monitoraggio morfologico e del trasporto solido degli alvei

Transcript

Piano Stralcio delle Fasce Fluviali
(legge 18 maggio 1989, n° 183 e successive modifiche e integrazioni, art 17 comma 6-ter)
Progetto
(approvato dal Comitato Tecnico nella seduta del 24 gennaio1996;
approvato dal Comitato Istituzionale nella seduta del 5 febbraio 1996)
Relazione
Annesso: monitoraggio morfologico e del
trasporto solido degli alvei
Febbraio 1996
Relazione
Indice
Monitoraggio morfologico e del trasporto solido degli alvei .......................................................... 1
Parte I:
individuazione delle esigenze di monitoraggio ............................................ 1
Parte I.a:
monitoraggio della geometria degli alvei (rilievi di sezioni
trasversali e planimetrici) .......................................................................................... 1
Parte I.c:
misure di trasporto solido in sospensione e totale ...................................... 7
Parte II:
modalità di esecuzione delle misure e caratteristiche delle
installazioni fisse....................................................................................................... 9
Parte II.a:
rilievi di sezioni trasversali dell'alveo ........................................................... 9
Parte II b: rilievo delle caratteristiche granulometriche dei depositi fluviali ...................... 15
Parte II.c:
misure dirette di trasporto solido in sospensione e al fondo ..................... 16
Parte II.d:
stazioni di misura fisse del trasporto solido in sospensione...................... 32
Parte II.e:
stazioni di misura fisse del trasporto solido al fondo ................................ 34
Autorità di bacino del fiume Po
Relazione
Monitoraggio morfologico e del trasporto solido degli
alvei
1.
Nei punti che seguono sono specificate le attività di monitoraggio da attuare, in
funzione delle esigenze conoscitive dipendenti dalle condizioni dei sistemi indagati e
in stretta relazione alle necessità connesse all'attuazione Piano Stralcio delle Fasce
Fluviali. Le grandezze oggetto di monitoraggio sono le seguenti:
2.
a.
sezioni trasversali d'alveo e rilievi planimetrici d'alveo,
b.
caratteristiche granulometriche dei depositi di fondo alveo,
c.
caratteristiche del trasporto solido in sospensione e di fondo.
Le esigenze di monitoraggio di seguito definite costituiscono gli elementi di base per il
controllo della dinamica fluviale del reticolo idrografico principale del bacino; esse
possono essere integrate con ulteriori misure che risultino necessarie in relazione a
specifiche esigenze connesse alla difesa dai fenomeni di piena e di dissesto
morfologico individuati nello sviluppo della sperimentazione.
Parte I:
individuazione delle esigenze di monitoraggio
Parte I.a:
planimetrici)
monitoraggio della geometria degli alvei (rilievi di sezioni trasversali e
3.
Ai fini della programmazione e del coordinamento dei rilievi della geometria degli alvei,
finalizzati al monitoraggio delle modificazioni della morfologia fluviale, vengono definite
le seguenti tipologie di rilievo in relazione alle caratteristiche morfologiche dei corsi
d'acqua e all'importanza degli stessi in termini di bilancio del trasporto solido a scala di
bacino.
Sezioni d'alveo.
Il livello di dettaglio del monitoraggio è descritto nella seguente tabella in funzione del
grado di infittimento delle sezioni trasversali (distanza tra sezioni rilevate) e dalla
frequenza temporale dei rilievi.
1
Relazione
Classe
1 (*)
2
3
4
5
6
7(**)
Interasse sezioni (m)
-2000 - 2500
2000 - 2500
1000 - 1500
1000 - 1500
500 - 1000
Frequenza (anni)
-15
10
10
5
5
dopo
ogni
piena
significativa
1(*) corsi d'acqua che non forniscono un contributo significativo al bilancio del
trasporto solido;
7(**) per i corsi d'acqua in evoluzione accelerata e per quelli in cui è concessa
l'estrazione di inerti.
Per tutte le classi indicate può essere previsto un maggiore infittimento dei rilievi, in
corrispondenza
di
punti
o
tratti
di
particolare
interesse
(locali
settori
di
sovralluvionamento/erosione di fondo).
Rilievi planimetrici.
Si fa riferimento a cartografie fotogrammetriche alla scala 1:10.000 o 1:5.000 estese
alla copertura completa della regione fluviale. Il livello di dettaglio del monitoraggio è
descritto dalla frequenza degli aggiornamenti del rilievo.
Si assumono i seguenti livelli orientativi di frequenza:
1.
frequenza minore di 5 anni;
2.
frequenza di 5 - 10 anni;
3.
frequenza di 10 - 20 anni.
La programmazione dei rilievi tiene conto prioritariamente del livello di aggiornamento
di quelli disponibili, indipendentemente dalla scala 1:10.000 o 1:5.000.
Attualmente sono disponibili rilievi foto restituiti recenti per i bacini piemontesi (1991),
meno recenti per quelli lombardi (1982 - 1986) e ancora meno recenti per quelli
emiliani (anni 1970).
Da ciò la necessità di procedere prioritariamente all'aggiornamento dei rilievi
planimetrici per la parte relativa alle aste fluviali (a scala di C.T.R., 1:5000/1:10000),
con maggiore urgenza e maggiore frequenza di ripetizione in relazione alla stabilità
del corso d'acqua e all'aggiornamento dei rilievi stessi.
In base alla situazione di fatto si assumono i seguenti livelli di priorità:
2
Relazione
1
rilievo da programmare in prima attuazione;
2
rilievo differibile nel tempo.
Si sottolinea come tale distinzione risulti valida solo se nel periodo considerato non si
verificano fenomeni di piena tali da alterare significativamente la morfologia dei corsi
d'acqua. E' questo il caso di alcuni corsi d'acqua piemontesi (Tanaro, Belbo, Bormida,
Orba, Orco, Dora Baltea), colpiti negli anni '93 e '94 da due eventi di elevato tempo di
ritorno per i quali è auspicabile la restituzione cartografica, almeno parziale (in
riferimento ai settori più instabili) del volo aerofotogrammetrico eseguito nel novembre
1994.
E' da specificare che l'aggiornamento cartografico deve riguardare esclusivamente la
porzione di territorio costituente la regione fluviale.
4.
Il programma dei rilievi della geometria degli alvei è definito dalla tab. A.1. nella quale
sono indicate per le sezioni d'alveo la tipologia e per i rilievi planimetrici la priorità e la
frequenza. La suddetta classificazione tiene conto del grado di stabilità morfologica
dell'alveo, dell'aggiornamento dei rilievi disponibili, dell'importanza dell'informazione ai
fini della definizione del bilancio del trasporto solido e del controllo delle modificazioni
morfologiche.
Tab. A.1.: indicazioni per i rilievi della geometria degli alvei dei corsi d'acqua
Corso d'acqua
Po
Po
Varaita
Maira
Tanaro
Stura Di Demonte
Belbo
Bormida
Orba
Scrivia
Tratto
Revello - foce Chisola (Torino)
foce Chisola (Torino) Pontelagoscuro
Ponte località Sant'Antonio confluenza Po
Ponte località Tetti confluenza Po
Confluenza Stura di Demonte confluenza Po
Ponte di Vignolo - confluenza
Tanaro
Castenuovo Belbo confluenza Tanaro
Ponte Strevi - confluenza
Tanaro
Silvano d'Orba - confluenza
Bormida
Ponte A.S. di Stezzano confluenza Po
Sezioni d'alveo
Rilievi planimetrici
tipologia
priorità
frequenza
4 (6)
6
2
2
1
1
2
2
2
2
2
2
4
2
1
3
2
2
3
2
1
3
2
1
3
2
2
4
2
2
3
Relazione
Trebbia
Nure
Chiavenna
Arda
Ongina
Taro
Stirone
Parma
Baganza
Enza
Crostolo
Secchia
Panaro
Tiepido
Pellice
Chisone
Dora Riparia
Stura di Lanzo
Orco
Dora Baltea
Sesia
Cervo
Elvo
Agogna
Terdoppio
Ticino
Toce
Olona
Lambro
Adda sottolacuale
Adda sopralacuale
Brembo
Serio
Oglio
Chiese
Mella
Mincio
4
Rivergaro - confluenza Po
Ponte dell'Olio - confluenza Po
Vigolo Marchese - confluenza
Po
Castell'Arquato - confluenza
Po
Ponte A.S. A1 - confluenza
Arda
Ponte Fornovo di Taro confluenza Po
Sbocco vallivo (Ponte SP) confluenza Taro
Ponte Langhirano - confluenza
Po
Ponte Sala Baganza confluenza Parma
Ciano d'Enza - confluenza Po
Vezzano sul Crostolo confluenza Po
Castellano - confluenza Po
Marano sul Panaro confluenza Po
Gorzano - confluenza Panaro
Confluenza Lusernetta confluenza Po
Porte (ponte nuovo) confluenza Pellice
Susa (confluenza T.
