preferenziali in
corrispondenza di eventi di piena.
E.6. Modifiche indotte sulle caratteristiche naturali e paesaggistiche della regione
fluviale. Vanno evidenziate le modificazioni conseguenti alla realizzazione dell’opera e
gli interventi di mitigazione adottati, con particolare riferimento alle emergenze
connesse al sistema fluviale e alle componenti naturalistiche, ambientali e paesistiche
più sensibili nei confronti degli effetti indotti dalla realizzazione dell’opera.
Si ritiene che gli interventi in progetto non andranno ad alterare le attuali condizioni
naturalistiche ed ambientali del T. Viona.
Gli interventi di mitigazione adottati sono rappresentati dal rivestimento in pietrame e
malta di tutte le parti a vista non interrate; tutte le aree naturali interessate dal cantiere
saranno ripristinate mediante la realizzazione di inerbimenti.
E.7. Condizioni di sicurezza dell’intervento rispetto alla piena. Vanno evidenziate le
condizioni di stabilità delle opere costituenti l’intervento in relazione alle sollecitazioni
derivanti dalle condizioni di deflusso in piena con riferimento in particolare agli effetti
connessi ai livelli idrici di piena e a quelli derivanti dell’azione erosiva della corrente
sulle strutture e sulle fondazioni. Vanno inoltre evidenziati gli accorgimenti e le misure
tecniche adottati al fine di evitare condizioni di pericolo per le persone e di danno per i
beni, come pure le eventuali riduzioni temporanee di funzionalità dell’intervento
connesse al verificarsi di un evento di piena.
L’esecuzione di scogliere in massi di cava cementati in corrispondenza della traversa
sul T. Viona e lungo il canale di derivazione costituisce un intervento necessario per
evitare l’aggiramento dell’opera da parte dell’azione erosiva della corrente di piena.
Per le verifiche di stabilità dei manufatti in progetto si rimanda alla Relazione tecnica di
progetto (All. A), mentre per la verifica al trascinamento delle scogliere al capitolo 10
della presente relazione.
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Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
12. CONCLUSIONI
Nella presente relazione si è proceduto in primo luogo alla definizione delle
caratteristiche del bacino idrografico del T. Viona. Per la determinazione delle portate di
progetto, è stato realizzato uno studio idrologico basato su un modello afflussi –
deflussi, non essendo disponibili misure dirette di portata lungo il corso d’acqua.
Noti le portate di piena con tempo di ritorno pari a 20, 100 e 200 anni e la geometria
delle aree oggetto di intervento (a seguito dell’esecuzione di rilievo topografico di
dettaglio), è stata effettuata la verifica idraulica in moto permanente monodimensionale
dei tratti d’interesse del T. Viona nelle condizioni di stato attuale ed in quelle di
progetto.
Come descritto in dettaglio nel capitolo precedente, nella presente relazione tecnica è
stata verificata la compatibilità idraulica degli interventi in progetto.
Torino, 9 giugno 2014
I progettisti
ing. Andrea Zamperone
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13. Allegato 1 – Elaborazioni HEC RAS stato di fatto e stato di
progetto – T. VIONA (sez. 1 – sez. 15)
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HEC-RAS Plan: Plan 01 River: T. VIONA Reach: T. VIONA
Reach
River Sta
Profile
Q Total
Min Ch El
(m3/s)
(m)
T. VIONA
15
TR20
202.00
359.59
T. VIONA
15
TR100
286.00
359.59
T. VIONA
15
TR200
319.00
359.59
W.S. Elev
(m)
361.57
361.90
362.10
Crit W.S.
