marche pesaro urbino lunano relazione idrologica ed idraulica

REGIONE
PROVINCIA
COMUNE
MARCHE
PESARO URBINO
LUNANO
VERIFICA DI ASSOGGETTABILITA’
CENTRALE IDROELETTRICA “LUNANO”
Impianto per la produzione di energia elettrica con derivazione di acqua in
sponda destra del fiume Foglia, nel comune di Lunano
RELAZIONE IDROLOGICA
ED IDRAULICA
VA 2
Progettista e Collaboratori
Dott. Ing. ALBERTO ROMAGNOLI
Dott. Ing. ALBERTO DONINI
Dott. Ing. Junior. MICHELE EMILI
Dott. Ing. DAVIDE NATALONI
Dott. Geol. STEFANO BOCCAROSSA
Proponente
ENERGY SEEKERS srl
Via Arceviese n.22, 60010 OSTRA (AN)
Tel.:071 7988047 Fax: 0712509971
mail: [email protected] PEC: [email protected]
N.
01
02
03
Stato
Emesso
Emesso
Emesso
Data
13 maggio 2013
07 agosto 2013
20 gennaio 2014
Descrizione
Emissione per Concessione di Derivazione
I° Integrazione per Concessione di Derivazione
Emissione per Verifica di Assoggettabilità
E’ vietata la riproduzione anche parziale, la concessione a terzi, la diffusione del presente elaborato, se non dietro nostro espresso
autorizzazione scritta. Ogni violazione sarà perseguita a norma di legge.
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Indice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Premessa .................................................................................................................................3
Caratterizzazione conoscitiva del sistema fluviale ....................................................................4
2.1 Descrizione del bacino .....................................................................................................4
2.2 Assetto geometrico dell’alveo ..........................................................................................6
2.3 Caratteristiche morfologiche dell’alveo ............................................................................7
2.4 Compatibilità con il PAI (Piano di Assetto Idrogeologico) ...............................................8
Idrologia ...............................................................................................................................11
3.1 Calcolo della portata di piena con Tr =50 - 100 - 200 anni..............................................11
3.1.1Calcolo dell’equazione pluviometrica con metodo di Gumbel .................................11
3.2 Calcolo della portata di piena con metodo cinematico ....................................................16
3.3 Stima del livello di piena nelle sezioni di interesse .........................................................18
Studio idrologico delle portate derivabili ...............................................................................21
4.1 Lineamenti climatici – Precipitazioni .............................................................................21
4.2 Valutazione dei coefficienti di deflusso ..........................................................................25
4.3 Determinazione del deflusso minimo vitale (DMV)........................................................26
4.4 Stima delle portate, anno caratteristico e curva di durata.................................................33
Verifica idraulica ...................................................................................................................37
5.1 Metodologia di calcolo ..................................................................................................37
5.2 Condizioni al contorno...................................................................................................40
5.3 Analisi idraulica nell’intorno della briglia ......................................................................41
5.3.1Portata media annua ...............................................................................................41
5.3.2Portata Q(H=1.8m).................................................................................................48
5.3.3Portata di piena Bicentenaria ..................................................................................53
5.4 Considerazioni finali ......................................................................................................58
5.4.1Effetti indotti sull’assetto morfologico ....................................................................58
5.4.2Condizioni di sicurezza dell’intervento rispetto alla piena .......................................59
5.4.3Modifiche indotte sulle caratteristiche naturali e paesaggistiche ..............................59
Conclusioni ...........................................................................................................................60
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
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Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
1. Premessa
La società Energy Seekers s.r.l. prevede la realizzazione di una derivazione di acqua
fluviale dal fiume Foglia con la costruzione di una centrale mini-idroelettrica nel territorio
comunale di Lunano, precisamente in località Pianella.
A tal fine sono state descritte le caratteristiche idrogeologiche della zona, sono stati
elaborati i dati idrologici per determinare i parametri idraulici sul Fiume Foglia ed infine è
stata verificata la compatibilità idraulica del progetto.
Il sito si trova poco a valle del ponte di via Zandonai, in sponda destra orografica del
fiume, in prossimità di una briglia in calcestruzzo armato utilizzata per la regimazione della
portata.
Cartograficamente l’area è individuabile sulla Carta Tecnica Regionale 1:10.000 alle
sezioni 279060 e sulla cartografia IGM alla tavoletta 108 II° al 25.000.
A livello catastale, l’opera si inserisce in parte all’interno dell’alveo fluviale ed in parte
occupano le particelle catastali al foglio 18 n. 29 - 30; il collegamento alla rete di
distribuzione ENEL occupa i mappali 543, 1047, 986, 966, 733, 732, 493, 535, 539 al foglio
14 ed i mappali 29, 30, 32 al foglio 18.
Il sito in cui ricade la parte dell’impianto che non posta in aree demaniali, è classificato
secondo il PRG con le seguenti destinazioni urbanistiche:
-
Zona industriale D1 – PARTE A FASCIA DI RISPETTO STRADALE (f.7, p 470);
-
Zona agricola “E” – PARTE A FASCIA DI RISPETTO STRADALE
Le coordinate Gauss Boaga delle opere sono le seguenti:
opera di presa:. 43° 41' 36,91'' – Lat. 12° 26' 35,38''
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2. Caratterizzazione conoscitiva del sistema fluviale
2.1 Descrizione del bacino
Il Fiume Foglia nasce in provincia di Arezzo, dal monte Sovara (1003 m), e scorre quasi
totalmente nella provincia di Pesaro-Urbino. E’ un corso d’acqua con regime pluviale e
torrentizio lungo 79 Km. e possiede un bacino idrografico di 701 km². Gli affluenti più
importanti sono: sulla destra i torrenti Apsa di Urbino e Apsa di S.Donato, che nascono dai
rilievi di Urbino e sfociano rispettivamente in prossimità di Schieti e Montecchio, sulla
sinistra il torrente Mutino, che nasce dal versante meridionale del monte Carpegna e
confluisce nel Foglia in località Lunano, ed il torrente Apsa di Macerata Feltria, che nasce dal
versante orientale del monte Carpegna e contribuisce ad alimentare l’invaso di Mercatale,
sistemazione idraulica di notevoli dimensioni. Sull’asta fluviale del fiume Foglia troviamo tre
opere di captazione per acque destinate al consumo umano: presso la diga di Mercatale,
presso il Lago di Schieti e presso Muraglione di Colbordolo.
Caratteristiche geologiche: Dal punto di vista geologico gli affioramenti della successione
umbro-marchigiana sono particolarmente interessanti e presentano una vasta gamma di
caratteristiche strutturali e geotecniche; le formazioni affioranti più antiche sono quelle
triassiche con le Anidridi di Burano fino, talora, al Messiniano ed al Pliocene inferiore con
terreni di tipo arenaceo-pelitico. L’area settentrionale della regione è caratterizzata, invece,
dall’affioramento dei termini cosiddetti “alloctoni”.
Caratteristiche idrogeologiche: La complessità degli acquiferi presenti nella Regione
Marche è evidente, come del resto varia è la potenzialità: da un lato gli acquiferi profondi
presenti nei terreni calcarei delle dorsali appenniniche di buona qualità, dall’altro quelli
presenti nelle numerose vallate alluvionali di qualità inferiore e sottoposti agli effetti di una
intensa antropizzazione, entrambi con buone potenzialità e con una vulnerabilità intrinseca
molto elevata; a questi si possono aggiungere quelli, non ancora sfruttati, relativi ai complessi
idrogeologici dei depositi terrigeni mio-pliocenici e plio-pleistocenici meno conosciuti ma
definiti interessanti, con una vulnerabilità intrinseca media.
Caratteristiche climatiche e idrologiche: Per quanto riguarda gli aspetti climatici, nel 2002
il Centro di Ecologia e Climatologia dell’Osservatorio Geofisico Sperimentale di Macerata
(OGSM), su richiesta della Regione Marche, ha realizzato lo studio "Campo medio della
precipitazione annuale e stagionale sulle Marche per il periodo 1950-2000" per approfondire
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le conoscenze della distribuzione della precipitazione sul territorio marchigiano e la
caratterizzazione climatica regionale. Una sintetica ripartizione del territorio su base climatica
può essere così descritta: - una prima area è quella che ingloba i climi di tipo C1 (da umido a
subarido) e comprende la zona costiera e basso-collinare della regione. - una seconda è quella
dei climi di tipo C2 (da umido a subumido) in cui figurano le zone interne medio-collinari e
vallive delle province di Pesaro-Urbino, Ancona e Macerata; - una terza area, è quella dei
climi di tipo B (umido con vari gradi di umidità), comprende tutta la fascia alto-collinare e
montana della regione, con una punta "perumida" a Fonte Avellana.
Corpi idrici sotterranei: I corpi idrici sotterranei identificati appartengono ai complessi
delle Alluvioni Vallive, dei Calcari e degli acquiferi locali, questi ultimi rappresentati dalle
formazioni riconducibili alla Marnoso Arenacea. Lo stato di qualità dei corpi idrici sotterranei
risulta essere buono per quelli appartenenti ai complessi dei Calcari e dei Locali, ad eccezione
dei "Depositi Arenacei e Arenaceo - Pelitici dei bacini minori (Urbino)" che risulta scadente.
Per quelli appartenenti alle Alluvioni Vallive, molti di essi hanno uno stato attuale scadente
che porta a porre come termine per il raggiungimento dello stato buono il 2027.
La portata media del Foglia a Lunano è di 1,75 mc/sec.