Cenischia) - confluenza Po
Ponte di Lanzo - confluenza
Po
Ponte Cuorgnè - confluenza
Po
Confluenza T. Grand'Eyvia confluenza Po
Ponte F.S. Romagnano Sesia
- confluenza Po
Cossila (Biella) - confluenza
Sesia
Ponte di Occhieppo confluenza Cervo
Gozzano - confluenza Po
Divignano - Cerano
Lago Maggiore - confluenza
Po
Confluenza Isorno
(Crevoladossola) - foce Lago
Maggiore
Olona - Pero
Baggero - confluenza Po
Ponte Calusco d'Adda confluenza Po
Grosio - foce Lago di Como
Almenno - confluenza Adda
Alzano Lombardo - confluenza
Adda
Breno - confluenza Po
Vobarno - confluenza Oglio
Brescia ponte del Cimitero confluenza Oglio
Peschiera - confluenza Po
4
4
3
1
1
1
2
2
2
3
1
2
3
1
2
4
1
2
3
1
2
4
1
2
3
1
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1
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4
4
1
1
1
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4
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2
2
1
4
2
2
4
2
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4
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3
2
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3
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1
1
3
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2
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2
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2
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4
2
1
2
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3
3
3
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2
2
4
3
3
1
1
2
1
2
2
3
2
2
5.
Relazione
Rispetto ai rilievi sistematici di cui al punto precedente, finalizzati all'approfondimento
di dettaglio e all'aggiornamento del bilancio del trasporto solido sul bacino, dovranno
essere individuate per ciascun corso d'acqua alcune sezioni di controllo sulle quali i
rilievi topografici andranno eseguiti con frequenza annuale o comunque ravvicinata in
funzione delle specifiche esigenze di monitoraggio dell'evoluzione morfologica.
Parte I.b:
6.
rilievo delle caratteristiche granulometriche dei depositi d'alveo
Ai fini delle valutazioni di trasporto solido, è necessario disporre delle curve
granulometriche dei depositi di fondo alveo per la rete idrografica in sezioni scelte in
funzione delle caratteristiche di selezione naturale dei sedimenti.
Vengono definiti due livelli di priorità:
priorità 1:
corsi d'acqua di maggiore rilevanza dal punto di vista del bacino di
alimentazione, del carico solido e della entità delle attività estrattive pregresse;
priorità 2: corsi d'acqua a valle dei grandi laghi, oltre ai corsi d'acqua minori, o
comunque scarsamente rilevanti per il bilancio globale del trasporto solido.
Tab. A.2.: corsi d'acqua principali su cui effettuare rilievi granulometrici e relativa
priorità
Corso d'acqua
Tratto
Po
Po
Varaita
Revello - monte Ticino
monte Ticino - Pontelagoscuro
Ponte località Sant'Antonio confluenza Po
Ponte località Tetti confluenza Po
Confluenza Stura di Demonte confluenza Po
Ponte di Vignolo - confluenza
Tanaro
Castenuovo Belbo confluenza Tanaro
Ponte Strevi - confluenza
Tanaro
Silvano d'Orba - confluenza
Bormida
Ponte A.S. di Stezzano confluenza Po
Rivergaro - confluenza Po
Ponte dell'Olio - confluenza Po
Vigolo Marchese - confluenza
Po
Castell'Arquato - confluenza
Po
Ponte A.S. A1 - confluenza
Arda
Ponte Fornovo di Taro confluenza Po
Maira
Tanaro
Stura Di Demonte
Belbo
Bormida
Orba
Scrivia
Trebbia
Nure
Chiavenna
Arda
Ongina
Taro
Priorità
1
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
5
Relazione
Stirone
Parma
Baganza
Enza
Crostolo
Secchia
Panaro
Tiepido
Pellice
Chisone
Dora Riparia
Stura di Lanzo
Orco
Dora Baltea
Sesia
Cervo
Elvo
Agogna
Terdoppio
Ticino
Toce
Olona
Lambro
Adda sottolacuale
Adda sopralacuale
Brembo
Serio
Oglio
Chiese
Mella
Mincio
7.
Sbocco vallivo (Ponte SP) confluenza Taro
Ponte Langhirano - confluenza
Po
Ponte Sala Baganza confluenza Parma
Ciano d'Enza - confluenza Po
Vezzano sul Crostolo confluenza Po
Castellano - confluenza Po
Marano sul Panaro confluenza Po
Gorzano - confluenza Panaro
Confluenza Lusernetta confluenza Po
Porte (ponte nuovo) confluenza Pellice
Susa (confluenza T.
Cenischia) - confluenza Po
Ponte di Lanzo - confluenza
Po
Ponte Cuorgnè - confluenza
Po
Confluenza T. Grand'Eyvia confluenza Po
Ponte F.S. Romagnano Sesia
- confluenza Po
Cossila (Biella) - confluenza
Sesia
Ponte di Occhieppo confluenza Cervo
Gozzano - confluenza Po
Divignano - Cerano
Lago Maggiore - confluenza
Po
Confluenza Isorno
(Crevoladossola) - foce Lago
Maggiore
Olona - Pero
Baggero - confluenza Po
Ponte Calusco d'Adda confluenza Po
Grosio - foce Lago di Como
Almenno - confluenza Adda
Alzano Lombardo - confluenza
Adda
Breno - confluenza Po
Vobarno - confluenza Oglio
Brescia ponte del Cimitero confluenza Oglio
Peschiera - confluenza Po
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
1
2
2
2
1
2
2
2
1
1
2
I rilievi vanno eseguiti con le procedure individuate nel dettaglio nella parte II del
presente annesso; la rete di campionatura deve essere scelta sulla base dei seguenti
criteri e metodi:
6
-
interasse medio lungo l'alveo dei punti di campionamento 4000 - 5000 m;
-
punti di campionamento con prelievo dal centro alveo;
-
prelievo di almeno due campioni per ogni stazione di misura;
-
Relazione
misure granulometriche mediante vagliatura, o, nel caso di alvei larghi con
limitati tiranti idrici, e depositi grossolani col metodo precedente, impiegando il
metodo della griglia di riferimento;
-
i punti di campionamento della granulometria per quanto possibile devono
coincidere con le sezioni di rilievo topografico dell'alveo.
8.
La caratterizzazione granulometrica del reticolo idrografico principale viene condotta
per mezzo di due campagne di rilevamento successive, la seconda delle quali di
verifica, affinamento e integrazione delle misure, effettuate nella prima campagna:
-
Campagna 1: rilievo generale della granulometria degli alvei, secondo le
specifiche tecniche definite in precedenza. I dati relativi vengono analizzati
mediante elaborazioni di statistiche (quali ad esempio correlazioni diametropendenza del tratto, diametro-alveotipo, variazione della granulometria lungo il
profilo
longitudinale)
al
fine
di
evidenziare
eventuali
situazioni
di
campionamento anomale;
-
Campagna 2: campionamento solo nei siti nei quali, dalle condizioni di
campionamento precedentemente indicate, risultano anomalie significative della
distribuzione granulometrica.
Parte I.c:
9.
misure di trasporto solido in sospensione e totale
In relazione alle esigenze conoscitive connesse al Piano Stralcio delle Fasce Fluviali è
necessario attivare una rete di misura del trasporto solido in sospensione e di fondo
sul reticolo idrografico del bacino. La localizzazione delle stazioni di misura del
trasporto solido in sospensione deve rispondere ai seguenti requisiti:
-
coincidenza, ovunque possibile, con una sezione di misura per la quale sono
disponibili analoghi dati pregressi,
-
coincidenza con una stazione esistente o prevista di misura idrometrica,
-
localizzazione di almeno una sezione su ogni affluente principale, ad esclusione
dei tratti a valle dei grandi laghi e dei corsi d'acqua in cui risulta prevalente o
comunque particolarmente significativo il trasporto di fondo,
-
localizzazione, lungo l'asta del Po, a valle delle confluenze con i principali corsi
d'acqua,
-
rispondenza della sezione ai requisiti generali descritti alla parte II.
7
Relazione
Si
propone l'attivazione delle seguenti stazioni di misura del trasporto solido in
sospensione per ottenere il livello minimo necessario per l'aggiornamento della
conoscenza del settore.
Sezione
Po a Moncalieri
Po a Casale Monferrato
Po alla Becca
Po a Piacenza
Po a Boretto
Po a Borgoforte
Po a Revere
Po a Pontelagoscuro
Sesia a Vercelli
Dora Baltea a Tavagnasco
Tanaro a Montecastello
Scrivia a Castelnuovo
Trebbia a Piacenza
Taro a Gramignazzo
Parma a ponte Bottego
Enza a Sorbolo
Secchia a ponte Bacchello
Panaro a Bomporto
Oglio a Marcaria
10.
