Aspetti Ambientali, Idraulici e Idrologici della normativa Regionale sull'Invarianza
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Regolamenti Regionali in tema di invarianza idraulica e scarichi idrici. Novità ed applicazioni Brescia, 24 Giugno 2019
Aspetti Ambientali, Idraulici e Idrologici della normativa
Regionale sull’Invarianza
Marco Pilotti, Luca Milanesi
DICATAM - Università degli Studi di Brescia
marco.pilotti@unibs.it - luca.milanesi@unibs.it
Inquadramento del problema
Inquadramento del problema
Inquadramento del problema
Il concetto di consumo di suolo deve, quindi, essere definito come una variazione da una copertura non artificiale
(suolo non consumato) a una copertura artificiale del suolo (suolo consumato). L’impermeabilizzazione del suolo
costituisce la forma più evidente di copertura artificiale. Fonte: ISPRA, 2015
L’urbanizzazione dal punto di vista idrologico
Due fasi nel cambiamento storico dell'uso del suolo: Iseo, 1955
1) conversione da paesaggi nativi all’agricoltura
2) urbanizzazione dei terreni agricoli.
L’urbanizzazione dal punto di visto del ciclo idrologico:
• Aumento superfici impermeabili (e.g., tetti, parcheggi…)
• Canalizzazione dei deflussi superficiali
• Aumento della superficie delle reti stradali
• Creazione di una rete di drenaggio urbano
• Frammentazione e drenaggio delle zone umide
• Cancellazione e «razionalizzazione» dei reticolo di drenaggio
Il reticolo di bonifica e irrigazione tra Oglio e Mella
L'impermeabilizzazione si deve misurare alla luce di due indicatori: estensione totale (superficie totale
impermeabile) e grado di connessione al reticolo idraulico di drenaggio (connettività).
Pesante effetto sul deflusso superficiale e subsuperficiale durante e dopo le precipitazioni
Effetti sulla qualità delle acque
Pensare in grande… London Thames Tideway “We’re busy constructing a 25km tunnel (d= 7.2 m) under London’s river (up to 65 m deep) that will prevent the tens of millions of tonnes of pollution that currently pollute the River Thames every year.” “The Thames Tideway Tunnel is designed to serve the needs of Thames Water customers for many generations to come.” Chicago Tunnel and Reservoir Plan (TARP) Obiettivi principali 1. Protezione del lago Michigan (fonte di approvvigionamento idropotabile) dall’inquinamento da reflui fognari; 2. Migliorare la qualità dei corsi d’acqua locali; 3. Mitigazione del rischio di allagamento per strade e piani interrati Fase I: costruzione di 4 tunnel distinti (lunghezza 176.1 km, diametro da 2.7 m a 10.1 m). Fase II: costruzione di una serie di serbatoi che a completamento porteranno il sistema ad una capacità d’invaso di 66×106 m3.
ARTICOLO 5
Controllo e gestione delle acque pluviali attraverso:
1. infiltrazione, evapotraspirazione e riuso
2. Scarico a valle di dispositivi di laminazione se la capacità di
infiltrazione dei suoli è insufficiente
3. Smaltimento dei volumi invasati tramite riuso, infiltrazione e scarico
in corpo idrico superficiale o fognatura
Infiltrazione in un suolo insaturo
La capacità di infiltrazione diminuisce nel tempo tendendo
asintoticamente alla conducibilità idraulica satura, a causa
della riduzione del gradiente medio del potenziale di pressione
tra strato superficiale saturo e quello sottostante
parzialmente saturo.
Se l’intensità di pioggia è maggiore della conducibilità
idraulica satura, dopo una prima fase di totale infiltrazione si
raggiunge un istante (tempo di ponding) in cui si ha
saturazione dello strato superficiale e parte della
precipitazione dà luogo a scorrimento superficiale
fC
f0 fC C
Classe suolo [l/(s ha)]
[mm/ora] [mm/ora] [ore-1]
A
sabbie profonde con scarsissimo limo e argilla; 250 25.4 70.5 2
anche ghiaie profonde, molto permeabili.