Figura 2.1 Bacino idrografico fiume Foglia
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Il progetto prevede l’utilizzo ai fini idroelettrici delle acque del fiume Foglia nel comune di
Lunano, pochi metri a valle del ponte stradale di via Zandonai in località Pianella. Nel sito
oggetto di intervento esiste già una briglia realizzata per la regolazione del deflusso del fiume.
La sezione di chiusura di interesse, in corrispondenza della quale è stata progettata la
derivazione per l’impianto idroelettrico in oggetto, sottende un bacino idrografico di 137,53
Kmq. (vedi fig. 1.2)
Figura 2.2 Sezione di chiusura del bacino idrografico
2.2 Assetto geometrico dell’alveo
Per valutare l’assetto geometrico dell’alveo non si è fatto ricorso all’utilizzo di rilievi già
esistenti, ma si è proceduto attraverso una campagna di rilievi topografici mediante
strumentazione di tipo GPS di proprietà della società proponente.
L’estensione del rilievo è ricompresa in un’area che comprende il tratto fluviale posto circa
400 metri a monte della briglia esistente e 100 metri a valle dello scarico dell’impianto in
progetto, per un tratto complessivo di circa 500 m.
Le sezioni topografiche individuate rappresentano la geometria attuale del corso d’acqua e
permettono una descrizione dettagliata del tratto d’alveo nell’intorno dell’opera.
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L’accuratezza dei dati raccolti consente di estrarre graficamente ulteriori sezioni trasversali
in ogni punto dell’alveo del tratto rilevato.
2.3 Caratteristiche morfologiche dell’alveo
L’alveo del fiume Foglia, nel tratto oggetto di intervento, presenta forma sinusoidale,
con due superfici morfologiche principali:
- il “canale” che rappresenta la porzione più depressa dell’alveo sede del deflusso idrico,
è caratterizzata da un letto principalmente formato da depositi recenti e attuali ciottolosi,
scavato tra due pareti di roccia;
- le superfici verticali laterali costituite da roccia, e dall’affioramento di formazione
geologica rappresentata da arenarie in strati spessi e massici, con talvolta incluse grosse
concrezioni di varie forme, che sono il prodotto di cementazione secondaria.
I limiti dell’alveo sono ben definiti quasi ovunque da argini e sponde; tali sponde sono
costituite da materiale roccioso che creano profonda incisione dell’alveo fluviale.
Ad oggi si può osservare che i paramenti degli argini o delle sponde nel tratto analizzato,
sono ricoperti da una fitta vegetazione e da un arbusteto spontaneo.
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2.4 Compatibilità con il PAI (Piano di Assetto Idrogeologico)
Secondo il PAI delle Marche, l’area di interesse risulta ricadere all’interno della fascia di
territorio inondabile assimilabile a piene con tempo di ritorno Tr fino a 200 anni, in un’area
classificata come – Aree inondabili a rischio moderato R1.
L’articolo 9 delle Norme tecniche di attuazione del PAI, disciplina le aree inondabili
prevedendo, a prescindere dal livello di rischio associato:
“...i) realizzazione ed ampliamento di infrastrutture tecnologiche o viarie, pubbliche o di
interesse pubblico, nonché delle relative strutture accessorie; tali opere, di cui il soggetto
attuatore dà comunque preventiva comunicazione all’Autorità di bacino contestualmente alla
richiesta del parere previsto nella presente lettera, sono condizionate ad uno studio da parte del
soggetto attuatore in cui siano valutate eventuali soluzioni alternative, la sostenibilità
economica e la compatibilità con la pericolosità delle aree, previo parere vincolante della
Autorità idraulica competente che nelle more di specifica direttiva da parte dell’Autorità può
sottoporre alla stessa l’istanza;
…
Tutti gli interventi consentiti dal presente articolo, e dall’art. 7 laddove non espressamente già
previsto, sono subordinati ad una verifica tecnica, condotta anche in ottemperanza alle
prescrizioni di cui al D.M.LL.PP. 11 marzo 1988 (in G.U. 1 giugno 1988 suppl. n. 127), volta a
dimostrare la compatibilità tra l’intervento, le condizioni di dissesto ed il livello di rischio
dichiarato. Tale verifica, redatta e firmata da uno o più tecnici abilitati, deve essere allegata al
progetto di intervento e valutata dall’Ente competente nell’ambito del rilascio dei
provvedimenti autorizzativi.
Figura 2.3 - Carta del dissesto e delle aree esondabili - PAI
Il progetto dell’impianto idroelettrico in oggetto prevede la risistemazione degli elementi
idraulici preesistenti attualmente in condizioni di degrado tali da non consentirne il corretto
funzionamento.
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L’intervento proposto, inoltre,
-
A) non produce effetti negativi sulle situazioni di pericolosità idraulica e di rischio
idraulico ovvero sui beni naturali esistenti nelle aree perimetrate dal PAI;
-
b) mantiene l'efficienza delle opere idrauliche e non produce ostacoli al libero deflusso
delle acque;
-
c) non produce alterazioni significative a carico della naturalità degli alvei, della
biodiversità degli ecosistemi fluviali, dei valori paesaggistici;
-
d) è progettato nel rispetto degli indirizzi, criteri e metodi per la realizzazione di
interventi sui corsi d’acqua della Regione Marche.
Al fine di minimizzare anche i rischi residui, l’impianto idroelettrico ha le seguenti
caratteristiche:
-
l'opera non ha ripercussioni sulla qualità delle acque utilizzate poiché non ne modifica
le caratteristiche chimico fisiche;
-
viene assicurato l'equilibrio del bacino idrico perché viene garantito il rilascio di un
adeguato deflusso di minimo vitale;
-
non riduce la disponibilità idrica del bacino poiché tutta la portata prelevata viene
restituita in alveo;
-
non ha influenza sulla capacità di ravvenamento della falda;
-
non interferisce con le destinazioni d'uso della risorsa pubblica.
Sono state inoltre valutate eventuali soluzioni alternative.
Il posizionamento dell’opera di presa è subordinato alla presenza della briglia fluviale, che
permette l’utilizzo della paratoia mobile; questa consentirà di avere un tirante idrico tale da
consentire il deflusso della risorsa idrica all’opera di presa in condizioni di normale portata;
qualora il pelo libero naturale superasse un livello definito limite (es. in occasione delle piene
o in occasione di portata significative), un sistema automatico permette di ritrarre
completamente la paratoia mobile riportandola al livello naturale e consentendo il deflusso
completo della portata con il passaggio del detrito solido.
Per quanto riguarda la definizione del tracciato del canale ed il posizionamento della
centrale di produzione, questi sono stati progettati tenendo in considerazione del minimo
utilizzo di suolo ma avendo un salto adeguato al corretto sfruttamento della risorsa a
disposizione con un investimento accettabile. Le soluzioni adottate consentono inoltre di non
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interferire con il naturale andamento del fiume, garantendo in ogni momento il deflusso
minimo vitale ed al contempo il passaggio del detrito solido.
Per quanto riguarda la compatibilità tra l’intervento, le condizioni di dissesto ed il livello di
rischio dichiarato, occorre verificare la sicurezza degli impianti e degli addetti ai lavori delle
opere sottoposte al rischio di esondazione.
La compatibilità dell'intervento risulta dalle seguenti considerazioni:
-
in caso di piena, le opere civili non subiscono danni derivanti dalla completa
sommersione;
-
la turbina ed il generatore installati nella centrale sono progettati per lavorare
completamente immersi in acqua;
-
i quadretti locali di comando delle centraline oleodinamiche di movimentazione delle
paratoie di macchina, sgrigliatrici e di rotazione delle pale delle turbine, saranno
installati in apposito locale presso la centrale di produzione ad una quota tale da
preservarli dall'immersione in caso di piena;
-
i quadri elettrici di comando, controllo e consegna saranno installati ad una certa
distanza dalla sponda del fiume, in un locale prefabbricato posizionato in prossimità
della piazzola di accesso all’area
-
La posizione della centrale di produzione e del locale prefabbricato per i quadri elettrici
di comando e controllo è in zona priva di rischio esondazione, ma entrambi verranno
realizzati con i quadri e le apparecchiature elettriche poste almeno 1 metro al di sopra
della massima piena bicentenaria.
-
la centrale sarà gestita con automatismi e tramite telecontrollo, per cui le strutture
saranno normalmente NON presidiate dal personale;
-
tutti i locali dell’impianto rimarranno prevalentemente chiusi e non saranno accessibili
al personale non addetto;
-
l'entità delle strutture, in prevalenza realizzate senza discostarsi sensibilmente dal
profilo attuale del terreno, è tale da non creare ostacolo al deflusso della corrente né da
comportare una riduzione del volume d'invaso dell'area di espansione.
In conclusione l’opera in progetto non contrasta con le norme attuative perché:
-
si tratta di una tipologia di opera consentita dal PAI;
-
è compatibile con le norme e le prescrizioni dettate dal PAI;
-
è previsto un miglioramento delle opere di regimazione delle portate fluviali
(riparazione della briglia, pulizia dell’alveo e delle sponde).
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3. Idrologia
3.1 Calcolo della portata di piena con Tr =50 - 100 - 200 anni
Il calcolo della portata di piena è stato eseguito a partire da un’analisi statistica delle
precipitazioni di massima intensità e durata oraria registrate dalla stazione pluviografica
Carpegna, su di un campione di 21 anni (1990-2010) riportati negli Annali Idrologici del
Sistema Idrografico e Mareografico Nazionale (S.I.M.N.) – Parte I – Tab.III.
