Modellazione idraulica - Distretto Appennino Settentrionale

Aggiornamento del PAI nel bacino dell’Ombrone P.se e del Bisenzio – Scelta
modello idraulico
Premessa
La perimetrazione attuale della pericolosità idraulica del PAI sui bacini del Fiume Ombrone P.se e
del Fiume Bisenzio fa riferimento ai risultati contenuti nei seguenti studi:
o Province di Prato e Pistoia, Regione Toscana, Autorità di Bacino del fiume Arno, settembre
2000 “Bacini idrografici Torrenti Ombrone P.se e Bisenzio – Riduzione del rischio
idraulico – Progettazione preliminare degli interventi” (Studio Hydea 1).
o Autorità di Bacino del Fiume Arno, 1999 “Perimetrazione delle aree a rischio sull’asta
principale del fiume Arno e sugli affluenti nel tratto di rigurgito”. (Studio Physis).
o Autorità di Bacino del Fiume Arno, 2001 “Studio per la perimetrazione delle aree a rischio
idraulico sugli affluenti del fiume Arno – Delimitazione delle aree a pericolosità idraulica”
(Studio Hydea 2).
o Studi di approfondimento presentati dai vari comuni nell’ambito dei tavoli tecnici per le
osservazioni alla proposta di PAI.
o Studi di approfondimento del quadro conoscitivo presentati nell’ambito delle procedure artt.
27 e 32 delle norme di attuazione del PAI dai comuni di Pistoia, Montale, Prato, Campi
Bisenzio, Sesto Fiorentino, Firenze.
La perimetrazione delle aree a pericolosità idraulica è, inoltre, integrata con informazioni storicoinventariali inerenti gli allagamenti registrati.
L’applicazione di differenti impostazioni metodologiche e di diversi modelli idrologico-idraulici, di
cui non sono sempre disponibili gli eseguibili ed i files di input e di output, ha prodotto una
frammentarietà delle informazioni ed una complessità nella lettura e nell’analisi dei risultati tale per
cui appare di fondamentale importanza poter ricondurre ad una metodologia ben definita e ad unico
modello idraulico lo studio della pericolosità idraulica nel bacino dell’Ombrone P.se e del Bisenzio.
Schema del modello di calcolo
Considerate le caratteristiche morfologiche dei bacini del Fiume Ombrone P.se e del Bisenzio, la
complessità del reticolo idraulico, la presenza di numerosi corsi d’acqua definibili come “acque
basse”, regolati da portelle, porte vinciane, ecc, e la presenza di importanti opere idrauliche, quali
casse di espansione con sfioratore a soglia fissa o mobile, si ritiene necessario adottare uno schema
di moto vario unidimensionale in alveo.
Per descrivere i fenomeni di tracimazione e di allagamento del territorio, appare opportuno adottare
lo schema quasi-bidimensionale, con l’individuazione di aree di potenziale esondazione (APE)
collegate con il corso d’acqua e tra loro tramite sfioratori. Il perimetro delle APE, le relative curve
di invaso e le caratteristiche geometriche degli sfioratori verranno ricavate dall’analisi del territorio
sulla base dei rilievi effettuati con tecnologia Lidar.
In questo contesto è stata scartata l’applicazione, su tutto il territorio di interesse, di uno schema di
moto vario bidimensionale in quanto la preparazione dei dati di input ed i run del modello
richiederebbero un onere di lavoro tale da far concludere, presumibilmente, il lavoro di
aggiornamento del PAI in tempi superiori rispetto a quelli fissati. Inoltre l’applicazione del modello
bidimensionale su aree di estensione così ampia non è ancora stata testata. I casi conosciuti
riguardano aree di estensione molto più contenuta e celle di calcolo di dimensioni superiori (almeno
20x20 m) rispetto a quelle disponibili con il lidar (1x1 m). Potrebbero, pertanto, emergere durante il
lavoro difficoltà, al momento non preventivate, e risultati non del tutto soddisfacenti.