(m)
361.57
361.98
362.12
E.G. Elev
(m)
362.31
362.90
363.10
E.G. Slope
(m/m)
0.014010
0.015030
0.013464
Vel Chnl
(m/s)
3.82
4.42
4.43
Flow Area
(m2)
52.81
64.67
72.00
Top Width
(m)
35.08
36.29
37.01
Froude # Chl
1.00
1.06
1.01
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
14
14
14
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
358.85
358.85
358.85
361.05
361.40
361.53
361.22
361.62
361.76
361.98
362.56
362.78
0.020950
0.019771
0.019667
4.29
4.78
4.96
47.09
59.89
64.36
35.24
36.33
36.71
1.18
1.19
1.19
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
13
13
13
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
357.18
357.18
357.18
358.22
358.54
358.66
359.09
359.52
359.69
361.54
362.14
362.36
0.120375
0.094778
0.088383
8.07
8.41
8.52
25.02
34.01
37.43
27.41
29.17
29.82
2.70
2.49
2.43
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
12
12
12
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
357.06
357.06
357.06
358.18
358.44
358.54
358.85
359.26
359.41
360.44
361.22
361.48
0.077148
0.072275
0.070314
6.67
7.39
7.60
30.30
38.73
41.95
31.72
33.00
33.48
2.18
2.18
2.17
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
11
11
11
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
355.86
355.86
355.86
357.19
357.51
357.63
358.04
358.51
358.68
360.11
360.92
361.19
0.086914
0.075211
0.072820
7.57
8.17
8.35
26.68
34.99
38.20
25.13
26.18
26.96
2.34
2.26
2.24
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
10
10
10
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
355.29
355.29
355.29
357.00
357.35
357.49
357.72
358.26
358.45
359.30
360.16
360.45
0.052604
0.050677
0.049669
6.72
7.42
7.62
30.06
38.52
41.85
22.89
24.42
25.08
1.87
1.89
1.88
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
9
9
9
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
355.03
355.03
355.03
357.00
357.38
357.52
357.57
358.13
358.32
358.79
359.64
359.92
0.034132
0.035795
0.036455
5.91
6.66
6.87
34.15
42.96
46.46
22.53
24.48
25.62
1.53
1.60
1.63
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
8
8
8
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
354.83
354.83
354.83
357.32
358.00
358.25
357.32
358.00
358.25
358.37
359.15
359.39
0.013806
0.013292
0.013290
4.53
4.74
4.75
44.58
60.38
67.16
21.52
26.54
29.51
1.01
1.00
1.00
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
7
7
7
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
354.50
354.50
354.50
357.17
357.77
358.17
357.17
357.77
358.17
358.27
359.11
359.39
0.013682
0.013266
0.010336
4.65
5.13
4.92
43.47
55.75
67.98
19.79
22.10
39.72
1.00
1.01
0.91
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
6
6
6
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
354.17
354.17
354.17
357.00
357.64
357.82
357.00
357.64
358.15
358.12
358.98
359.21
0.013450
0.012664
0.012251
4.70
5.14
5.26
43.01
55.85
65.60
19.03
22.42
42.51
1.00
0.99
0.98
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
5
5
5
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
353.96
353.96
353.96
356.69
357.20
357.33
356.82
357.68
357.86
357.92
358.77
359.00
0.015874
0.016179
0.016390
4.92
5.56
5.78
41.10
51.84
60.40
19.54
25.21
45.58
1.08
1.12
1.13
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
4
4
4
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
353.78
353.78
353.78
356.54
357.37
357.43
356.70
357.46
357.65
357.78
358.52
358.78
0.016452
0.010957
0.012526
4.94
4.80
5.21
40.88
63.87
66.17
19.95
37.13
37.79
1.10
0.94
1.00
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
3
3
3
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
353.51
353.51
353.51
356.34
356.90
357.05
356.52
357.23
357.42
357.60
358.35
358.61
0.016943
0.015517
0.015604
4.98
5.37
5.59
40.58
56.14
61.16
20.02
33.80
35.35
1.12
1.10
1.11
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
2
2
2
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
353.28
353.28
353.28
356.07
356.53
356.67
356.32
356.97
357.15
357.38
358.13
358.39
0.019071
0.019044
0.019027
5.07
5.65
5.87
39.88
53.29
57.96
21.07
32.69
34.62
1.18
1.20
1.22
T. VIONA
T. VIONA
T. VIONA
1
1
1
TR20
TR100
TR200
202.00
286.00
319.00
352.88
352.88
352.88
355.47
355.91
355.99
355.94
356.43
356.61
356.98
357.73
357.97
0.026415
0.025871
0.027307
5.44
5.97
6.29
37.13
48.07
53.33
22.85
26.58
34.56
1.36
1.38
1.43
60
Verifica Idraulica_CENTRALE
T. VIONA T. VIONA
364
Legend
EG TR200
EG TR100
EG TR20
362
Crit TR200
Crit TR100
WS TR200
Crit TR20
360
WS TR100
WS TR20
Elevation (m)
Ground
Left Levee
358
356
354
352
0
20
40
60
80
100
Main Channel Distance (m)