Il metodo statistico utilizzato per il calcolo dell’equazione di possibilità pluviometrica è
quello di Gumbel.
Il calcolo della portata di piena Qmax relativa al bacino idrografico della sezione di
interesse è stato realizzato applicando il metodo cinematico o razionale con la formula di
Giandotti per il calcolo del tempo di corrivazione tc .
3.1.1 Calcolo dell’equazione pluviometrica con metodo di Gumbel
Il metodo di Gumbel, detto anche doppio esponenziale, permette di descrivere con la
seguente equazione statistica gli eventi estremi di data durata che costituiscono una serie di
elementi fra loro indipendenti:
X (Tr) = X + F ⋅ Sx
Dove:
X (Tr)=è l’evento relativo al tempo di ritorno Tr, nel nostro caso l’altezza di pioggia h(Tr);
X
= è il valore medio degli eventi considerati, cioè m(t) al tempo di ritorno considerato;
SX
= è lo scarto quadratico medio, s (t);
F è un valore definito fattore di frequenza.
Il fattore di frequenza adottato in questo caso è quello della distribuzione doppio
esponenziale di Gumbel definito per mezzo della variabile ridotta Y (Tr) funzione del tempo
di ritorno dell’evento piovoso che si sta indagando:
F =
Y (T r ) − Y N
;
SN

T −1

Y (Tr ) = − ln  − ln r
Tr 

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Della variabile ridotta vengono ricavati la media, Y N , e lo scarto quadratico medio, SN, che
risultano funzione del solo numero di osservazioni effettuate N.
Nel caso pratico si parte dal ricavare per ogni serie di osservazioni delle massime
precipitazioni (h) di durata oraria (t = 1, 3, 6, 12, 24 ore) le grandezze statistiche
caratteristiche:
µ (t ) = ∑
Media:
Scarto quadratico Medio:
σ (t ) =
∑ (h
i
hi
=X
n
;
− µ ) 2 /(n − 1) = S x
Riportando la formulazione di F e le grandezze Statistiche m(t) e s(t) nella descrizione
statistica di Gumbel si ottiene:
X (Tr ) = µ (t ) −
σ (t )
SN
YN +
σ (t )
SN
Y (Tr )
Dai parametri delle precipitazioni di durata t (m e s), della variabile ridotta (YN e S) e
fissato tempo di ritorno (Tr=50 – 100 - 200) e numero di osservazioni (N=21), si ricavano con
le seguenti equazioni i valori dei parametri “alpha”, a(t) e moda, u(t) caratteristici della
distribuzione di Gumbel:
u (t ) = µ (t ) −
α (t ) = σ (t ) / S N
σ (t )
SN
YN
Applicando questo procedimento si ricavano una serie di coppie di valori di altezza h per la
durata t che si verificano dopo un tempo di ritorno Tr.
Riportando i punti su un piano bilogaritmico è possibile, col metodo dei minimi quadrati,
ricavare una retta interpolatrice della tendenza avente la seguente forma:
h = at n
Non si riportano, per brevità di trattazione, le formule relative al metodo dei minimi
quadrati, ma l’operazione è facilmente eseguibile tramite foglio di calcolo tipo Excel che
contiene all’interno la suddetta funzione di calcolo della retta interpolatrice.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
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Si riportano i dati di precipitazione utilizzati per il calcolo:
2010
t = 1 ora
h (mm)
18,40
t = 3 ore
h (mm)
25,00
t = 6 ore
h (mm)
42,20
t = 12 ore
h (mm)
60,80
t = 24 ore
h (mm)
65,00
2009
19,40
30,60
36,40
41,00
43,00
2008
51,20
53,20
57,60
65,00
68,80
2007
29,20
42,60
42,60
44,40
54,80
2006
8,60
18,60
25,60
34,00
47,40
2005
119,60
150,60
190,40
215,60
217,80
2004
30,00
36,40
51,40
75,00
78,80
2003
13,60
26,40
31,60
46,60
49,80
2002
69,90
104,80
131,80
149,60
156,60
2001
21,80
36,40
40,00
53,80
78,20
2000
27,40
28,40
39,60
52,20
69,00
1999
65,60
89,40
99,00
112,40
117,80
1998
59,00
81,40
82,40
93,00
100,02
1997
88,00
113,00
125,60
138,45
141,00
1996
19,00
35,80
47,20
70,60
74,60
1995
35,40
42,60
45,20
63,80
68,20
1994
62,20
63,20
70,00
79,80
79,00
1993
51,20
56,60
79,20
79,80
79,80
1992
17,20
28,00
46,40
67,80
95,20
1991
16,80
35,00
54,20
75,00
89,00
1990
42,40
65,20
81,00
95,60
98,40
Anno
Tabella 3.1: Dati delle precipitazioni
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Il risultato dell’elaborazione numerica è il seguente:
Tabella 1 -
N =
αt
ut
=
Valori per ciascuna durata t, della media µ(h t), dello scarto quadratico medio σ(h t) e
dei due parametri αt e ut della legge di Gumbel (prima legge del valore estremo "EV1")
21
t = 1 ora
t = 3 ore
t = 6 ore
t = 12 ore
t = 24 ore
µ(ht)
41,23
55,39
67,59
81,63
89,15
σ(ht)
28,35
34,55
40,53
42,82
41,18
= 1,283/σ(ht)
0,05
0,04
0,03
0,03
0,03
µ(ht) - 0,45σ(ht)
28,48
39,84
49,35
62,36
70,62
Tabella 2 -
Altezze massime di pioggia regolarizzate (mm)
Tr
t = 1 ora
t = 3 ore
t = 6 ore
t = 12 ore
t = 24 ore
10 anni
hmax =
78,19
100,45
120,44
137,47
142,86
30 anni
hmax =
103,25
130,99
156,26
175,32
179,26
50 anni
hmax =
114,68
144,93
172,61
192,60
195,87
100 anni
hmax =
130,11
163,74
194,66
215,90
218,28
200 anni
hmax =
145,48
182,47
216,64
239,12
240,62
Tabella 3
-
Tr
LEGGE DI PIOGGIA
h = a xt n
10 anni
→
h=80,6xt^0,1985
30 anni
→
h=106,829xt^0,1827
50 anni
→
h=118,814xt^0,1777
100 anni
→
h=134,988xt^0,1722
200 anni
→
h=151,109xt^0,1678
Tabella 3.2: Elaborazioni dati di pioggia
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
14
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Riportando i dati in forma grafica si calcolano i parametri a e n. Le equazioni di possibilità
pluviometrica sono le seguenti:
Tempo di ritorno 50 anni
h(Tr = 50 ) = 118 ,8t 0 ,177
Tempo di ritorno 100 anni
h(Tr =100 ) = 134 ,98t 0 ,1722
Tempo di ritorno 200 anni
h(Tr = 200 ) = 151,11t 0 ,1678
Grafico 3.1: Equazioni di possibilità pluviometrica
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
3.2 Calcolo della portata di piena con metodo cinematico
Il metodo cinematico o razionale o del ritardo di corrivazione è largamente utilizzato per il
calcolo della portata conseguente ad una data precipitazione che si verifichi su bacini scolanti
di relativamente limitata estensione.
In breve il metodo parte dalla considerazione che la massima portata alla sezione
considerata si raggiunga nel momento in cui giungono i contributi di tutte le parti che
formano il bacino. Il tempo necessario perché il contributo della parte di bacino
idraulicamente più lontana raggiunga la sezione è definito tempo o ritardo di corrivazione tc.
La conclusione raggiunta dal metodo cinematico è che considerando varie durate di
precipitazione, quella che produce la massima portata di deflusso è la precipitazione di durata
pari allo stesso tempo tc.
Una volta definito il valore di tc in ore la portata massima in mc/sec è ricavabile dalla
seguente formula:
Qmax
10 6 Sh
=ϕ
3600τ c
dove:
⋅
f = coefficiente di deflusso del bacino;
⋅
S = l’estensione in kmq;
⋅
h = l’altezza di pioggia in m calcolata tramite l’equazione di possibilità
pluviometrica per il t = tc.
Il parametro che risente maggiormente di variabilità è il coefficiente di deflusso, poiché
dipende non solo dalle caratteristiche intrinseche del bacino (geologia, pedologia,
vegetazione, morfologia, ecc.) ma anche dalla stagione in cui si verifica l’evento e dal grado
di imbibimento del suolo a causa di precedenti precipitazioni o particolari condizioni
stagionali di falda.
Un aiuto nella definizione del parametro si ricava dal valore di permeabilità media del
bacino del Foglia pari al 37% riportato dagli Annali Idrologici. Considerando anche la
bassissima probabilità che una pioggia di intensità critica possa essere estesa all’intero bacino
e l’elevata capacità di invaso del reticolo idrografico del fiume, si può cautelativamente
assumere un valore del coefficiente di deflusso istantaneo pari a f = 0,37
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
16
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Il tempo di corrivazione in ore si è determinato con la formula di Giandotti (1933):
τc =
4 S + 1,5L
;
0,8 ( H − Z )
avendo considerato:
⋅
L = lunghezza dell’asta principale in km;
⋅
H = altitudine media del bacino imbrifero sotteso in m s.l.m.;
⋅
Z = la quota della sezione considerata in m s.l.m.;
⋅
S = l’estensione del bacino in kmq.
Posto che le caratteristiche del bacino considerato sono le seguenti:
⋅
L = 16,52 Km
⋅
Hm = 642,5 m s.l.m.
⋅
Z = 282 m s.l.m.