E’, invece, auspicabile applicare, in questa fase di revisione del PAI, il modello di moto
bidimensionale su aree limitate di studio di particolare interesse, dove è importante conoscere la
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distribuzione spaziale dei flussi idrici nonché le velocità di scorrimento. Le aree su cui applicare il
modello bidimensionale verranno opportunamente individuate in corso d’opera.
Modelli disponibili
I software, attualmente disponibili a questa Autorità, che si basano sullo schema di moto vario
unidimensionale in alveo e quasi-bidimensionale nelle aree allagate sono:
o Hec-Ras versione 4.0, software open source, scaricabile gratuitamente da internet;
o Mike 11, software acquistato dall’Autorità di Bacino, aggiornato alla versione 2008.
L’unico software attualmente disponibile a questa Autorità, che adotta lo schema di moto
bidimensionale è Mike 21, acquistato ed aggiornato alla versione 2008.
Valutazioni sui modelli disponibili
La maggior parte degli studi esistenti sul territorio di interesse fa riferimento al software Hec-Ras,
in quanto, trattandosi di un prodotto open source, la sua diffusione risulta molto maggiore rispetto a
quella di Mike, sia presso enti pubblici che presso liberi professionisti, costituendo così un formato
di riferimento nel campo della modellazione idraulica.
In particolare, nell’ambito dei bacini dell’Ombrone P.se e del Bisenzio, sono sviluppati con HecRas:
o modellazioni idrauliche di alcuni studi presentati dai comuni per le procedure delle
osservazioni al PAI e degli artt. 27 e 32 del PAI;
o modellazioni idrauliche a supporto della progettazione degli interventi previsti dal Piano
stralcio Rischio Idraulico (modellazioni fornite dai Consorzi Ombrone P.se e Bisenzio e
Area Fiorentina e dalla Provincia di Prato);
o modellazione idraulica sviluppata dal Genio Civile di Pistoia e Prato nell’ambito della messa
a punto di un protocollo di gestione delle casse di espansione presenti sull’Ombrone P.se.
Gli aggiornamenti futuri da parte dei Comuni, delle Province, dei Consorzi, ecc. saranno
presumibilmente forniti in formato Hec-Ras.
D’altra parte l’algoritmo di calcolo del software Mike 11 è risultato, in alcune condizioni,
maggiormente stabile rispetto a quello di Hec-Ras. Il software può, inoltre, essere direttamente
accoppiato con il modello bidimensionale Mike 21 tramite il software Mike Flood.
Punti di forza
Modello
Hec-Ras
Modello
Mike 11
Punti di debolezza
o Numerosi studi precedenti
effettuati in formato Hec
o Minore tempo da dedicare
all’inserimento dati (sezioni in
alveo)
o Maggiore interscambiabilità
con altri enti
o Schema di calcolo meno stabile
rispetto a Mike
o Necessità di tenere
disaccoppiati il modello
monodimensionale da eventuali
applicazioni con il bidimensionale
o Schema di calcolo più stabile
o Possibilità di accoppiamento
con Mike 21 (Mike flood)
o Necessità di convertire gli studi
precedenti nei formati di Mike
o Maggior tempo da dedicare
all’inserimento dati
o Limitata interscambiabilità con
altri enti
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Scelta del modello idraulico
Nell’ottica di sviluppare un lavoro condiviso tra i vari enti presenti sul territorio, recuperando, per
quanto possibile, le informazioni e gli studi già sviluppati, e volendo mettere a punto un modello
facilmente aggiornabile in futuro, si ritiene opportuno scegliere Hec-Ras come software da
applicare all’intero bacino dei Fiumi Ombrone P.se e Bisenzio.
Nei tratti dove dovessero presentarsi instabilità nella modellazione idraulica, verrà sviluppato in
parallelo anche il modello Mike 11.
Per le aree in cui verrà applicato il software Mike 21 si procederà, qualora non siano possibili
reimmissioni in alveo, inserendo direttamente gli idrogrammi esondati ricavati con Hec-Ras come
condizioni al contorno al modello bidimensionale, o procedendo, qualora siano possibili
reimmissioni in alveo, con l’applicazione del software Mike Flood.
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