61
120
140
160
Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
14. Allegato 2 – Elaborazioni HEC RAS stato di fatto – T. VIONA (sez.
16 – sez. 30)
Studio di ingegneria idraulica ing. Andrea Zamperone - Torino (TO) rif. 11062
Pag. 62
HEC-RAS Plan: Plan 01 River: T. Viona Reach: T. Viona
Reach
River Sta
Profile
Q Total
Min Ch El
W.S. Elev
Crit W.S.
E.G. Elev
E.G. Slope
Vel Chnl
Flow Area
Top Width
(m3/s)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m/m)
(m/s)
(m2)
(m)
Froude # Chl
T. Viona
30
TR20
193.00
573.12
575.10
575.75
577.34
0.046848
7.16
31.33
23.92
1.80
T. Viona
30
TR100
279.00
573.12
575.40
576.28
578.41
0.053567
8.34
38.60
24.50
1.97
T. Viona
30
TR200
307.00
573.12
575.50
576.44
578.72
0.053489
8.63
41.06
24.72
1.98
T. Viona
29
TR20
193.00
572.47
574.94
575.56
577.05
0.036731
6.88
32.33
21.38
1.59
T. Viona
29
TR100
279.00
572.47
575.33
576.15
578.06
0.038222
7.90
41.02
23.04
1.67
T. Viona
29
TR200
307.00
572.47
575.45
576.31
578.35
0.038216
8.17
43.78
23.28
1.68
T. Viona
28
TR20
193.00
572.21
574.77
575.38
576.82
0.033911
6.54
32.73
25.88
1.55
T. Viona
28
TR100
279.00
572.21
575.11
575.94
577.83
0.036828
7.64
41.61
26.59
1.67
T. Viona
28
TR200
307.00
572.21
575.21
576.09
578.12
0.037352
7.94
44.34
26.81
1.69
T. Viona
27
TR20
193.00
572.06
574.32
574.98
576.52
0.040687
6.75
31.50
27.86
1.71
T. Viona
27
TR100
279.00
572.06
574.63
575.48
577.51
0.043181
7.84
40.39
28.79
1.81
T. Viona
27
TR200
307.00
572.06
574.73
575.62
577.80
0.043584
8.13
43.10
29.05
1.83
T. Viona
26
TR20
193.00
571.98
573.88
574.55
576.15
0.066762
6.68
28.90
26.97
2.05
T. Viona
26
TR100
279.00
571.98
574.16
575.05
577.14
0.065568
7.65
36.71
28.28
2.10
T. Viona
26
TR200
307.00
571.98
574.25
575.19
577.42
0.064917
7.91
39.14
28.51
2.11
T. Viona
25
TR20
193.00
571.75
573.61
574.28
575.75
0.040348
6.55
31.18
27.35
1.66
T. Viona
25
TR100
279.00
571.75
573.94
574.82
576.70
0.042491
7.54
40.47
28.31
1.74
T. Viona
25
TR200
307.00
571.75
574.03
574.97
576.98
0.044096
7.82
43.14
28.84
1.78
T. Viona
24
TR20
193.00
571.68
573.61
574.20
575.46
0.036661
6.18
34.13
28.51
1.55
T. Viona
24
TR100
279.00
571.68
573.90
574.70
576.41
0.041292
7.29
42.74
31.96
1.69
T. Viona
24
TR200
307.00
571.68
573.98
574.84
576.69
0.042067
7.59
45.60
33.45
1.72
T. Viona
23
TR20
193.00
571.20
573.29
573.87
575.19
0.034889
6.35
34.77
28.84
1.53
T. Viona
23
TR100
279.00
571.20
573.59
574.39
576.11
0.039902
7.45
43.53
29.63
1.66
T. Viona
23
TR200
307.00