⋅
S = 138 kmq
Si ricava:
τc =
4 138 + 1,5 ⋅ 16,52
0,8 642,5
= 4,72;
Di conseguenza l’altezza di pioggia corrispondente in mm è:
h( Tr =50 ) = 156 ,56 mm
h( Tr =100 ) = 176 ,36 mm
h(Tr = 200 ) = 196 ,08 mm
Applicando tutti i dati precedentemente calcolati alla formula per il calcolo della portata
massima si ottiene, in mc/s:
Tempo di ritorno 50 anni
Qmax( Tr =50 ) = 444 ,57 mc / s
Tempo di ritorno 100 anni
Q max( Tr =100 ) = 500 ,78 mc / s
Tempo di ritorno 200 anni
Qmax( Tr = 200 ) = 556 ,78 mc / s
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
17
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
3.3 Stima del livello di piena nelle sezioni di interesse
Il livello di piena si può stimare in termini bidimensionali in base alla relazione Q = S x v,
dove con Q si è definita la portata in mc/s, con S la sezione bagnata in mq e con v la velocità
di deflusso in m/s.
Se si considera cautelativamente una velocità di deflusso della portata di piena pari a v =
2,5 m/s, la sezione liquida richiesta dal moto del fluido sarà pari a:
Tempo di ritorno 50 anni
S=
156,56
= 62,62m 2
2,5
S=
176,36
= 70,54m 2
2,5
S=
196,08
= 78,43m 2
2,5
Tempo di ritorno 100 anni
Tempo di ritorno 200 anni
Per la stima dei livelli idraulici è stata presa in considerazione la sezione fluviale in
corrispondenza della centrale di produzione:
Figura 3.1: Area di progetto
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
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Per la piena bicentenaria, si è considerata una sezione liquida di 79mq, senza considerare le
zone golenali, che corrisponde ad una quota per il livello di piena bicentenaria pari a 272,50m
s.l.m.
Nel tratto di fiume attorno alla sezione corrispondente alla briglia esistente, il corso del
Foglia può essere considerato mediamente costante come forma e come caratteristiche
idrauliche (scabrezza delle superfici, presenza di vegetazione, ecc.); questa risulta essere la
sezione di più interesse per il calcolo del livello di massima piena con un tempo di ritorno di
200 anni. Va sottolineato che la presenza della paratoia mobile non influenzerà negativamente
sul deflusso delle piene, in quanto questa viene automaticamente abbassata fino a raggiungere
il livello attuale, ogniqualvolta si verifichino portate che superino i livelli stabiliti.
Il valore ricavato è puramente di stima, ma è lecito pensare che l’errore rispetto al
comportamento reale sia dell’ordine delle decine di centimetri.
Prevedendo un’escursione massima rispetto al valore stimato di 0,5 m. si può considerare
una quota del pelo libero nel punto di interesse non superiore a 273 m. s.l.m.
La centrale quindi sarà realizzata in modo da avere il piano fuori terra con pavimento a
quota superiore rispetto al livello di massima piena con tempo di ritorno di 200 anni, in modo
da evitare qualsiasi danno alle apparecchiature elettriche che saranno posizionate in loco.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
19
Figura 3.2: Sezione del FOGLIA in corrispondenza della briglia esistente con livello della massima piena con Tr= -200 anni
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA– Concessione di derivazione
20
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
4. Studio idrologico delle portate derivabili
Le caratteristiche idrologiche della parte del bacino del fiume Foglia interessato dalla
realizzazione dell’impianto idroelettrico, sono state determinate attraverso la raccolta e
l’elaborazione di tutti i dati climatici disponibili sul territorio.
4.1 Lineamenti climatici – Precipitazioni
Il bacino del fiume Foglia sotteso dall’impianto idroelettrico, comprende la parte medioalta della valle del Foglia. In questa area, il clima presenta particolarità con infiltrazioni di
area fredda proveniente da nord e nord-est, con notevoli abbassamenti delle temperature
minime, anche a primavera inoltrata. Il regime delle precipitazioni è quello tipico appenninico
con massimi in autunno primavera e minimi nel periodo estivo. Le precipitazioni nevose,
variabili da luogo a luogo, sono frequenti ed abbondanti da novembre ad aprile.
Per la zona interessata, le caratteristiche climatiche sono state ricavate dai dati
pluviometrici misurati nelle stazioni poste nelle vicinanze ed il più possibile funzionali per
determinare le condizioni climatiche del bacino idrografico interessato.
Dapprima si è valutata la presenza di stazioni pluviometriche sul territorio di interesse; tra
queste sono state individuate quelle che hanno a disposizione un numero soddisfacente di anni
di osservazione e misurazioni. Sulla base delle suddette considerazioni sono state prese in
esame le seguenti stazioni pluviometriche:
-
Sassocorvaro
-
Carpegna
-
Badia Tebalda
-
Mercatello
-
Sant’Angelo in Vado
Nota la posizione delle stazioni si è valutata la significatività di ciascuna stazione per il
bacino idrografico in esame. Il tutto attraverso il metodo dei topoieti: si tratta di un metodo
geometrico, che consiste nel trovare il punto medio dei segmenti che congiungono i punti che
in planimetria localizzano le stazioni. Da ogni punto medio viene condotta la normale fino ad
incontrare la normale relativa ad un’altra congiungente. Le normali tracciate individuano
intorno ad ogni stazione l’area asservita.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
21
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
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Le superfici di influenza, sul bacino del Fiume Foglia sotteso dalla sezione di derivazione
sono:
-
Sassocorvaro = 3,88mq
-
Carpegna = 56,27mq
-
Badia Tebalda = 48,88mq
-
Mercatello = 6,39 mq
-
Sant’Angelo in Vado = 22,11mq
I dati relativi alle precipitazioni sono stati ricavati dalle misure riportate sugli Annali
Idrologici del Servizio Idrografico di Stato.
Per la stazione si hanno a disposizione i dati di afflusso meteorico per ciascun mese negli
anni dal 1991 al 2010.
Per ciascuna delle cinque stazioni considerate si è determinato l'anno tipico, ossia l'anno
per il quale si registra il minor scostamento dall'afflusso meteorico medio per quella
determinata stazione.
Per la determinazione dell’anno tipico si valutano gli scostamenti di ciascuna successione
annuale rispetto all’anno medio; adottando gli afflussi meteorici mensili si calcolano per ogni
mese dell’anno in esame gli scostamenti σ rispetto ai corrispondenti valori mensili dell’anno
medio e, per ogni anno, si calcola l’espressione:
12
∑σ
2
i
1
Si definisce anno tipico quello per il quale sia:
12
∑σ
2
i
= minimo
1
Per la determinazione dell'anno tipico per ciascuna stazione noti gli afflussi meteorici
mensili delle stazioni pluviometriche esaminate (Sassocorvaro, Carpegna, Badia Tebalda,
Mercatello, Sant’angelo in Vado) si è determinato l’anno tipico per ciascuna di codeste
stazioni.
-
Sassocorvaro anno tipico: 2000
-
Carpegna anno tipico: 2010
-
Badia Tebalda anno tipico: 1993
-
Mercatello anno tipico: 2004
-
Sant’Angelo in Vado anno tipico: 2000
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
22
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Anno tipico Sassocorvaro
Sup di influenza (kmq):
MESE
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
TOTALE
3,88
Altezza flusso
meteorico
mm
21,2
15,2
43,4
65
21
101
15,4
7,8
83,2
84,4
114
110,8
682,4
Anno tipico Badia Tebalda
Sup di influenza (kmq):
48,88
MESE
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
TOTALE
Altezza flusso
meteorico
mm
33,8
6,6
80,2
98
34,8
54,4
31,6
33,6
103,6
287,4
130,8
152,8
1047,6
Anno tipico Carpegna
Sup di influenza (kmq):
56,27
Altezza
flusso
MESE
meteorico
mm
Gennaio
102
Febbraio
81
Marzo
71,8
Aprile
92,2
Maggio
98
Giugno
100,4
Luglio
51
Agosto
44,2
Settembre
88
Ottobre
55
Novembre
219
Dicembre
150,8
TOTALE
1153,4
Anno tipico Mercatello
Sup di influenza (kmq):
MESE
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
TOTALE
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
6,39
Altezza flusso
meteorico
mm
11,6
129,4
82,4
142
125,6
28,2
32,2
46,6
124,4
125,6
133,6
193,6
1175,2
23
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Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Anno tipico Sant'Angelo in Vado
Sup di influenza (kmq):
22,11
MESE
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
TOTALE
Altezza flusso
meteorico
mm
30,2
23,6
78,6
80,6
63,4
56
28,4
4,2
72,4
107,2
186,6
151,4
882,6
Noti gli afflussi meteorici mensili per l'anno tipico di ciascuna stazione si è determinato
l'anno tipico ragguagliato.
Praticamente si è calcolata, mese per mese, l’altezza di pioggia ragguagliata all’intero
bacino con la seguente formula:
∑h ⋅S
i
h=
i
i
S
dove:
-
l’indice i numera le aree di influenza delle stazioni pluviografiche nelle quali il metodo
dei topoieti (o altro metodo equivalente) suddivide l’area S;
-
Si è l’area di influenza di ciascuna stazione
Si riporta di seguito la tabella degli afflussi meteorici mensili per l'anno tipico
ragguagliato.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
24
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Anno tipico Ragguagliato
Sup totale
MESE
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
TOTALE
137,53
Altezza flusso
meteorico
mm
59,73813713
45,72177707
75,56995565
93,94299426
69,08545045
73,57535083
38,59384861
33,08661383
92,59233622
150,0996873
175,5135898
152,4674035
1059,987145
L'anno tipico ragguagliato, così determinato, risulta rappresentativo dell'intero bacino
sotteso dall'opera di derivazione, dunque verrà utilizzata nelle successive elaborazioni.