B
200 12.7 35.3 2
suoli sabbiosi meno profondi che nel gruppo A
C
suoli sottili e suoli contenenti considerevoli 125 6.3 17.5 2
quantità di argilla e colloidi
D
argille con alta capacità di rigonfiamento, ma
76 2.5 6.9 2
anche suoli sottili con orizzonti pressoché
impermeabili in vicinanza della superficie.
Analisi del processo di laminazione
Processo di laminazione per vasca in linea
Se l’uscita è governata da un impianto di
sollevamento con portata indipendente dal
battente nella vasca o se si hanno opportuni
automatismi di regolazione degli scarichi in modo
da mantenere costante la portata uscente
Laminazione ottimale a parità di volume invasato W
e a parità di portata uscente massima Q u maxARTICOLO 14
Conseguimento degli obiettivi di Invarianza Idraulica e
Idrologica a livello comunale tramite:
1. Studio comunale del rischio idraulico
2. Documento semplificato del rischio idraulicoModellistica di propagazione degli allagamenti
Art. 14 c.7.a.3.1 …modellazione idrodinamica del territorio comunale per il calcolo dei corrispondenti deflussi
meteorici….
Art. 14 c.7.a.3.3 valuta la capacità di smaltimento dei reticoli fognari presenti sul territorio.
Art. 14 c.7.a.3.4 valuta la capacità di smaltimento dei reticoli recettori…
Art. 14 c.7.a.3.5 individua le aree in cui si accumulano le acque…
+Modellistica di propagazione degli allagamenti
Quale modello scegliere?
1D 2D 1D+2D
Contesto dello studio e risultati richiesti:
1D fornisce informazioni sulla corrente in alveo e sull’interazione con le strutture trasversali
2D consente mappatura accurata dei livelli anche nelle aree allagate esterne all’alveo
considerandone l’effettiva la capacità di laminazione.
Bovisio_1D Plan: Plan 01 15/11/2018
Ponte via Matteotti
.02
188 Legend
EG PF 1
WS PF 1
Crit PF 1
186 Ground
Bank Sta
184
Elevation (m)
182
180
178
0 2 4 6 8 10 12
Station (m)Modellistica di propagazione degli allagamenti
Quale modello scegliere?
1D 2D 1D+2D
Contesto dello studio e risultati richiesti:
1D fornisce informazioni sulla corrente in alveo e sull’interazione con le strutture trasversali
2D consente mappatura accurata dei livelli anche nelle aree allagate esterne all’alveo
considerandone l’effettiva la capacità di laminazione.Modellistica di propagazione degli allagamenti
Problematiche relative alla base topografica
Dettaglio plani-altimetrico coerente con le esigenze dello studio
Rimozione degli ostacoli al deflusso (vegetazione, strutture in alveo etc.)
Corretta rappresentazione delle quote di fondo alveo e della geometria delle sezioni
Coerenza tra DTM e rilievi a terraDalla pericolosità al rischio
Art. 14 c.7 Lo studio comunale di gestione del rischio idraulico contiene la determinazione delle condizioni di
pericolosità idraulica che, associata a vulnerabilità ed esposizione al rischio, individua le situazioni di rischio, sulle
quali individuare le misure strutturali e non strutturali.
P - Pericolosità: probabilità di occorrenza di un certo fenomeno di una
certa intensità in un determinato intervallo di tempo ed in una certa area.
E - Esposizione: popolazione, proprietà, attività economica, ecc. esposta
a rischio in una determinata area.