571.20
573.68
574.53
576.37
0.040774
7.73
46.26
29.66
1.69
T. Viona
22
TR20
193.00
571.05
573.35
573.81
574.80
0.024446
5.68
40.73
32.30
1.29
T. Viona
22
TR100
279.00
571.05
573.60
574.23
575.66
0.030571
6.88
49.95
40.05
1.47
T. Viona
22
TR200
307.00
571.05
573.68
574.35
575.91
0.032098
7.20
52.94
40.86
1.51
T. Viona
21
TR20
193.00
570.56
572.79
573.37
574.48
0.031036
5.96
36.28
30.56
1.49
T. Viona
21
TR100
279.00
570.56
573.10
573.81
575.30
0.034858
6.89
46.63
36.84
1.61
T. Viona
21
TR200
307.00
570.56
573.19
573.91
575.54
0.035366
7.15
49.98
39.60
1.64
T. Viona
20
TR20
193.00
569.93
572.02
572.65
574.11
0.040257
6.60
34.32
40.99
1.66
T. Viona
20
TR100
279.00
569.93
572.29
573.05
574.88
0.043300
7.58
45.69
43.62
1.77
T. Viona
20
TR200
307.00
569.93
572.37
573.16
575.12
0.044329
7.87
48.91
44.28
1.80
T. Viona
19
TR20
193.00
569.59
571.39
571.98
573.47
0.060041
6.50
32.47
43.55
1.97
T. Viona
19
TR100
279.00
569.59
571.63
572.35
574.21
0.059919
7.38
42.80
44.04
2.03
T. Viona
19
TR200
307.00
569.59
571.69
572.46
574.43
0.060027
7.64
45.80
44.19
2.05
T. Viona
18
TR20
193.00
568.64
571.10
571.56
572.60
0.029254
6.03
42.53
44.02
1.45
T. Viona
18
TR100
279.00
568.64
571.35
571.92
573.26
0.032564
6.97
53.92
44.65
1.57
T. Viona
18
TR200
307.00
568.64
571.43
572.04
573.46
0.033347
7.23
57.30
44.86
1.60
T. Viona
17
TR20
193.00
567.55
570.06
570.68
572.01
0.033320
6.80
37.52
35.77
1.54
T. Viona
17
TR100
279.00
567.55
570.42
571.07
572.65
0.032786
7.54
51.70
42.03
1.57
T. Viona
17
TR200
307.00
567.55
570.51
571.19
572.83
0.033078
7.76
55.41
42.25
1.59
T. Viona
16
TR20
193.00
567.11
569.33
569.88
571.28
0.041386
6.41
34.02
32.95
1.70
T. Viona
16
TR100
279.00
567.11
569.69
570.46
571.95
0.036780
7.02
46.78
36.91
1.67
T. Viona
16
TR200
307.00
567.11
569.80
570.58
572.15
0.035682
7.19
50.88
37.79
1.66
63
Verifica Idraulica_OPERA DI PRESA_SA
T. Viona T. Viona
580
Legend
EG TR200
EG TR100
EG TR20
578
Crit TR200
Crit TR100
Crit TR20
576
WS TR200
WS TR100
Elevation (m)
WS TR20
Ground
574
572
570
568
566
0
20
40
60
80
100
Main Channel Distance (m)
64
120
140
160
Nuova centrale idroelettrica con derivazione ad acqua fluente sul Torrente Viona
15. Allegato 3 – Elaborazioni HEC RAS stato di progetto – T. VIONA
(sez. 16 – sez. 30)
Studio di ingegneria idraulica ing. Andrea Zamperone - Torino (TO) rif. 11062
Pag. 65
HEC-RAS Plan: Plan 01 River: T. Viona Reach: T. Viona
Reach
River Sta
Profile
Q Total
Min Ch El
W.S. Elev
Crit W.S.