4.2 Valutazione dei coefficienti di deflusso
In questo paragrafo viene proposta una valutazione dei coefficienti di deflusso. Infatti,
sulla base della conoscenza del coefficiente medio di deflusso di un determinato bacino, è
possibile fare successive valutazioni delle portate.
Il volume di acqua di origine meteorica genera un deflusso superficiale la cui entità
dipende dalle proprietà di permeabilità della superficie che la pioggia incontra. Il coefficiente
di deflusso è dato dal rapporto tra il volume di acqua che, anziché infiltrarsi in profondità,
defluisce superficialmente ed il volume apportato complessivamente dalle precipitazioni. In
generale, questo coefficiente è sempre compreso tra 0 ed 1. Raramente tale rapporto può
risultare superiore all’unità (pioggia che investe il suolo quando questo risulta coperto da un
manto nevoso).
Un aiuto nella definizione del parametro si ricava dal valore di permeabilità media del
bacino del Foglia pari al 35% riportato dagli Annali Idrologici. Considerando anche la
bassissima probabilità che una pioggia di intensità critica possa essere estesa all’intero bacino
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
25
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
e l’elevata capacità di invaso del reticolo idrografico del fiume, si può assumere un valore del
coefficiente di deflusso istantaneo pari a f = 0,35.
4.3 Determinazione del deflusso minimo vitale (DMV)
Il progetto prevede l’utilizzo ai fini idroelettrici delle acque del fiume Foglia nel comune di
Lunano in prossimità del ponte di via Zandonai. Nel sito oggetto di intervento esiste già una
briglia realizzata per la regolazione del deflusso del fiume.
Per la valutazione della portata istantanea derivabile dal fiume Foglia alla sezione di
interesse risulta indispensabile la preliminare valutazione della portata di deflusso minimo
vitale del corso d’acqua, definita come “il deflusso che, in un corso d’acqua, deve essere
presente a valle delle captazioni
idriche al fine di mantenere vitali le condizioni di
funzionalità e di qualità degli ecosistemi interessati”, ovvero la portata minima del fiume in
grado di garantire la conservazione dell’ecosistema e la sopravvivenza certa delle specie che
lo definiscono, con particolare riferimento alla fauna e alla flora ivi esistente.
Per il calcolo del DMV specifico per la sezione di interesse della derivazione in questione,
si è fatto riferimento alla formula proposta dal PIANO DI TUTELA DELLE ACQUE
(PTA), sezione D, Allegato I, II, approvato con D.A.A.L.R. N°145 DEL 26/01/2012.
Principale scopo delle attività svolte dal gruppo di lavoro suddetto era quello di ottenere
una formulazione che potesse migliorare l’indicazione, fino ad allora assai generica per
l’intero territorio Marchigiano, di un DMV pari a 2 l/s per Kmq. Il metodo proposto tiene
invece conto di diversi fattori fisici ed ambientali (precipitazioni, altitudine, stato ecologico
del corso d’acqua, valore naturalistico, geomorfologia dell’alveo..).
La formula di calcolo del DMV è costituita da una componente idrologica, calcolabile con
la formula parametrica o, in alternativa, con la formula razionale, con una ulteriore
specificazione per i bacini montani, e da una componente morfologico - ambientale:
DMV = DMVidr ⋅ C ma
dove:
DMV = deflusso minimo vitale complessivo, espresso in l/s;
DMVidr = componente idrologica del DMV, calcolata con la formula parametrica definita
come segue:
DMV idr = q dmv ⋅ G ⋅ S ⋅ P ⋅ H ⋅ B mon
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
26
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Cma =
componente morfologica-ambientale, intesa come fattore moltiplicativo della
componente idrologica, definita come segue
Cma = E ⋅ max( N , PIFF ) ⋅ Gm ⋅ T
I fattori inclusi nella formula della componente idrologica sono i seguenti:
• Q d,m,v =
rilascio specifico = 1,6 l/s x kmq.
Stabilisce una portata minima di riferimento proporzionale alla
superficie del bacino sottesa alla sezione del corpo idrico nel
quale si calcola il DMV.
• G = Fattore geografico
Stabilito in corrispondenza delle sezioni fluviali dotate di stazioni
idrometrografiche SIMN in modo tale che il prodotto dei fattori della
componente idrologica (Q d,m,v x G x S x P x A) della formula
risultasse pari all’incirca al 10 % della portata media annua del corso
d’acqua.
I valori indicati per i principali corsi d’acqua sono i seguenti:
Trattandosi del fiume Foglia, il fattore assume valore 0,4.
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
•S=
Superficie imbrifera espressa in Kmq del bacino idrografico sotteso alla
sezione di derivazione = 138 Kmq
• P=
Parametro di precipitazione media
Le classi ed i fattori del parametro sono indicati nella seguente tabella:
Per la stima delle precipitazioni medie annue si utilizzeranno i dati ufficiali e le serie
storiche, pubblicati sugli Annali Idrologici, delle stazioni pluviometriche del SIMN e dei
Centri Funzionali Regionali, relative al periodo 1950-1989, ricadenti all’interno o in
posizione limitrofa al bacino idrografico sotteso dalla sezione di interesse e distribuite in
maniera rappresentativa rispetto alla variazione altimetrica della superficie imbrifera. Tali dati
di precipitazione sono riportati nella pubblicazione “Campo medio della precipitazione
annuale e stagionale sulle Marche per il periodo 1950-2000” del Centro Funzionale della
Protezione Civile della Regione Marche e dell’Osservatorio Geofisico sperimentale di
Macerata.
Il dato di precipitazione media annua relativo al comune di Lunano dove è ubicata la
nostra sezione di derivazione risulta essere di circa 1200 mm, come si desume dalla seguente
carta relativa alla Regione Marche nel periodo 1950-1989v.
il valore del fattore P associato sarà dunque di 1200/1000=1,2.
• H = Parametro di Altitudine media
Rappresenta l’altitudine media, in metri sul livello del mare, nel bacino idrografico
sotteso dal punto in cui si calcola il DMV.
Le classi ed i fattori del parametro sono indicati nella seguente tabella:
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
L’altitudine media del bacino nella zona di nostro interesse risulta pari a 642 m s.l.m.
da cui risulta un valore del parametro H pari a 1,12
• Bmon = 1.0, fattore moltiplicativo per tratti di corsi d’acqua a regime di
flusso perenne evidenziati in Tav. 1-D.5 sotto la denominazione “Reticolo Idrografico
Principale per il DMV” e situati all’interno del “Limite Fascia Carbonatica Montana A”,
assunto uguale a:
- 2,0 per i soli tratti montani dei Fiumi Potenza, Scarsito, Chienti (rami di Gelagna e di
Pieve Torina), Fornace, Fiastrone, Tenna, Aso, Tronto, nonché dei loro tributari evidenziati;
- 1,0 per i restanti tratti fluviali.
I fattori inclusi nella formula della componente morfologica-ambientale Cma, intesa come
fattore moltiplicativo della componente idrologica, sono:
E =, Parametro dello stato ecologico dei corsi d’acqua identificato dall’indice
SECA, che combina due indicatori:
• LIM (Livello di Inquinamento da Macrodescrittori) che fornisce
un’indicazione sullo stato trofico e microbiologico della matrice acquosa del corpo idrico
prendendo in considerazione 8 macrodescrittori, vale a dire una serie di parametri tipici delle
attività umane e che sono indici di inquinamento organico (ossigeno, azoto, fosforo..)
• IBE (Indice Biotico Esteso) che descrive lo stato biologico prendendo in
esame le comunità dei macroinvertebrati bentonici che vivono, almeno una parte del loro
ciclo biologico, a contatto con i substrati di un corso d’acqua.
La determinazione del SECA viene effettuata considerando il risultato peggiore tra il
dato relativo ai Macrodescrittori e quello relativo all’IBE.
Si è assunto lo stato ecologico (SECA) sufficiente, in base ai dati di rilevamento della
stazione di monitoraggio 3/FO.
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Da cui si desume che la classe dello stato ecologico è 3.
In base alla tabella seguente
E=1.2
Max (N, PIFF) tale espressione indica che nella formula sarà applicato il
massimo tra i valori del parametro N, naturalità, e del parametro PIFF, correlato
all'indice di funzionalità fluviale, calcolati distintamente.
Nel tratto fluviale considerato si è proceduto a calcolare distintamente entrambi i parametri N
e PIFF e nella formula verrà utilizzato solo quello tra i due parametri che assumerà il valore più
elevato.
I parametri N e PIFF da considerare sono quelli più elevati del tratto fluviale interessato:
• N = Parametro di Naturalità
L’opera in progetto è contigua ad aree urbanizzate, pertanto si assume N= 1
• IFF = Indice di Funzionalità Fluviale
Esso per definizione è valutato in relazione allo stato complessivo dell’ambiente
fluviale e della sua funzionalità, intesa come risultato della sinergia e dell’integrazione di una
serie di fattori biotici ed abiotici presenti nell’ecosistema acquatico ed in quello terrestre ad
esso collegato.