Disponibilità dati pregressi
D = disponibili
ND = non disponibili
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
ND
ND
ND
D
D
D
D
D
Ai fini della corretta esecuzione del bilancio del trasporto solido risulta necessario
ottenere misure di trasporto solido totale e di fondo almeno in corrispondenza della
sezione di chiusura dei bacini montani. E' pertanto prevista l'installazione di stazioni di
misura del trasporto in sospensione e di fondo in corrispondenza delle sezioni di
chiusura dei bacini montani dei principali affluenti, definiti in base a criteri di
rappresentatività di ambiti omogenei per caratteristiche fisiografiche, geologiche,
vegetazionali. Il numero minimo di stazioni di misura è di una stazione per ciascuno
dei seguenti corsi d'acqua: Dora Baltea, Sesia, Tanaro (confl. Stura di Demonte),
Scrivia, Trebbia, Arda, Secchia, Serio, Brembo, Adda, Oglio, Chiese, Mella.
L'ubicazione in corrispondenza del limite dello sbocco in pianura del tratto montano di
corso d'acqua è indicativa e può essere individuata nell'intorno del limite stesso, verso
monte o verso valle, in funzione dell'idoneità della sezione di misura accertata in base
alle prescrizioni di cui alla successiva parte II.
8
Relazione
Parte II: modalità di esecuzione delle misure e caratteristiche
delle installazioni fisse
Parte II.a:
11.
rilievi di sezioni trasversali dell'alveo
Organizzazione generale del sito di indagine. Il rilievo topografico - batimetrico di
sezioni d’alveo ha la finalità di valutare l’evoluzione morfologica indotta dal regime
idrologico e di quantificare l'entità dell'erosione e del deposito. Ogni sito di indagine
deve essere descritto da un adeguato numero di sezioni opportunamente distribuite
lungo l'asse del corso d'acqua. Le sezioni devono essere rilevate con una periodicità
stabilita da specifici programmi di indagine in relazione alle prevedibili modalità di
evoluzione dei fenomeni in osservazione.
12.
Riferimenti planoaltimetrici. I capisaldi dei rilievi topografici devono essere scelti in
modo da consentire la perfetta sovrapponibilità e confrontabilità delle sezioni rilevate
in periodi diversi. Devono inoltre consentire di collegare i punti più significativi di
sezioni consecutive al fine di ottenere profili di sponda e di fondo contemporanei.
Per ogni sezione devono essere definiti:
-
almeno 2 riferimenti planoaltimetrici;
-
almeno 1 riferimento idrometrico.
I riferimenti planoaltimetrici devono permettere di definire l’allineamento lungo il quale
viene effettuato il rilievo della sezione e le quote assolute dei punti rappresentanti la
sezione stessa rispetto al medio mare. Essi vanno posti, quando possibile, su
entrambi i confini della sezione. Quando le condizioni logistiche del sito impediscono
tale localizzazione si possono installare due riferimenti su una stessa sponda, posti a
diversa distanza dall’asse dell'alveo lungo l’allineamento della sezione.
Nei casi in cui venga il piano di rilevamento preveda di effettuare sezioni estese al
solo alveo inciso del corso d'acqua, con distanza inferiore alla larghezza dell’alveo di
piena, è opportuno prevedere, oltre ai 2 riferimenti planoaltimetrici principali, ubicati in
zone di sicurezza rispetto alle esondazioni, altri 2 riferimenti secondari, disposti sullo
stesso allineamento e delimitanti l’alveo inciso.
I capisaldi devono essere materializzati in sito mediante borchia metallica e targhetta
inossidabile recante il codice identificativo, fissate su opere murarie esistenti o su
pilastrini in calcestruzzo o in materiale lapideo specificatamente realizzati e posti in
opera e devono essere descritti in apposita monografia. Le borchie devono essere
collegate planoaltimetricamente al più vicino caposaldo IGM.
9
Relazione
Nelle sezioni dotate di asta idrometrica deve essere rilevata (o verificata) la quota
assoluta dello zero idrometrico. Quando ciò non dovesse risultare possibile occorre
installare una borchia quotata di riferimento su manufatti esistenti nell'alveo oppure un
pilastrino fisso sulla sponda, con caratteristiche analoghe ai capisaldi planoaltimetrici,
rispetto al quale si possa rilevare il livello idrometrico mediante battuta di livellazione.
I nuovi riferimenti devono essere collegati anche ad altri capisaldi presenti nella zona.
E’ sempre opportuno fissare, oltre al riferimento idrometrico principale, altri riferimenti
secondari in posizione di sicurezza rispetto ai livelli di piena.
14.
Strumentazione e tecniche di rilievo. Le zone emerse della sezione vanno rilevate
utilizzando la strumentazione e le tecniche usuali dei rilievi topografici.
Per il rilievo della sezione bagnata devono essere applicate tecniche diversificate in
relazione alle condizioni operative dei siti di indagine. Tutte le procedure indicate di
seguito hanno in comune le operazioni preliminari di accesso alla sezione, pulizia
delle sponde, individuazione dei riferimenti fissi, allestimento degli equipaggiamenti.
a.
Sezioni agibili a guado
a.1.
Strumentazione:
a.2.
-
asta centimetrata munita di piastra di fondo,
-
stazione topografica integrata.
Modalità:
-
tesatura di un cavo in dacron o altro materiale inestendibile graduato al
metro,
-
rilievo delle profondità mediante asta centimetrata, in corrispondenza
delle progressive individuate sul cavo graduato,
-
misura del livello idrometrico a inizio e fine, con eventuali infittimenti
intermedi in caso di variazione,
-
verifica della larghezza della sezione bagnata mediante strumento
topografico (le distanze progressive rilevate sul cavo graduato devono
essere compensate in base a questo riscontro),
-
rilievo topografico della sezione emersa, con collegamento ai punti fissi di
riferimento,
10
-
Relazione
misura del livello idrometrico all'inizio del rilievo topografico, per il
collegamento con la sezione batimetrica.
a.3.
Densità di rilievo:
il maggiore numero di punti tra i seguenti:
-
20 punti nella sezione bagnata + 10 punti nella parte emersa;
-
1 punto ogni 2 m in media.
b.
Sezioni agibili con imbarcazione (larghezza pelo libero inferiore a 200 m)
b.1.
Strumentazione:
b.2.
-
ecoscandaglio digitale o registratore montato su imbarcazione,
-
Modalità:
-
tesatura di un cavo di ancoraggio in nylon per l’imbarcazione,
-
tesatura di un cavo in dacron o altro materiale inestendibile graduato al
metro,
-
rilievo
batimetrico
con
ecoscandaglio
mantenendo
l’imbarcazione
ancorata al cavo in corrispondenza delle progressive di misura,
-
misura del livello idrometrico a inizio e fine rilievo batimetrico, con
eventuali infittimenti intermedi in caso di variazione,
-
verifica della larghezza della sezione bagnata e rilievo topografico della
parte emersa secondo le modalità riportate in a.2..
b.3.
-
20 punti nella sezione bagnata + 20 punti nella parte emersa,
-
c.
Sezioni agibili con imbarcazione (larghezza pelo libero maggiore di 200 m)
c.1.
Strumentazione:
11
Relazione
c.2.
-
ecoscandaglio registratore montato su imbarcazione,
-
Modalità:
-
rilievo batimetrico eseguito con imbarcazione in movimento a velocità
costante e registrazione in continuo delle profondità, marcatura
automatica della registrazione a intervalli prefissati;
-
rilievo da terra della posizione dell’imbarcazione mediante stazione
topografica, marcatura automatica in corrispondenza degli stessi intervalli
stabiliti per il rilievo delle profondità,
-
completamento del rilievo batimetrico in prossimità delle sponde
mediante misura puntuale delle profondità,
-
rilievo della larghezza complessiva della sezione bagnata mediante
stazione topografica (le distanze progressive rilevate con la barca in
movimento devono essere compensate in base al riscontro con la
larghezza rilevata da terra),
-
misura del livello idrometrico a inizio e fine batimetria, con eventuali
infittimenti in caso di variazione,
-
rilievo del livello idrometrico a inizio rilievo topografico, per collegamento
con sezione batimetrica.
c.3.
-
20 punti nella sezione bagnata + 20 punti nella parte emersa,
-
Per la parte batimetrica rilevata con registrazione in continuo queste condizioni
si riferiscono alla restituzione grafica successiva al rilievo.
d
Sezioni provviste di infrastrutture particolari
Anche per tali sezioni è preferibile operare a guado o con imbarcazione, con le
procedure prima indicate. Quando vengono invece utilizzate le infrastrutture è
necessario operare con le modalità seguenti.
d.1.
12
Strumentazione:
-
Relazione
aste centimetrate con manicotto scorrevole e piastra di fondo (per rilievi
diretti da passerella),
d.2.