E.G. Elev
E.G. Slope
Vel Chnl
Flow Area
Top Width
(m3/s)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m/m)
(m/s)
(m2)
(m)
Froude # Chl
T. Viona
30
TR20
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575.10
575.75
577.34
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7.16
31.33
23.92
1.80
T. Viona
30
TR100
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573.12
575.40
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578.41
0.053567
8.34
38.60
24.50
1.97
T. Viona
30
TR200
307.00
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575.50
576.46
578.72
0.053489
8.63
41.06
24.72
1.98
T. Viona
29
TR20
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575.57
577.04
0.036350
6.86
32.45
21.38
1.58
T. Viona
29
TR100
279.00
572.47
575.33
576.15
578.05
0.038179
7.89
41.04
23.04
1.66
T. Viona
29
TR200
307.00
572.47
575.45
576.31
578.35
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8.17
43.78
23.28
1.68
T. Viona
28
TR20
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574.78
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1.54
T. Viona
28
TR100
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26.60
1.66
T. Viona
28
TR200
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1.69
T. Viona
27
TR20
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T. Viona
27
TR100
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1.81
T. Viona
27
TR200
307.00
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574.72
575.63
577.80
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8.13
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1.83
T. Viona
26
TR20
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T. Viona
26
TR100
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2.10
T. Viona
26
TR200
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2.11
T. Viona
25
TR20
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T. Viona
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TR100
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T. Viona
25
TR200
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T. Viona
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TR20
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T. Viona
24
TR100
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T. Viona
24
TR200
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T. Viona
23
TR20
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28.57
2.02
T. Viona
23
TR100
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2.10
T. Viona
23
TR200
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571.10
573.24
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30.60
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T. Viona
22
TR20
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1.38
T. Viona
22
TR100
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6.21
46.74
35.32
1.53
T. Viona
22
TR200
307.00
570.75
573.41
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6.50
49.51
37.08
1.57
T. Viona
21
TR20
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572.70
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30.97
1.29
T. Viona
21
TR100
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6.33
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1.41
T. Viona
21
TR200
307.00
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6.60
53.27
40.30
1.43
T. Viona
20
TR20
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6.16
33.45
31.89
1.54
T. Viona
20
TR100
279.00
569.93
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6.98
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1.59
T. Viona
20
TR200
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T. Viona
19
TR20
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2.02
T. Viona
19
TR100
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2.01
T. Viona
19
TR200
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2.01
T. Viona
18.5*
TR20
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1.31
T. Viona
18.5*
TR100
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6.02
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1.38
T. Viona
18.5*
TR200
307.00
569.12
571.74
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1.39
T. Viona
18
TR20
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T. Viona
18
TR100
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T. Viona
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TR200
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T. Viona
17.5*
TR20
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T. Viona
17.5*
TR100
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1.17
T. Viona
17.5*
TR200
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1.22
T. Viona
17
TR20
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1.49
T. Viona
17
TR100
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42.02
1.58
T. Viona
17
TR200
307.00
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54.70
42.21
1.61
T. Viona
16
TR20
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569.89
571.24
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6.31
34.59
33.14
1.67
T. Viona
16
TR100
279.00
567.11
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46.50
36.83
1.68
T. Viona
16
TR200
307.00
567.11
569.79
570.57
572.18
0.036608
7.25
50.41
37.77
1.68
66
Verifica Idraulica_OPERA DI PRESA_SP
T. Viona T. Viona
580
Legend
EG TR200
EG TR100
EG TR20
578
Crit TR200
Crit TR100
Crit TR20
576
WS TR200
WS TR100
Elevation (m)
WS TR20
Ground
574
572
570
568
566
0
20
40
60
80
100
Main Channel Distance (m)
67
120
140
160
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