L'analisi dell'integrità e funzionalità del fiume Foglia è stata effettuata tramite l'utilizzo
dell'Indice Funzionale Fluviale (I.F.F.) che ha prodotto un punteggio medio di 206 da cui:
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Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
PIFF=1.0
Nella formula sarà applicato il massimo tra i valori dei due parametri N e IFF che nel
caso considerato è risultato pari a 1.0
• Gm = Parametro Geomorfologico
Il Parametro tiene conto delle caratteristiche geomorfologiche locali dell’alveo (i.e.
perimetro bagnato e raggio idraulico, rapporto lunghezza/profondità dell’alveo, pendenza e
tipologia morfologica dell’alveo, presenza di pools, permeabilità dei substrati..). La sua
determinazione spetta all’autorità competente al rilascio della concessione. In attesa assume
un valore unitario.
• T = Modulazione temporale di portata
Parametro differenziato per ogni mese e per bacini idrografici, che permette di variare il
DMV base nei vari periodi dell’anno, in funzione della variabilità idrologica delle portate
naturali. I fattori da assegnare al parametro in ogni mese dell’anno, nei vari bacini idrografici,
sono riportati nella successiva tabella.
Mese
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
Bacini Idrografici
Foglia, Arzilla, Metauro,
Potenza, Chienti, Tenna,
Cesano, Misa, Esino, Musone,
Aso, Tronto
Ete Vivo, Tesino
Valori del parametro T
3,0
1,3
3,0
1,5
3,0
1,5
2,0
1,3
2,0
1,3
1,0
1,3
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
2,0
1,3
3,0
1,3
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Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Quindi si assume per il parametro T:
T = 1.3 (novembre, dicembre, gennaio,aprile, maggio, giugno)
T = 1.5 (febbraio, marzo)
T = 1.0 (luglio, agosto, settembre, ottobre)
Pertanto, essendo DMV = DMVidr*Cma
Dove:
DMVidr =108,56 l/s
Cma = 2,4 (novembre, dicembre, gennaio, aprile, maggio, giugno)
Cma =3,6 (febbraio, marzo)
Cma =1,2 (luglio, agosto, settembre, ottobre)
Da cui:
Mese
Gennaio
DMV calcolato (l/s) DMV adottato (l/s)
260,54
391
Febbraio
390,8
391
Marzo
Aprile
390,8
260,54
391
260,54
Maggio
260,54
260,54
Giugno
Luglio
260,54
130,27
260,54
130,27
Agosto
130,27
130,27
Settembre
130,27
130,27
Ottobre
Novembre
130,27
260,54
130,27
260,54
Dicembre
260,54
260,54
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
32
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4.4 Stima delle portate, anno caratteristico e curva di durata
Per la stima delle portate defluenti nel tratto del fiume Foglia, si è fatto riferimento ai dati
di afflusso meteorico relativi all'anno tipico ragguagliato, come precedentemente determinato.
-
Si vuol ricordare che l'anno tipico ragguagliato tiene conto degli afflussi meteorici
registrati presso le cinque stazioni pluviometriche ritenute significative per il bacino in
esame: Sassocorvaro, Carpegna, Badia Tebalda, Mercatello, Sant’angelo in Vado.
I dati relativi a queste stazioni di misura vanno dall’anno 1990 all’anno 2010.
Considerando che il bacino è caratterizzato da una superficie pari a 137,53 km2, e da un
coefficiente di deflusso medio pari a 0,37, sono state ricavate le portate medie mensili. Se ne
riportano di seguito i valori in forma tabellare e grafica.
Anno tipico Ragguagliato
MESE
Altezza flusso
meteorico
mm
Gennaio
59,73
Febbraio
45,72
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
TOTALE
75,57
93,94
69,08
73,57
38,59
33,08
92,59
150,09
175,51
152,46
1059,98
Coeff.
Deflusso
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
Superficie Bacino
m2
Portate
mensile
media
mc/s
Giorni
del mese
137 530 000
1,15
31
137 530 000
0,91
28
137 530 000
137 530 000
137 530 000
137 530 000
137 530 000
137 530 000
137 530 000
137 530 000
137 530 000
1,36
1,74
1,24
1,37
0,69
0,59
1,72
2,70
3,26
31
30
31
30
31
31
30
31
30
137 530 000
2,74
31
137 530 000
1,62
365
DMV
mc/s
0,391
0,391
0,391
0,26
0,26
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,26
0,391
Portata
utilizzabile
media mensile
mc/s
0,68
0,52
0,97
1,48
0,98
1,24
0,56
0,46
1,59
2,57
3,00
2,35
Portate medie mensili relative all'anno tipico ragguagliato (in forma tabellare)
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
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PORTATA UTILIZZABILE MEDIA MENSILE
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
PORTATA UTILIZZABILE MEDIA
MENSILE
1.00
0.50
0.00
I valori puntuali delle portate sono stati poi ordinati in modo decrescente in modo da
costruire la “curva di durata” relativa all’anno tipico. al netto del valore del DMV.
PORTATA UTILIZZABILE MEDIA MENSILE
5
4.5
4
3.5
PORTATA UTILIZZABILE
MEDIA MENSILE
3
2.5
2
1.5
y = 4.6497x-0.791
1
Potenza (PORTATA
UTILIZZABILE MEDIA
MENSILE)
0.5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
La curva di durata dell’anno tipico viene infine interpolata con una curva la cui equazione
risulta:
y = 4,65⋅ x−0,791
Nella tabella a pagina precedente sono riportate il riepilogo delle elaborazioni di
determinazione delle portate nette derivabili.
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Nota la curva di durata è possibile stimare correttamente la portata media derivabile.
Infatti nell’ipotesi:
-
di una portata massima di derivazione Qd pari a 2,00 mc/s (“tenuta” td pari a 70 giorni)
-
e di una durata annua di derivazione
t1 pari a 290 giorni, si ha che il volume derivato
annualmente è pari a:
t1
Vu = Qd ⋅ t d + ∫ Q(t )dt
td
Si ottiene un volume derivato pari a 358 mc circa.
Da cui si ottiene una portata media derivabile pari a 0,97 mc/s.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
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In base a considerazioni basati sulla curva di utilizzazione della portata e facendo una
valutazione sui costi-benefici derivanti dalla produzione di energia elettrica, si è scelto, come
detto, un valore di portata massimo derivabile 2,00 mc/s, disponibile per circa 70 giorni
all’anno.
Nella tabella seguente sono riportati i dati di portata derivabile mensile ed annua.
Durata
Durata
(%)
Portata disponibile
(mesi/anno)
(mc/sec)
Portata
utilizzata(mc/sec)
5
0.6
6.54
1.70
10
1.2
3,74
1.70
15
1.8
2.92
1.70
20
2.4
2,70
1.70
25
3
2,14
1.70
30
3.6
1,79
1.70
35
4.2
1,55
1.55
40
4.8
1,37
1.37
45
5.4
1,23
1.23
50
6
1,12
1.12
55
6.6
1,03
1.03
60
7.2
0,95
0.95
65
7.8
0,89
0.89
70
8.4
0,83
0.83
75
9
0,78
0.78
80
9.6
0,74
0.74
85
10.2
0,70
0.70
90
10.8
0,67
0.00
95
11.4
0,64
0.00
100
12
0,61
0.00
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5. Verifica idraulica
L’analisi che segue mira a valutare se l’impianto in progetto produce effetti sull’alveo
fluviale e sul suo intorno, l’eventuale entità di questi e le possibili conseguenze in termini di
aggravio del rischio idraulico attuale. Tali approfondimenti vengono svolti nelle aree del
fiume Foglia nell’intorno dell’impianto in progetto, in un’area che comprende un tratto di
fiume posto a circa 400m a monte della briglia esistente fino a valle del canale di restituzione,
per un tratto complessivo di circa 500 m.
5.1 Metodologia di calcolo
Le verifiche idrauliche che seguono sono state condotte mediante l’ausilio del programma
di calcolo HEC-RAS, ideato dal U.S. Army Corps of Engineers quale sistema di analisi dei
fiumi dell’Hydrologic Center (HEC). Il software è in grado di analizzare le reti di canali
naturali ed artificiali, calcolando i profili del pelo libero basandosi su di un’analisi a moto
permanente
e/o
moto
vario
monodimensionale:
HEC-RAS
risolve
l’equazione
monodimensionale dell’energia, valutando le perdite di carico per attrito attraverso
l’equazione di Manning; tiene conto inoltre delle perdite localizzate con opportuni coefficienti
moltiplicativi della velocità.
Il calcolo del profilo locale è stato effettuato anche in corrispondenza di punti singolari che
sono stati inseriti: ponte autostradale, briglia esistente, canale di restituzione, etc.. I paragrafi
che seguono espongono la metodologia e le assunzioni seguite per la verifica idraulica delle
opere in progetto e, a conclusione, i risultati delle analisi svolte.
La metodologia adottata per la valutazione delle modifiche ai deflussi idrici in seguito alla
realizzazione delle opere si avvale del seguente schema procedurale:
1. stima della portata ad assegnata frequenza nelle sezioni determinate del corso d’acqua
oggetto di studio;
2. definizione delle principali caratteristiche geometriche e fisiche dell’alveo in esame
mediante analisi topografica, consistente nell’acquisizione di misurazioni in sito con
strumentazione GPS;
3. calcoli idraulici in condizioni di moto permanente in assenza delle opere in progetto;
4. calcoli idraulici in condizioni di moto permanente in presenza delle opere in progetto.