R = P x V x E
V - Vulnerabilità: attitudine dell’elemento a rischio a subire danni per
effetto dell’evento
R - Rischio: entità del danno atteso in una data area e in un certo
intervallo di tempo in seguito al verificarsi di un particolare evento.Vulnerabilità di un individuo investito dalla corrente
WP
F
L
D
T
W ϑ
WN
BN
È stato predisposto un modello di vulnerabilità
per individui travolti da una corrente che
consideri la riduzione di stabilità legata alla
pendenza del terreno ed alla densità del fluido.Vulnerabilità di un veicolo investito dalla corrente
Milanesi L., and Pilotti M. (2019). A conceptual model of
vehicles vulnerability to floods. Accepted for publication
in Journal of Hydraulic Research.
È stato predisposto un modello di vulnerabilità per
veicoli travolti da una corrente che consideri la
riduzione di stabilità legata alla pendenza del
terreno, all’orientazione relativa ed alla densità del
fluido.Conclusioni L’incremento delle superfici impermeabilizzate e della loro interconnessione ha introdotto alterazioni significative al ciclo idrologico con pesanti ricadute sulla sicurezza idraulica del territorio e sulla qualità delle acque. La mitigazione di questi impatti, ormai diffusa a scala globale, può avvenire tramite grandi opere centralizzate o interventi a scala locale diffusi sul territorio. La normativa regionale segue un approccio basato sulla limitazione locale dei deflussi seguendo i principi di invarianza idraulica ed idrologica tramite sistemi di riuso, infiltrazione e laminazione delle acque pluviali. Nell’intento di favorire l’infiltrazione è opportuno stimare la permeabilità in condizioni sature attraverso un appropriato programma di prove di campo e considerare la riduzione della permeabilità nel tempo tramite un opportuno piano di manutenzione delle opere. Gli studi di rischio idraulico a scala comunale prevedono l’analisi combinata di sistemi interconnessi e caratterizzati da dinamiche sensibilmente differenti. L’approccio concettualmente più completo prevede l’integrazione di modelli delle reti di fognatura con modelli idraulici 1D e 2D. L’aspetto più rilevante ai fini di una corretta stima della pericolosità idraulica consiste nell’adeguata rappresentazione della superficie topografica in tutte le sue componenti. La stima del rischio idraulico deve tenere in considerazione opportuni criteri di vulnerabilità basati su criteri oggettivi e fisici relativi agli elementi prioritariamente esposti
Grazie per l’attenzione
Marco Pilotti, Luca Milanesi
DICATAM - Università degli Studi di Brescia
marco.pilotti@unibs.it - luca.milanesi@unibs.itEffetti dell’aumentata “efficienza” idraulica di un bacino
… pesante effetto …
• Aumento del volume di deflusso superficiale dopo gli eventi piovosi
• Tempi più brevi di formazione del colmo di piena
• Aumento della potenzialità di inondazione locale e a valle
• Maggiore sensibilità ad eventi di precipitazione con frequenza relativamente elevata rispetto ad eventi estremi
• Diminuita capacità di infiltrazione del terreno
• Calo del deflusso di base degli acquiferi
• Regime di evapotraspirazione alterato dovuti alla rimozione della vegetazione e minore diponibilità di umidità
• Isola di calore
L'impermeabilizzazione si deve misurare alla luce di due indicatori: estensione totale (superficie totale
impermeabile) e grado di connessione al reticolo idraulico di drenaggio (connettività).
In definitiva: sbilanciamento dei flussi idrici a favore del deflusso superficialeFiltrazione in un mezzo poroso saturo
Relazione di Darcy (1856)
Q h
U= = f
A L
Q
k1=0.001 - B1=0.2
k2 =0.0001 - B2=0.1
k3 =0.003 - B3=0.4 L
keq =
Bi / ki
i
keq =0.000628 m/s
k4 =0.002 - B4=0.2
Progressiva riduzione della capacità di infiltrazione causata dall’occlusione indotta dalle sostanze solide trasportate dalle acque meteoriche e
dallo sviluppo di biomasse adese alle particelle del terreno.Puoi anche leggere