-
misuratore di livello con toccafondo e argano idrometrico,
-
Modalità:
d.2.1. Passerelle o ponti:
-
stesa di nastro graduato sulla struttura e individuazione delle verticali di
misura;
-
esecuzione del rilievo batimetrico. Se si utilizzano le aste per il sondaggio
diretto è necessario appoggiare il dispositivo sul fondo e, tenendo l’asta
verticale, effettuare le letture della quota del pelo libero e del fondo (la cui
differenza fornisce la profondità dell'acqua a meno di una costante
strumentale nota). Se si utilizzano zavorre idrodinamiche è necessario
rilevare
la lettura di pelo libero, azzerare il contascatti dell’argano
idrometrico, eseguire la discesa dello strumento fino al segnale di
toccafondo, rilevare la lettura all’argano, il cui valore esprime la profondità
a meno della costante nota del peso utilizzato. Le misure di profondità
devono essere in questo caso compensate per l’effetto di deriva, secondo
il protocollo di calcolo precisato dalle Normative per misure idrometriche
(cfr. Norma ISO 748);
-
misura del livello idrometrico a inizio e fine batimetria con eventuali
infittimenti intermedi in caso di variazione;
-
rilievo topografico della sezione emersa con collegamento della parte
batimetrica ai punti fissi di riferimento.
d.2.2. Teleferica:
-
individuazione del punto di inizio della sezione liquida e azzeramento
del contatore delle distanze;
-
esecuzione del rilievo batimetrico operando per verticali, con misura delle
distanze progressive e delle
profondità sugli appositi contatori; per il
rilievo delle profondità è necessario azzerare il contatore sulla posizione
di pelo libero, eseguire la discesa dello strumento fino al segnale di
toccafondo, rilevare la lettura al contatore, il cui valore esprime la
13
Relazione
profondità a meno della costante nota del peso idrodinamico; le misure di
profondità devono essere compensate per l’effetto di deriva come
precisato in d.2.1.;
-
misura del livello idrometrico a inizio e fine batimetria, con eventuali
infittimenti intermedi in caso di variazione;
-
rilievo topografico della sezione emersa con collegamento ai punti fissi di
riferimento.
15.
Restituzione dei risultati e archiviazione dei dati. Il rilievo delle sezioni
deve
essere restituito in forma grafica, in scale deformate e unificate per ogni sito di
indagine, con indicazione delle distanze parziali e progressive, delle quote del terreno
e del pelo libero, della posizione e delle quote dei punti fissi.
Per agevolare la gestione delle informazioni relative ai singoli siti di indagine, è
necessario archiviare le sezioni in un data base di supporto collegato a programmi di
elaborazione che devono consentire la
sovrapposizione delle sezioni rilevate in
epoche successive (in base alle coordinate rispetto ai riferimenti fissi), il calcolo delle
aree in
erosione e deposito e dei corrispondenti volumi relativi ai tratti di alveo
monitorati mediante rilievo di più sezioni, il calcolo di indici morfometrici, la
determinazione della curva caratteristica area liquida/livelli e la valutazione dei relativi
trend evolutivi.
16.
Qualifica del personale tecnico. Il personale da adibire alle operazioni di rilievo
(squadra tipo di 2÷3 persone) deve essere dotato di specifica preparazione tecnica ed
esperienza in merito ai seguenti aspetti:
-
capacità di distribuire i punti di misura in modo rispondente alla morfologia
della sezione, evidenziando i punti più
significativi per la descrizione della
dinamica fluviale;
-
capacità operative a guado e da imbarcazione tali da garantire condizioni di
sicurezza nell’esecuzione dei rilievi batimetrici;
-
capacità di osservazione e annotazione delle caratteristiche del tratto di alveo
influente sulla sezione di rilievo, con riferimento ai processi evolutivi di erosione
e di deposito e di assetto planimetrico.
14
Relazione
Parte II b: rilievo delle caratteristiche granulometriche dei depositi fluviali
17.
Modalità di campionamento. Le metodiche di campionamento del materiale di fondo
alveo sono diverse a seconda della loro dimensione ed assortimento.
Depositi ghiaiosi emersi.
Se la pezzatura media del materiale è dell’ordine di qualche centimetro (ghiaia e
ciottoli), è opportuno procedere alla valutazione diretta statistica della distribuzione
dei diametri applicando il metodo della “griglia di campionamento”.
La procedura prevede la stesa sul deposito di un reticolo a maglia quadrata di lato 0.5
m , per un’estensione minima di 5 x 5 m. In corrispondenza dei vertici del reticolo di
procede al prelievo dei ciottoli e alla misura dei tre diametri caratteristici (assimilando
ogni elemento a un ellissoide) mediante compasso comparatore.
L’indagine viene completata prelevando 2÷3 campioni del materiale di deposito, dopo
aver rimosso lo strato superficiale di pietrame dilavato. I prelievi vengono eseguiti per
quartatura, con quantitativi minimi di 10 kg.
Depositi sabbioso - ghiaioso emersi.
Il campionamento viene eseguito con il metodo della quartatura, prelevando un
quantitativo minimo di 10 kg di materiale.
Depositi sabbioso - limosi emersi.
Si procede prelevando in zone omogenee un quantitativo minimo di 2 kg di materiale.
Depositi sabbioso - limosi sommersi.
Si procede da imbarcazione (in casi particolari a guado o da ponte) utilizzando
campionatori a benna tipo Van Velde (cfr. Norma ISO 4364-77) manovrati
manualmente o mediante argani. Le operazioni di prelievo vengono ripetute fino al
raggiungimento del quantitativo minimo di 2 kg, curando l’esecuzione delle manovre di
recupero del dispositivo per evitare il dilavamento del campione.
In presenza di depositi particolarmente potenti, dei quali risulti utile stabilire la
costituzione interna (ad esempio per definire la corazzatura degli strati superficiali del
materiale di fondo alveo), possono essere utilizzati specifici carotatori a vibrazione
(cfr. Normativa ISO), mediante i quali può essere estratta una porzione stratigrafica
del deposito, da sottoporre a rilievi e analisi granulometriche differenziate.
18.
Analisi granulometrica. I risultati dei rilievi in sito eseguiti con il metodo della griglia
di campionamento vengono elaborati ripartendo i valori misurati in più classi
individuate da valori del diametro degli inerti compreso tra quelli minimo e massimo. Si
procede quindi alla determinazione della curva delle frequenze cumulate.
15
Relazione
I campioni prelevati in sito con tutte le metodiche sopra indicate devono essere
sottoposti ad analisi granulometrica per setacciatura e/o sedimentazione secondo gli
standard operativi stabiliti dalle Norme ASTM D421 e ASTM D 422.
Per uniformare le procedure è opportuno stabilire una serie di setacci unificata per tutti
i siti di indagine.
Si propone la seguente serie (codici ASTM): 2”, 1”, ½, 4, 10, 18, 35, 100, 200.
19.
Restituzione dei risultati. Le curve granulometriche dei campioni devono essere
rappresentate graficamente assieme ai valori dei passanti ai diametri caratteristici e
dei coefficienti di uniformità delle distribuzioni.
20.
Qualifica del personale. Per il prelievo ai campioni in sito è necessario impiegare
personale dotato di esperienza nel riconoscimento dei punti di campionamento
rappresentativi dei depositi presenti in alveo (in particolar modo in caso di prelievi da
materiale sommerso). Sono necessarie inoltre adeguate capacità operative per
eseguire i campionamenti da imbarcazione con le attrezzature pesanti di prelievo.
Per le prove di laboratorio è richiesta la qualifica tipica di tecnico per laboratorio terre.
Parte II.c:
21.
misure dirette di trasporto solido in sospensione e al fondo
Lineamenti generali dei programmi di misure. L’esecuzione di misure dirette di
trasporto solido in siti di osservazione differenti per caratteristiche e obiettivi di
indagine, richiede l’applicazione di criteri standardizzati per i programmi di
osservazione, al fine di garantire la confrontabilità dei dati e la correttezza delle
procedure di acquisizione degli stessi. E' pertanto necessario attivare un programma
di Garanzia di Qualità finalizzato a produrre dati di misura con il massimo grado di
rappresentatività, ripetibilità e riproducibilità.
L’attività di misura e di elaborazione dei dati deve pertanto essere integrata con
funzioni di controllo e gestione così articolate:
-
analisi delle attività tecniche e gestionali del monitoraggio in relazione agli
aspetti della qualità, quali ad esempio verifica della qualifica dei fornitori e del
personale, taratura strumenti, controllo di qualità, sorveglianza ecc.;
-
predisposizione, coordinamento e aggiornamento dei documenti e delle
procedure necessarie a unificare e rappresentare le attività svolte;
-
addestramento del personale sui compiti, sulle responsabilità e sulle procedure
tecniche e gestionali, con divulgazione dei documenti relativi;
16
-
Relazione
predisposizione di un piano di controllo della qualità delle misure (ad es. nel
caso specifico modalità del calcolo dell’errore di misura);
-
stesura di un programma temporale dei controlli di qualità e delle sorveglianze;
-
controllo periodico della corretta attuazione delle procedure e individuazione di
eventuali azioni migliorative per la qualità;
-
documentazione dell’attività di sorveglianza svolta.
Queste attività sono codificate nelle procedure gestionali e tecniche.
Le procedure gestionali definiscono:
-
i compiti e le responsabilità delle persone coinvolte,
-
le modalità di gestione della documentazione, dei dati, dei programmi di calcolo,
-
le modalità di gestione degli strumenti,
-
le modalità dei controlli, delle sorveglianze, della gestione di non conformità
ecc..