Nelle figure sottostanti viene riportata la ricostruzione 3D dell’alveo in cui sono evidenti la
briglia ed il viadotto esistenti.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
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fium e Foglia Lu nano p rogetto
Plan: Plan 02
23 /04/2013
Legend
WS PF 1
Ground
Levee
B ank Sta
Ground
74
fium e Foglia Lu nano p rogetto
9 5 11. 5*
10.5*
3.33333*
13. 6666*
13
2.33333*
Plan: Plan 02
14. 6*
14. 2*
15
30 /04/2013
Legend
WS PF 1
Ground
Levee
B ank Sta
Ground
11. 5*
12
12. 3333*
13
13.5*
7
4
6 8.2*
3.6*
3.2*
2.8*
2.4*
2
8.8*
5
9.14285*
9.42857*
9.71428*
10. 5714*
10. 2857*
13. 8333* 14. 1*
10
14. 3*
14. 5*
14. 7*
14. 9*
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L’Analisi Idraulica è stata effettuata considerando le seguenti portate:
-
portata media annua
Qm
-
portata con tirante idraulico 1,8m
Q(H=1.8m) =
16,5 mc/s
-
portata di piena bicentenaria
Q200
557 mc/s
=
=
1,75 mc/s
Per ciascuna delle portate sopraindicate sono state considerate le condizione che seguono:
-
ATTUALE
: assenza della paratoia
-
PROGETTO
: funzionamento regolare della paratoia
-
MANOMISSIONE
: manomissione della paratoia
Si precisa che:
-
la portata con tirante idraulica pari a 1,8 metri corrisponde alla minima
portata fluviale in cui la paratoia si trova completamente abbassata;
-
la condizione di Manomissione della paratoia prevede che questa risulti
completamente aperta per portate superiori a Q(H=1.8m).
La tabella che segue sintetizza gli scenari di calcolo esaminati.
Qm = 1,75 mc/s
Q(H=1.8m) = 16,5 mc/s
Q200 = 557 mc/s
ATTUALE
1A
PROGETTO
1B
MANOMISSIONE
1C
ATTUALE
2A
PROGETTO
2B
MANOMISSIONE
2C
ATTUALE
3A
PROGETTO
3B
MANOMISSIONE
3C
Negli allegati sono riportate anche le sezioni trasversali principali con indicati gli scenari
di calcolo esaminati.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
39
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5.2 Condizioni al contorno
L’integrazione del profilo idraulico in condizioni di moto permanente presuppone la
determinazione di condizioni al contorno.
Nel caso in cui si ipotizzi una corrente di tipo lenta occorre conoscere il tirante liquido in
corrispondenza della sezione di valle.
Nel caso in cui si ipotizza una corrente di tipo veloce occorre conoscere il tirante liquido in
corrispondenza sia della sezione di valle che della sezione di monte.
Nel caso specifico si è ipotizzato, a vantaggio di sicurezza, che la corrente sia di tipo lenta,
dunque occorre conoscere il tirante liquido in corrispondenza della sezione di valle.
Poiché in codesta sezione verrà ubicata l’opera di presa, si fissa come condizione al
contorno che si stabilisca in quel punto il tirante critico.
Per quanto riguarda la scabrezza del fondo alveo e delle aree golenali sono stati considerati
tre valori differenti come indicato di seguito:
-
scabrezza fondo
alveo
nalveo=0.04 s/m(1/3)
relativa ad un corso d’acqua importante
pulito e dritto senza insenature o profonde
piscine con pietre e poca vegetazione
-
-
scabrezza aree
golenali (sponda
orografica destra)
ngolena=0.035 s/m(1/3)
scabrezza aree
golenali (sponda
orografica destra)
ngolena=0.035 s/m(1/3)
relativa alle aree golenale di un corso
d’acqua con larghe sezioni pulito e dritto
con pietre ed erbacce.
relativa alle aree golenale di un corso
d’acqua con larghe sezioni pulito e dritto
con pietre ed erbacce.
Il coefficiente di deflusso dello stramazzo (weir coefficient) impiegato è pari a Wc = 1,44
essendo valida la seguente relazione WC = µ ⋅ 2 g , risulta m pari a 0.322 Tale indicazione,
cautelativa se confrontata con quanto definito in letteratura (i testi solitamente indicano valori
sperimentali compresi tra 0.37 e 0.39; vedasi Manuale dell’Ingegnere – ZANICHELLI),
permette di considerare la particolare condizione in cui si trova a lavorare la struttura: “alveo
in piena ricco di materiale in sospensione, che tende a mutare la vocazione a spigolo vivo
dello stramazzo in parete grossa favorendo il deflusso e, in termini analitici, innalzando il
valore del coefficiente in oggetto”.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
40
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
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5.3 Analisi idraulica nell’intorno della briglia
Dai calcoli svolti e attraverso il modello idrologico effettuato si può notare come l’unica
opera dell’impianto in progetto che potrebbe modificare il comportamento idraulico del corso
d’acqua è il sistema briglia/paratoia mobile, poiché essa modifica (seppur parzialmente e
temporaneamente) la sezione fluviale.
Di Seguito sono state quindi riportate le analisi svolte in corrispondenza dell’intorno della
briglia al fine di paragonare la situazione di rischio attuale con quella di progetto.
5.3.1 Portata media annua
L’effetto della traversa in condizione di portata media annua (ordinaria) è valutato nella
simulazione Qm=1,75 mc/s.
Nelle tabelle successive vengono confrontati i risultati ottenuti in corrispondenza della
sezione della briglia allo stato attuale, di progetto ed in caso di Manomissione.
Sezione Briglia –
Sezione Briglia –
Sezione Briglia –
STATO ATTUALE
STATO DI PROGETTO
MANOMISSIONE
.
Si osserva che in condizione di Manomissione della paratoia, l’incremento del tirante
idraulico è pari circa all’altezza della paratoia; tale livello dell’acqua, è contenuto
completamente al di sotto del piede interno degli argini d’alveo.
Nelle figure seguenti sono riportati i risultati grafici delle elaborazioni eseguite, che
indicano i profili ed i livelli idrici nelle sezioni trasversali, con la sottostante planimetria di
riferimento.
1A. Portata
di 1,75mc/s - ATTUALE
LUNANO unico
285
280
275
1A
Condizione
Attuale e
270
portata media
Assenza Paratoia
265
260
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
42
1B. Portata di
1,75mc/s - PROGETTO
LUNANO unico
285
280
275
1B
Condizione
di Progetto e
270
portata media
Paratoia Alzata (1,75m)
265
260
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
43
1C. Portata di LUNANO
1,75mc/s
- MANOMISSIONE
unico
285
280
275
1C
Condizione
270
di Manomissione e
portata media
Paratoia Alzata (1,80m)
265
260
0
50
100
150
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
200
250
44
1°_Sovrapposizione
profili attuale e
progetto con
portata media
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
45
2°_Sovrapposizione
profili attuale e
Manomissione con
portata media
Bacino di calma creato
dall’innalzamento della
paratoia di un metro
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
46
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Dal primo confronto tra le sezioni longitudinali (sovrapposizione stato attuale con lo stato
di progetto) si osserva nello stato di progetto un innalzamento del tirante idraulico di circa 153
cm rispetto al tirante allo stato attuale. Tale risalto idraulico interessa un tratto di circa 75
metri a monte del sistema briglia/paratoia. Il livello del tirante idraulico determinato non
raggiunge neanche la quota del piede interno degli argini esistenti.
Dal secondo confronto tra le sezioni longitudinali (sovrapposizione stato attuale con la
condizione di Manomissione) si osserva un innalzamento del tirante idraulico di circa 151cm
rispetto allo stato attuale. Tale risalto idraulico interessa un tratto di circa 70 metri a monte del
sistema briglia/paratoia. Anche in questo caso il livello del tirante idraulico determinato non
raggiunge neanche la quota del piede interno degli argini esistenti.
Risulta evidente che, sia la condizione di progetto che la condizione di manomissione, non
determinano alcun problema al normale deflusso dell’asta fluviale e non producono alcun
aggravio di rischio idraulico.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
47
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
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5.3.2 Portata Q(H=1.8m)
Si esamina il sistema briglia-paratoia mobile con la portata Q(H=1.8m)=16.5 mc/s
corrispondente ad un tirante idraulico pari ad 1.8 metro sopra la briglia esistente.
Nelle tabelle successive vengono confrontati i risultati ottenuti in corrispondenza della
sezione della briglia allo stato attuale (che coincide con lo stato di progetto, in quanto la
paratoia mobile con tale portata si richiude completamente) ed in caso di Manomissione.
Sezione Briglia – STATO ATTUALE =
Sezione Briglia – STATO DI
PROGETTO
MANOMISSIONE
La condizione di progetto, con tale portata, risulta sostanzialmente identica allo stato
attuale.
Si osserva che l’incremento del tirante idraulico in condizione di Manomissione della
paratoia mobile è pari circa 81 cm; tale livello dell’acqua è contenuto, anche in questa
situazione, al di sotto del piede interno degli argini d’alveo.
Nelle figure seguenti sono riportati i risultati grafici delle elaborazioni eseguite, che
indicano i profili ed i livelli idrici nelle sezioni trasversali, con la sottostante planimetria di
riferimento.
2A. – 2B Portata
di 16.5mc/s ATTUALE E PROGETTO
LUNANO unico
290
285
280
2A – 2B
Condizione
Attuale che
275
coincide con
condizione di
270
progetto
portata Q(H=1.8m)
265
260
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
49
2C.LUNANO
Portata
di 16,5mc/s MANOMISSIONE
unico
290
285
280
2C
275
Condizione
Manomissione
e portata
270
Q(H=1.8m)
265
260
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
50
Portata di 16,5mc/s SOVRAPPOSIZIONE
Sovrapposizione
profili attuale e
Manomissione
con Portata di
16,5mc/s
81 cm
Q(H=1.8m)
Innalzamento del
livello idrico causato
dalla manomissione
della paratoia
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
51
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
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E’ stato dimostrato che con valori di portata superiori a quelli in progetto, la paratoia si richiude
completamente restituendo all’alveo del fiume l’intera sezione; pertanto è evidente che, le opere in
progetto, non determinano alcun problema al normale deflusso dell’asta fluviale e non producono
alcun aggravio di rischio idraulico.