Sono costituite dalle seguenti funzioni:
-
emissioni e gestione delle procedure,
-
organizzazione,
-
qualifica del personale,
-
gestione della documentazione,
-
gestione dei dati e gestione dei programmi di calcolo,
-
gestione della strumentazione,
-
gestione delle non conformità,
-
sorveglianza.
Le procedure tecniche definiscono il campo di applicazione delle misure, le
attrezzature tecniche e le modalità operative per l’esecuzione dei rilievi e di
registrazione dei dati di misura. Riguardano:
17
Relazione
22.
-
misure idrometriche,
-
misure di trasporto solido,
-
controllo periodico degli strumenti,
-
controllo qualità analisi di laboratorio.
Misure di trasporto solido in sospensione: principio di misura. Il valore del carico
solido in sospensione si definisce come prodotto della portata della corrente per la
concentrazione media dei sedimenti trasportati.
La misura del carico viene eseguita rilevando innanzitutto i valori delle velocità
mediante correntometro e prelevando contestualmente i campioni di torbida per la
determinazione della concentrazione dei sedimenti in sospensione. Si passa quindi a
una integrazione numerica della portata solida elementare tramite la costruzione dei
profili “velocità x concentrazione” su ogni verticale di misura e della distribuzione dei
valori medi in senso orizzontale, si ottiene il dato del carico solido.
23.
Misure di trasporto solido in sospensione: riferimenti normativi.
NORMATIVA ISO (Organisation Internationale de Normalisation - Genève/Suisse):
-
ISO 748-1979
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Méthodes d'exploration du champ des vitesses.
-
ISO 1088-1973 Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts Méthodes d'exploration du champ des vitesses - Recueil des données pour la
determination des erreurs de mesurage.
-
ISO 1100/2 - 1982
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Partie 2: Détermination de la relation hauteur-débit.
-
ISO 2537-1974 Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts Moulinets à coupelles et à hèlices.
-
ISO 3454-1975 Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts Matériel de sondage et de suspension.
-
ISO 3455-1976 Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts Etalonnage des moulinets à élément rotatif en bassins découverts rectilignes.
-
ISO 4363-1977 Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts Méthodes de mesurage des sédiments en suspension.
18
-
Relazione
ISO 4375-1979 Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts Systèmes de suspension par càbles aériens pour le jaugeage en rivière.
-
ISO/TR 7178-1983
Etude de l'erreur globale dans la mesure du débit par
les méthodes d'exploration du champ des vitesses.
NORMATIVA CEI (Commission Electrotechnique Internationale - Genève/Suisse):
.
Pubblication 41/1963. Code international concernant les essais de réception sur
place des turbines hydrauliques.
Herschy R.W. (1985). Streamflow measurement.
Rantz S.E. and others Measurement and computation of streamflow: volume 1.
Measurement of stage and discharge.
ENEL CRIS: Sistema esperto per le misure idrometriche - Manuale di idrometria.
24.
Misure di trasporto solido in sospensione: strumentazione e attrezzature.
a.
Misure correntometriche.
Devono essere eseguite utilizzando mulinelli di sicura affidabilità, ad asse orizzontale,
provvisti di set di eliche tarate, idonee per operare nei campi di velocità prevedibili per
i corsi d’acqua oggetto di indagine.
Le attrezzature di calata devono consentire l’operatività secondo le tecniche di misura
standard:
-
a guado con aste centimetrate e dispositivo scorrevole di localizzazione del
mulinello;
-
da imbarcazione con aste scorrevoli o peso idrodinamico e argano idrometrico;
-
da ponte con peso idrodinamico e argano idrometrico montato su carrello o
automezzo;
-
da teleferica con peso idrodinamico e attrezzatura di base dell’impianto.
La strumentazione deve essere sottoposta a periodici controlli di taratura, secondo un
programma apposito da redigere prima dell’avviamento delle campagne di misura.
b.
Misure di torbidità.
I prelievi devono essere eseguiti mediante campionatore a riempimento graduale. Il
campionatore viene normalmente utilizzato nell’assetto standard previsto dalle
19
Relazione
Normative per misure con argano idrometrico e cavo di sospensione (da imbarcazione
o da ponte).
Per eseguire la calata con aste di supporto (misure a guado o da imbarcazione) deve
essere utilizzata la versione specifica del campionatore dotata dello scudo frontale e
sprovvista della pinna stabilizzatrice.
Per le misure da teleferica è opportuno adottare versioni più appesantite del
campionatore (fino a 50 kg) e dotate di elementi stabilizzatori posteriori più lunghi
rispetto alla versione standard.
In tutti i casi il campionatore deve essere dotato di sistema di apertura meccanico a
messaggero o elettrico, con valvola di ingresso regolabile per consentire la variazione
dei tempi di riempimento.
L’attrezzatura di laboratorio per la determinazione delle concentrazioni deve
comprendere:
25.
-
kit di filtrazione su membrane in nitrato di cellulosa di porosità 0.45 μm;
-
bilancia di precisione;
-
fornetto per essiccamento dei campioni;
-
coni Imhoff, cilindri graduati, dotazioni di base per laboratorio terre.
Misure di trasporto solido in sospensione: metodiche operative.
a.
Misure correntometriche
Le procedure di misura devono rispettare i vincoli stabiliti dalla Normativa ISO, con
riferimento in particolare a:
-
numero e distribuzione delle verticali;
-
numero e distribuzione dei punti di misura sulle verticali;
-
valore massimo del gradiente di velocità tra punti consecutivi di misura
consentito;
20
-
velocità minima misurabile;
-
tempo di misura minimo;
-
variazione di livello idrometrico consentita durante la misura.
b.
Relazione
Prelievi di torbida
I prelievi devono essere eseguiti per punti, nelle verticali utilizzate per le
misure
correntometriche (o in un sotto insieme delle stesse).
Il campionamento sulle verticali deve comprendere i dati estremi (superficie e fondo).
In ogni caso devono essere eseguiti almeno 20 prelievi di torbida per ogni misura.
Nelle misure da teleferica possono essere eseguiti campionamenti integrati sulle
verticali, regolando la velocità di riempimento del campionatore e la velocità di
manovra della teleferica in modo da prelevare l’80% del volume utile del campionatore
in un percorso di discesa e risalita a velocità costante lungo la verticale.
Le operazioni di campionamento devono essere eseguite immediatamente dopo la
misura correntometrica, in modo da disporre del quadro completo della geometria
della sezione e della distribuzione della velocità.
c.
Misure idrometriche e topografiche
Nel corso della misura deve essere costantemente tenuto sotto controllo il riferimento
idrometrico, annotando i livelli iniziale e finale, provvedendo a eventuali infittimenti
delle letture in caso di variazioni apprezzabili di questi.
La sezione batimetrica rilevata con l’attrezzatura di calata deve essere collegata
topograficamente con i riferimenti fissi stabiliti sulla sezione.
d.
Analisi di laboratorio: concentrazione di solidi sospesi
I campioni di torbida devono essere trattati per determinare la concentrazione di solidi
sospesi con una delle due procedure sotto indicate.
1.
2.
Concentrazione di materiale in sospensione elevata (> 1000 mg/l)
-
misura del volume del campione (cilindro graduato);
-
addensamento in cono Imhoff;
-
essiccamento a 105 ° C;
-
pesatura del materiale essiccato e calcolo della concentrazione.
Concentrazione di materiale in sospensione medio bassa (< 100 mg/l)
-
misura del volume del campione (cilindro graduato);
-
condizionamento in stufa delle membrane di filtrazione in nitrato di
cellulosa (diametro 4.7 cm, porosità 0.45 μm) e pesatura del bianco;
21
Relazione
-
filtrazione del campione su membrana sotto vuoto;
-
essiccamento in stufa a 105 °C;
-
pesatura della membrana;
-
determinazione del peso netto e calcolo della concentrazione.
e.
Analisi di laboratorio: analisi granulometrica.
Per le valutazioni relative alle caratteristiche del trasporto solido nella sezione di
misura è utile eseguire, nei casi più significativi, le seguenti determinazioni:
-
analisi granulometrica;
-
analisi mineralogica.
Le analisi devono essere eseguite su un campione medio derivante dalla miscelazione
di volumi uguali prelevati da tutti i campioni. La procedura operativa per l’analisi
granulometrica è la seguente.
Dal campione medio viene prelevato, mantenendolo in agitazione, un volume di
liquido noto, che viene sottoposto a filtrazione su una batteria di membrane di diversa
porosità, utilizzando l'attrezzatura impiegata per le misure di concentrazione di solidi
sospesi.
Possono essere utilizzate membrane con le seguenti porosità: 45 μm, 12 μm, 3 μm,
0,8 μm, 0,45 μm che rappresentano l’estensione della serie di setacci standard ASTM
(diametro setaccio ASTM 200 = 75 μm).
I pesi di materiale trattenuto da ogni membrana consentono di tracciare una curva
granulometrica analoga a quelle ottenute con la setacciatura.
La predisposizione dei filtri e le operazioni di pesatura per determinare la tara e il peso
lordo delle membrane devono essere eseguite con le modalità descritte per le misure
di concentrazione di materiale in sospensione.
Se il carico torbido è elevato, possono essere utilizzate altre metodiche, tenendo
presenti i limiti di significatività. A questo proposito si osserva che i metodi di analisi
per sedimentazione secondo lo standard ASTM (Norma D422) e secondo la
Normativa ISO (Norma 4365/85) richiedono un quantitativo minimo di 50 g di materiale
secco.
Di seguito si riportano i limiti di utilizzazione di altre metodiche di applicazione
corrente.
22
METODO
Relazione
QUANTITATIVO
RICHIESTO
DIAMETRO MINIMO
MISURABILE
1g
1g
100 mg/l
500 mg/l
50 μm
50 μm
5 μm
5 μm
VAT (Visual Accumulation Tube)
MAT (Manual Accumulation Tubbe)
PWT(Pipet Withdrawal Tube)
BWT(Bottom Withdrawal Tube)
Le analisi mineralogiche possono essere eseguite per via microscopica, utilizzando un
microscopio binoculare stereoscopico e un microscopio polarizzatore, nel caso in cui
sia disponibile materiale sabbioso - limoso.
Se il materiale campionato appartiene a classi granulometriche inferiori, è opportuno
procedere per via diffrattometrica, secondo quanto previsto dallo standard ASTM.
26.
Misure di trasporto solido in sospensione: elaborazione dei dati e restituzione
dei risultati.
a.
Misure Correntometriche
Le misure correntometriche devono essere elaborate utilizzando un programma di
calcolo specifico, che deve disporre di un data base contenente le curve di taratura di
tutte le eliche utilizzate e le costanti strumentali relative alle tecniche di calata adottate
per le misure, evitando in questo modo di eseguire preelaborazioni manuali dei dati
grezzi di campagna per costituire l’input.
Il calcolo della portata deve essere eseguito applicando il principio “velocità x area”
con il metodo della doppia integrazione, come di seguito indicato.
1.
Calcolo dei valori puntuali della velocità a partire dai dati di misura, in base alle
curve di taratura dei mulinelli.
2.
Calcolo delle coordinate batimetriche della sezione e della posizione dei punti di
misura delle velocità.
3.
Individuazione dei profili di velocità sulle verticali correntometriche. In
corrispondenza del fondo la velocità deve essere stimata in base alle
caratteristiche della scabrezza (Prandtl).
4.
Integrazione dei profili di velocità e calcolo della velocità media sulle verticali di
misura.
5.
Definizione della velocità media mediante curve interpolanti i valori relativi alle
singole verticali. La velocità in corrispondenza delle sponde deve essere
stimata opportune in base alle caratteristiche della scabrezza.
6.
Calcolo delle portate unitarie sulle singole verticali e della portata complessiva.
23
Relazione
7.
Evidenziazione dei parametri caratteristici della misura (dati geometrici, velocità
media e max, ecc.).
8.
Confronto dei dati della misura con i valori di riferimento indicati dalla Normativa
ISO ed esecuzione di test di controllo della qualità della misura.
I documenti descrittivi della misura devono essere costituiti da:
1.
Modulo di misura contenente almeno le seguenti informazioni:
1.1
dati di riferimento della misura (individuazione delle stazioni di misura,
della data, dell'ora, del nome del rilevatore);
1.2
dati grezzi di misura della velocità (distanza, profondità, posizione
mulinello, n° giri, tempi di esposizione);
1.3
dati caratteristici della strumentazione, del sistema di calata e del
procedimento di misura;
1.4
dati caratteristici della sezione fluviale (caratteristiche del fondo e delle
sponde, batimetrie di infittimento);
1.5
dati di misura dei livelli idrometrici;
1.6
dati di sintesi caratteristici della misura (portata, area, contorno bagnato,
larghezza del pelo libero, altezza massima, velocità media, velocità
superficiale massima, rapporto tra velocità media e velocità superficiale
massima);
2.
Scheda grafica, contenente i seguenti elementi:
2.1
indicazione dei dati di riferimento della misura, dei dati caratteristici della
sezione, della portata misurata e del livello idrometrico corrispondente;
2.2
rappresentazione grafica della sezione, con le verticali di misura;
2.3
rappresentazione grafica dei profili di velocità sulle verticali, del
diagramma delle velocità medie lungo le verticali e delle portate per unità
di larghezza della sezione.
b.
24
Misure di trasporto solido in sospensione
Relazione
L’elaborazione dei dati relativi al trasporto solido in sospensione deve essere eseguita
utilizzando un modulo aggiuntivo del programma di elaborazione dei dati
correntometrici, per acquisire in automatico gli elementi di calcolo necessari per
sviluppare la misura.
In funzione della posizione dei punti di campionamento e delle relative concentrazioni
determinate in laboratorio, il programma calcola i profili di concentrazione lungo le
verticali ed esegue il prodotto dei profili di velocità (determinati con la procedura di
calcolo descritta per l’elaborazione delle misure correntometriche) per i corrispondenti
profili di concentrazione. Il programma sviluppa quindi la doppia integrazione per
ricavare il carico solido.
Devono essere approntati i seguenti documenti descrittivi delle misure.
1.
Modulo di misura contenente almeno le seguenti informazioni:
1.1
dati di riferimento della misura (individuazione stazione di misura, data,
ora, rilevatore, metodo di campionamento);
1.2
dati grezzi relativi ai rilievi di torbidità (distanze, profondità, posizioni di
campionamento);
1.3
dati di concentrazione puntuali (relativi alle filtrazioni di laboratorio sui
campioni prelevati) e medi sulle verticali di misura;
1.4
dati di sintesi caratteristici della misura (carico in sospensione; area,
contorno bagnato, larghezza pelo libero; altezza massima, velocità
media, portata liquida, concentrazione media, livelli idrometrici iniziale e
finale).
2.
Scheda grafica contenente almeno le seguenti informazioni:
2.1
indicazione dei dati di riferimento della misura, dei dati caratteristici della
sezione, dei valori di portata liquida, livello idrometrico, concentrazione
media e carico in sospensione;
2.2
rappresentazione grafica della sezione con l’indicazione delle verticali di
campionamento;
2.3
rappresentazione dei profili verticali di concentrazione, dei diagrammi
delle concentrazioni medie e del carico solido per unità di larghezza della
sezione lungo le verticali di misura.
25
Relazione
c.
Errore di misura
Deve essere definita la precisione delle misure applicando le procedure di calcolo
dell’errore previste dalle Normative.
In particolare, per le misure correntometriche deve essere fatto riferimento al
protocollo di valutazione previsto dalle Norme ISO 748/79, 10088/73, TR 7178/83, che
fornisce le indicazioni per determinare i seguenti fattori di errore:
-
errore limite accidentale (x'o): è espresso in funzione dell'errore - limite
accidentale delle singole componenti di misura: larghezza della sezione (x'b),
profondità (x'd), tempo di esposizione minimo del mulinello (x'e), numero di
punti sulla verticale (x'm), taratura del mulinello (x'c). L'errore - limite accidentale
complessivo è dato da:
x'o = [(x'm)2 + 1/m ((x'b)2 + (x'd)2 + (x'e2 + (x'm)2 + (x'c)2)]1/2
-
errore limite sistematico (x''o):è espresso in funzione dell'errore - limite
sistematico relativo a: misure di larghezza (x''b) e profondità (x''d), e alla
taratura del mulinello correntometrico (x''c). L'errore - limite sistematico
complessivo è dato da:
x"o = [(x"b)2 + (x"d)2 + (x"c)2]1/2
-
errore limite globale (xo): viene calcolato in funzione dell'errore - limite
accidentale e dell'errore - limite sistematico in base alla seguente formula:
x"o = [(x'o)2 + (x"o)2 ]1/2
I parametri hanno diversa incidenza sulla precisione della misura. In generale è
preponderante l'influenza dell'errore sul numero di verticali e punti di misura e sulla
batimetria rispetto agli errori più tipicamente "strumentali", specie se i mulinelli sono
sottoposti con regolarità a controlli di taratura.
Per la stima dei parametri di errore devono essere eseguite sperimentazioni condotte
in modo specifico con la strumentazione, le metodiche di misura, il personale tecnico
impiegati nel monitoraggio in oggetto.
Le prove devono prevedere l'esecuzione di misure di portata in condizioni di deflusso
stazionarie, in alvei di diversa dimensione e tipologia, rilevando nel dettaglio sia la
batimetria della sezione sia le velocità della corrente.
A differenza di quanto esposto nel caso delle misure delle portate liquide, per quanto
riguarda la misura del trasporto solido in sospensione non è possibile arrivare a una
valutazione oggettiva dell'errore globale della misura, in quanto gli elementi conoscitivi
26
Relazione
reperiti, relativi ad alcuni dei parametri di errore (in particolare n° di verticali e n° di
punti), si riferiscono a osservazioni sperimentali svolte su alvei del Nord Europa, nei
quali le caratteristiche del trasporto solido sono sensibilmente diverse da quella di
corsi d'acqua padani.