Tuttavia, è stata esaminata la condizione di Manomissione, per cui, a seguito di atti vandalici, la
paratoia, dovrebbe bloccarsi nel suo punto di massima apertura di 1,80 m.
Questa condizione determina un risalto idraulico di 81 cm nel suo punto più alto, ed interessa un
tratto di circa 60 metri a monte del sistema briglia/paratoia; tali valori riusltano sempre ben
contenuto entro gli argini fluviali esistenti.
Risulta evidente che anche in questa condizione, le opere in progetto, non determinano alcun
problema al normale deflusso dell’asta fluviale, non creano interferenze con il normale deflusso delle
acque e non producono alcun aggravio di rischio idraulico.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
52
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
5.3.3
Portata di piena Bicentenaria
L’effetto della traversa in condizione di portata di piena bi-centenaria è valutato nella simulazione
Q(200)=557 mc/s.
Nelle tabelle successive vengono confrontati i risultati ottenuti in corrispondenza della sezione
della briglia allo stato attuale (che coincide con lo stato di progetto, in quanto la paratoia mobile con
tale portata si richiude completamente) ed in caso di Manomissione.
Sezione Briglia – STATO ATTUALE =
Sezione Briglia – STATO MANOMISSIONE
PROGETTO
Nel caso di piena bicentenaria si osserva che l’incremento del tirante idraulico in condizione di
Manomissione della paratoia mobile è pari circa 23cm rispetto allo stato attuale; tale livello
dell’acqua è contenuto, anche in questa situazione, all’interno degli argini d’alveo.
Nelle figure seguenti sono riportati i risultati grafici delle elaborazioni eseguite, che indicano i
profili ed i livelli idrici nelle sezioni trasversali, con la sottostante planimetria di riferimento.
3A- 3B Piena bicentenaria ATTUALE E PROGETTO
LUNANO unico
290
285
3A – 3B
Condizione
280
Attuale che
coincide con
275
condizione di
Progetto
270
portata Q200
265
260
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
54
3C Piena
bicentenaria
MANOMISSIONE
LUNANO
unico
290
3C
Condizione
285
Manomissione
e portata
280
Q200
275
270
265
260
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
55
Portata di 557mc/s SOVRAPPOSIZIONE
Sovrapposizione
profili attuale e
Manomissione
23 cm
con portata
Q200
Innalzamento del
livello idrico causato
dalla manomissione
della paratoia
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
56
IMPIANTO IDROELETTRICO “BETTOLELLE” – Senigallia – Fiume Misa –
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
Nel caso di alveo con portata di piena bicentenaria, il confronto tra la situazione allo stato
attuale e di progetto permette di valutare l’influenza dell’opera di presa nella particolare
condizione.
Nell’elaborato CD1 “Relazione Tecnica” è stato dettagliato il reale funzionamento della
paratoia mobile; con portate elevate, essendo dotata di particolari dispositivi di sicurezza,
viene completamente chiusa, restituendo all’alveo l’intera sezione fluviale, così come essa è
allo stato attuale.
Quindi, nella condizione dello stato attuale (e di progetto), dalla simulazione effettuata si
osserva come la sezione garantisca il passaggio della portata bicentenaria senza alcuna
problematica.
Per tenere in considerazione la possibilità, teoricamente realizzabile, che la paratoia non si
richiuda completamente, è stata analizzata la condizione di Manomissione, in cui questa
rimane in posizione di massima apertura in occasione della piena bicentenaria.
In questo caso le variazioni del profilo a pelo libero sono contenute entro 30 metri a monte
della sezione della briglia, e sempre contenute ampiamente dagli argini fluviali esistenti.
Dal punto di vista idraulico, complessivamente, data l’area di localizzazione e la relativa
altezza dell’opera, è stato dimostrato che il rigurgito indotto dalla paratoia mobile in progetto,
non provoca alcun incremento del rischio idraulico, in quanto gli argini esistenti risultano
comunque in grado di contenere il pelo libero prodotto.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
57
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
5.4 Considerazioni finali
Dalla valutazione delle condizioni geometriche e morfologiche del sito e dall’analisi
idraulica svolta in relazione all’impianto in progetto, si possono fare le seguenti
considerazioni.
5.4.1 Effetti indotti sull’assetto morfologico
Il sistema briglia/paratoia mobile, produrrà un effetto positivo sul deflusso fluviale in
quanto fungerà da laminazione dell’alveo, senza interruzione del deflusso fluviale e del
trasporto solido.
La progettata paratoia a ventola in condizione di esercizio, crea un innalzamento del
livello del pelo libero sopra la gaveta centrale della briglia esistente di 1,8 metri, che è il
tirante idraulico minimo necessario alla captazione dell’acqua attraverso l’opera di presa. Tale
tirante idrico si ha anche, allo stato attuale, con portate che sono uguali o superiori a 16,5
mc/s, portate che possono avere frequenza di accadimento annuale se non anche maggiore e
che quindi rientrano in situazioni di normale deflusso.
In questa situazione la paratoia a ventola si troverebbe completamente abbassata e la
geometria della sezione fluviale tornerebbe ad essere quella attuale.
E’ stato verificato che il profilo del pelo libero che si determina con la paratoia aperta,
influisce su un tratto di circa 80 metri a monte della briglia non creando problematiche per
l’assetto idrologico a monte.
In questa situazione non si raggiunge nemmeno il piede interno degli argini esistenti, non
creando problemi di stabilità o infiltrazione al sistema di difesa longitudinale.
L’intervento in progetto non produce effetti in rapporto all’assetto morfologico attuale
dell’alveo e alla sua prevedibile evoluzione, non sono previsti né restringimenti di sezione, né
estrazione di inerti né modifiche alle aree limitrofe che potrebbero influire sulla permeabilità
delle aree.
In sostanza, l’intervento in progetto non produce né effetti erosivi di fondo e/o sponda, né
modificazioni del tracciato planimetrico.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
58
CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
5.4.2 Condizioni di sicurezza dell’intervento rispetto alla piena
Le opere in progetto (opera di presa, canale di derivazione, centrale di produzione e canale
di restituzione) sono collocate fuori alveo e quindi non risentono delle sollecitazioni prodotte
dalle condizioni di deflusso in piena; infatti, è dimostrato analiticamente che, nel tratto
interessato dal progetto, gli argini esistenti sono in grado di sopportare la portata della piena
bicentenaria.
Con la portata bicentenaria, la paratoia mobile sarà sicuramente abbassata; il calcolo
idraulico in questa condizione mostra come la sezione attuale garantisca il passaggio della
portata senza particolari problematiche.
Come verifica aggiuntiva sono stati calcolati i profili di rigurgito sul profilo di piena con
la portata bicentenaria Q200 allo stato di progetto, anche nell’eventualità, in cui la paratoia
mobile rimanga alzata.
Si evidenzia come tale condizione sia impraticabile in quanto dovrebbe essere causata dal
malfunzionamento di tutti i dispositivi di sicurezza (i tre sistemi di sicurezza si devono
bloccare contemporaneamente) e si abbia in concomitanza la portata di piena bicentenaria.
Comunque è stato dimostrato che l’apertura della paratoia in progetto, in condizioni di
piena bicentenaria, non determina variazioni apprezzabili del pelo libero.
5.4.3 Modifiche indotte sulle caratteristiche naturali e paesaggistiche
L’intervento in progetto non produce alcuna modifica sulle caratteristiche naturali e
paesaggistiche della regione fluviale in quanto gran parte delle opere previste vengono
interrate; le restanti fuori terra saranno adeguatamente mitigate con specie di tipo autoctono.
Una volta terminati i lavori si provvederà a ripristinare, al di sopra del terreno interessato
dagli scavi, il manto vegetale esistente prima dell’intervento.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
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CENTRALE IDROELETTRICA sul fiume Foglia - località “PIANELLA” – Lunano
Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.
6. Conclusioni
Dall’analisi idrologica ed idraulica svolta con il presente studio si evidenzia che
l’intervento in progetto:
-
non produce modifiche all’assetto morfologico dell’alveo;
-
non ha interferenze con il deflusso fluviale a valle dell’impianto in progetto;
-
non produce modifiche negative del profilo di inviluppo in piena;
-
non produce interazioni negative con le opere di difesa idraulica;
-
non determina modifiche sulle caratteristiche naturali e paesaggistiche;
-
garantisce condizioni di sicurezza anche in occasione della piena;
-
è staticamente compatibile con la briglia esistente;
-
migliora la capacità di laminazione dell’alveo;
-
elimina la problematica di erosione spondale nel punto di rilascio del canale.
Il confronto tra la condizione del corso antecedente e quella successiva alla realizzazione
dell’intervento, come dettagliatamente approfondito nei paragrafi successivi, non produce:
-
variazione dei livelli idrici;
-
variazione della distribuzione delle velocità di corrente;
-
variazione della capacità di trasporto solido della corrente.
E’ possibile pertanto concludere che l’intervento in progetto è compatibile con il livello di
rischio idraulico dichiarato.
RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Concessione di derivazione
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