Per una quantificazione oggettiva dell'errore di misura e per una corretta definizione
di una procedura volta a minimizzare l'errore stesso, è necessario predisporre uno
specifico programma di osservazioni sperimentali dirette, che devono consentire di
quantificare i fattori di errore che influenzano maggiormente la precisione delle misure:
-
numero di verticali di campionamento;
-
numero di punti di campionamento sulle verticali;
-
precisione delle misure di concentrazione;
-
precisione delle misure correntometriche.
L'incidenza dei suddetti fattori di errore deve essere valutata, oltre che sulla base di
sperimentazioni dirette, anche considerando i riscontri forniti da studi in materia
eseguiti in ambito internazionale (cfr. Rijkswaterstaat/1979, Bonacci/1981, U.S.
Geological Survey/1988).
27.
Misure di trasporto di fondo: principio di misura. Mediante campionamento diretto
in punti dislocati in senso trasversale sul fondo alveo viene rilevato il peso di materiale
solido trasportato all’interno di una bocchetta standard di larghezza nota.
Il dato viene elaborato ottenendo il trasporto di fondo per unità di larghezza. La
successiva
interpolazione dei valori puntuali relativi a ogni locazione di misura
consente di ottenere il trasporto di fondo complessivo.
28.
Misure di trasporto di fondo: riferimenti normativi.
DELF HYDRAULICS LABORATORY/L.C. Von Rijn - Manual sediment transport
measurements.
29.
Misure di trasporto di fondo: strumentazione e attrezzature. Per le caratteristiche
degli alvei in oggetto si ritiene idoneo l’impiego di campionatori tipo HELLY-SMITH
predisposti per calata mediante aste o cavo di sospensione.
I campionatori devono rispondere alle specifiche standard per quanto riguarda le
dimensioni della bocca di ingresso, le caratteristiche della rete di contenimento, la
forma e le dimensioni dello scudo, del telaio e delle alette direzionali (E. J. Helley e W.
Smith, 1971).
27
Relazione
In funzione delle dimensioni del materiale trasportato devono essere predisposti
campionatori dotati almeno di due bocche di ingresso standard:
-
apertura di 0.0762 x 0.0762 m (per materiale di diametro ≤ 5 mm);
-
apertura di 3” x 3” (per materiale di diametro > 5 mm).
Devono inoltre essere disponibili versioni del campionatore appesantite e stabilizzate
con opportuni adattamenti del timone di coda per l’impiego da teleferica.
30.
Misure di trasporto di fondo: metodiche operative.
a.
Prove preliminari
Prima dell’avvio delle campagne di misura in ogni sito di indagine devono essere
eseguite prove di taratura del sistema per adattare la procedura standard alle
condizioni operative riscontrate nel sito.
Per assicurare la confrontabilità dei risultati è necessario stabilire e mantenere in ogni
sito di indagine procedure omogenee in tutte le campagne.
Dovrà inoltre essere verificata la compatibilità delle procedure adottate in siti diversi,
per consentire l’acquisizione di dati comparativi a scala di bacino.
Le prove devono essere finalizzate principalmente ad ottimizzare per tentativi i tempi
di campionamento, le tecniche di calata, la posizione del campionatore sul fondo.
1.
Tempo di campionamento. In base ad esperienze
svolte su corsi d’acqua
padani, si ritiene opportuno di massima stabilire un tempo di esposizione di
180”, anziché 120” come normalmente indicato per questo campionatore;
questa durata rende possibile il campionamento di quantitativi di materiale
significativi anche in condizioni di portata ordinaria, assicurando nel contempo
un margine sufficiente per consentire prelievi in piena senza eccessivo
riempimento del sacco di raccolta.
2.
Tecniche di calata. Sono state riscontrate in generale condizioni operative
migliori utilizzando aste di calata, rispetto all’impiego di argani o teleferiche, per
la
possibilità
di
eseguire
con
maggior
precisione
le
operazioni
di
posizionamento del campionatore sul fondo.
3.
Posizionamento del campionatore. L'esperienza ha evidenziato che le
operazioni di campionamento eseguite con campionatore sollevato di qualche
centimetro dal fondo comportano una significativa riduzione nei quantitativi di
materiale prelevato; è opportuno pertanto eseguire la calata fino ad appoggiare
il campionatore sul fondo, operando molto lentamente per evitare di smuovere
28
Relazione
materiale d’alveo, e di sollevarlo successivamente del minimo indispensabile
per ottenere il corretto posizionamento orizzontale del dispositivo.
b.
Procedura di misura in sito.
Una procedura di misura orientativa, salvo le verifiche necessarie in ogni sito per gli
aspetti sopra richiamati, può essere così articolata.
1.
Ricognizione mediante scandaglio o rilievo batimetrico diretto a guado, per
verificare l’eventuale presenza di irregolarità del fondo sia lungo la traccia di
sezione sia a monte e valle della stessa.
2.
Definizione delle locazioni di misura (non meno di 7 per ogni sezione).
3.
Definizione dei punti di misura per ogni locazione (non meno di 3): posizionati
uno sulla traccia di sezione, uno a monte e uno a valle, in funzione della
morfologia del fondo rilevata con l’indagine batimetrica.
4.
Stazionamento nei punti di misura ed esecuzione della calata con le modalità
più idonee in base ai risultati delle prove preliminari: calata con aste a guado o
da imbarcazione, calata con cavo di sospensione e argano manovrato da ponte
o da imbarcazione, calata mediante teleferica.
5.
Recupero del campionatore e raccolta del campione e conservazione dello
stesso in appositi contenitori numerati.
La procedura indicata è notevolmente semplificata rispetto agli standard correnti,
messi a punto per corsi d’acqua con caratteristiche sensibilmente diverse da quelli
padani.
E’ pertanto necessario verificare tale procedura mediante esperienze dirette.
I tempi di rilievo richiesti per ogni misura, anche nella esposta versione semplificata,
sono comunque rilevanti (3 - 4 ore) e possono non essere compatibili con la variabilità
degli stati idrologici, specie durante gli stati di piena.
Può essere necessario, quindi, in relazione alle caratteristiche dei siti di indagine e del
regime dei deflussi, mettere a punto procedure più rapide, da applicare in tali
situazioni.
In tratti di alveo condizionati da effetti di marea devono essere adottate le procedure
operative previste per questo caso specifico dalla letteratura tecnica.
c.
Misure idrometriche e topografiche
29
Relazione
Quando la misura di trasporto al fondo viene eseguita contestualmente con la misura
di trasporto in sospensione, è sufficiente utilizzare le informazioni derivanti dai rilievi,
integrati con misure idrometriche estese fino al termine delle operazioni di campagna.
Quando la misura di trasporto al fondo viene eseguita in modo indipendente è
necessario eseguire i rilievi topografici di collegamento ai punti fissi di riferimento e le
misure idrometriche durante il periodo delle operazioni in campo, come descritto per le
misure correntometriche.
d.
Trattamento dei campioni
Il materiale campionato deve essere sottoposto a un pretrattamento di addensamento
in cono Imhoff e successivamente ad essiccazione in stufa termostatica a 105 °C e
pesatura con bilancia di precisione per determinarne il peso secco.
Se la quantità di materiale campionato è limitata, deve essere applicato il
procedimento di filtrazione su membrana in nitrato di cellulosa di porosità 0.45 µ
descritto per le misure di trasporto solido in sospensione, determinando anche in
questo caso il peso secco del campione.
I residui di tutti i campioni devono essere miscelati per costituire un campione medio,
sul quale deve essere eseguita l’analisi granulometrica secondo lo standard ASTM o
con la metodica descritta, in funzione delle dimensioni dei granuli e del quantitativo di
materiale disponibile.
31.
Misure di trasporto di fondo: elaborazione dei dati e restituzione dei risultati. Si
deve procedere al calcolo delle portate solide specifiche relative a ciascun punto di
campionamento con l’espressione:
Sb = aGs/bT
dove:
Sb = trasporto solido per unità di superficie attraversata
a = fattore di calibrazione del campionatore (L.C. van Rijn, 1986)
Gs = peso secco del materiale campionato;
b = larghezza dell’apertura della bocca;
T = intervallo di campionamento.
La portata solida specifica in ogni locazione è la media dei valori ottenuti nei rispettivi
punti di campionamento.
30
Relazione
Le portate specifiche delle locazioni vengono riferite ai rispettivi tratti di sezione di
influenza, la cui larghezza viene stabilita in base al rilievo batimetrico del fondo e
all’interasse tra le locazioni, determinando le portate solide parziali.
La portata solida al fondo complessiva deriva dalla somma delle portate parziali.
I risultati delle misure devono essere espressi in una scheda di sintesi, nella quale
vengono evidenziati i dati generali del sito, i dati idrometrici, l’andamento della
batimetria con l’indicazione delle locazioni di
misura, i valori delle portate solide
specifiche e quello della portata solida complessiva.
I risultati devono essere corredati del dato di precisione delle misure, valutato secondo
un protocollo standard che tenga conto dei seguenti fattori di errore principali:
-
numero di campioni prelevati in ogni punto di misura;
-
numero di punti di misura distribuiti in senso longitudinale in ogni locazione;
-
numero di locazioni nella sezione di misura;
-
tempo di campionamento.
I parametri di errore devono essere stabiliti per via sperimentale nel corso delle
indagini preliminari necessarie per la definizione di dettaglio della metodica.
Le prove devono essere finalizzate a ritarare, con riferimento alle condizioni dei corsi
d’acqua in oggetto, le tabelle e i diagrammi di valutazione dei fattori di errore messe a
punto sperimentalmente per corsi d’acqua di diversa tipologia (cfr. Carey/1985).
32.
Misure di trasporto di fondo: qualifica del personale tecnico. La complessità delle
operazioni di misura del trasporto solido e la differenziazione delle competenze
tecniche richieste nelle diverse fasi del processo di acquisizione del dato, rendono
necessario l’impiego di una équipe di tecnici specializzati supportata da una adeguata
struttura organizzativa.
Le caratteristiche del personale tecnico da impiegare sono stabilite e verificate dalla
specifica procedura prevista dal programma di Garanzia di Qualità.
Deve comunque essere assicurata la disponibilità di operatori di elevata capacità
tecnica relativamente alle seguenti funzioni.
-
Operatività in campo per misure a guado, con imbarcazione, da ponte o
teleferica, in condizioni ordinarie e di piena, con impiego di attrezzature pesanti
(argani, pesi, campionatori) e di strumentazione che richiede controlli di
funzionalità in sito (mulinelli e strumenti topografici). Normalmente la squadratipo adibita alle operazioni di campagna è composta da 3-4 operatori che
31
Relazione
devono agire in coordinazione e con perfetta conoscenza della strumentazione,
delle attrezzature, delle procedure operative e delle norme di sicurezza.
-
Laboratorio - terre per misure di concentrazione, analisi granulometriche con
diverse metodiche, analisi mineralogiche.
-
Gestione dei mezzi informatici per l’elaborazione dei dati.
-
Controllo e validazione dei risultati.
-
Organizzazione delle campagne di misura (coordinamento generale con altri
comparti dei servizi meteoidrometrici per la programmazione delle misure nei
diversi siti di indagine, pronto intervento in piena, logistica, imprevisti operativi).
Parte II.d:
33.
stazioni di misura fisse del trasporto solido in sospensione
Criteri per l’ubicazione delle installazioni fisse. Per quanto possibile è opportuno
ubicare le installazioni di questo tipo in corrispondenza di siti già strumentati per il
monitoraggio in continuo dei livelli idrometrici e delle portate. Questa soluzione
consente di disporre già in partenza di alcune dotazioni necessarie per
l’equipaggiamento della stazione:
-
sensore idrometrico;
-
eventuale teleferica;
-
riferimenti fissi, planoaltimetrici e idrometrici;
-
eventuali strutture di supporto e protezione dei dispositivi (per esempio la
cabina della teleferica);
-
eventuali allacciamenti elettrici e telefonici.
Nei casi in cui sia possibile integrare la stazione di misura con una installazione per il
monitoraggio in continuo della qualità dell’acqua (per esempio rete MARIUS sui corsi
d’acqua piemontesi), possono essere utilizzati gli equipaggiamenti normalmente già in
dotazione a questo tipo di stazione: impianto di pompaggio, strumentazione
idrometrica e torbidimetrica, sedimentatore, campionatore automatico, allacciamenti
elettrici e telefonici.
Se il sito di indagine non dispone di installazioni di misura, ne deve essere valutata
l’idoneità dal punto di vista idraulico (rappresentatività delle condizioni di flusso,
presenza di controlli idraulici adeguati per stabilire la scala di deflusso delle portate
32
Relazione
ecc.) e dal punto di vista logistico (possibilità di predisporre riferimenti planoaltimetrici
fissi) idoneità per l’installazione in alveo di sistemi di pompaggio e di sensori
idrometrici, presenza di strutture di supporto per l’esecuzione di misure di trasporto
solido anche con portate elevate, agevole accessibilità con equipaggiamenti pesanti,
possibilità di portare l’allacciamento elettrico, ecc.).
34.
Strumentazione, attrezzature, opere strutturali. La stazione deve essere dotata dei
seguenti dispositivi:
-
sensore idrometrico elettronico (a ultrasuoni o a pressione);
-
torbidimetro;
-
campionatore automatico;
-
sedimentatore;
-
stazione elettronica per acquisizione dati e attuazione comandi automatici.
Le opere strutturali di servizio sono costituite da:
-
opere in alveo per l’installazione del sensore idrometrico;
-
impianto di captazione e pompaggio per il prelievo della portata di circolazione
nella stazione di misura;
-
cabina strumenti attrezzata per l’installazione del torbidimetro, del campionatore
automatico, del sedimentatore e dell’elettronica di servizio.
Le stazioni possono essere dotate di sistema di teletrasmissione per il trasferimento in
tempo reale dei dati ad un’unità centrale.
35.
Gestione della stazione di misura. La stazione funziona rilevando in continuo:
-
il livello idrometrico, a cui può essere automaticamente associato il valore della
portata in base alla scala di deflusso della sezione, che deve essere
determinata e aggiornata mediante misure correntometriche dirette;
-
la torbidità dell’acqua, parametro al quale può essere associato un dato di
concentrazione di sostanze in sospensione, disponendo di curve di taratura
ottenute da prelievi diretti in diverse condizioni idrologiche.
L’unità elettronica periferica deve essere predisposta per attivare il campionatore
automatico al superamento dei valori di soglia prefissati del livello idrometrico e della
torbidità; i campioni, prelevati secondo un ciclo di volumi e frequenze di
33
Relazione
campionamento programmabili, vengono sottoposti a filtrazione in laboratorio secondo
la procedura applicata per le misure dirette di trasporto in sospensione, per
determinarne i valori di concentrazione da utilizzare nella verifica delle curve di
taratura.
Il sedimentatore ha la funzione di campionare in continuo le sostanze in sospensione
producendo campioni cumulativi (diversificati per eventi idrologici) da sottoporre ad
analisi granulometrica ed esame mineralogico.
Regolando la portata di alimentazione del sedimentatore (e quindi il tempo di
ritenzione) si può agire sulle classi granulometriche ritenute più significative.
La sezione di misura deve essere sottoposta ad un’accurata fase di taratura iniziale e
a periodici controlli di taratura e funzionalità.
Devono essere in particolare determinate:
-
la scala di deflusso (relazione livello - portata) della sezione;
-
le curve di taratura dei solidi in sospensione:
I = f (C)
con:
I =
segnale di output del sensore di torbidità;
C=
concentrazione di solidi in sospensione.
La scala di deflusso viene stabilita mediante misure di portata correntometriche.
Le curve della concentrazione di solidi sospesi vengono determinate in base a
campionamenti diretti eseguiti in più punti della sezione per varie condizioni di torbidità
e di portata.
Al segnale strumentale viene associato il valore della concentrazione media nella
sezione (in questo senso è importante studiare con cura l’ubicazione e la struttura del
punto di captazione della stazione, in modo che il valore di concentrazione in questo
punto sia il più possibile vicino al valore medio nella sezione di misura).
I dati devono essere analizzati per trovare le funzioni più rappresentativi in diverse
condizioni di portata.
Parte II.e:
36.
stazioni di misura fisse del trasporto solido al fondo
Per le tipologie di alveo in oggetto non può essere definito uno standard di stazione di
misura del trasporto di fondo. E’ necessario eseguire preliminarmente in ogni sito una
34
Relazione
analisi dettagliata delle caratteristiche geometriche e di flusso, della logistica, dei costi
di realizzazione e dei risultati attesi.
Sul piano operativo si ritiene opportuno in una prima fase verificare la possibilità di
eseguire stime di trasporto solido attraverso la misura dei volumi di materiale
depositato a tergo di opere idrauliche esistenti (traverse, soglie, invasi artificiali).
In corrispondenza dei siti suddetti si dovrà stabilire una rete di punti fissi di coordinate
planoaltimetriche note, a supporto dei rilievi topografici.
Occorre procedere quindi a rilievi dell’alveo e valutare i volumi di deposito prodotti
dagli eventi di piena.
Dove è possibile devono essere eseguite operazioni di disalveo periodiche, precedute
e seguite da accurati rilievi topografici, per creare una sufficiente capacità di
intercettazione del materiale di trasporto.
In una fase successiva all’attività di monitoraggio devono essere definiti, sulla scorta
delle informazioni acquisite, eventuali dispositivi di cattura del materiale di trasporto
per la misura diretta dei volumi movimentati.
In corrispondenza di siti di indagine ubicati su alvei con caratteristiche montane o
lungo i tratti di sbocco nel fondovalle, si può procedere allo studio della dinamica del
trasporto di fondo applicando tecniche di tracciamento con radioisotopi; quantitativi
significativi del materiale di trasporto con pezzatura tipica vengono sottoposti a
marcatura mediante radioisotopi specifici (Au-198, Sc46, Cr-81, Ag-110) e
successivamente rilasciati sulla testata del tratto di alveo in studio.
Dopo ogni evento di piena viene rilevata
la posizione degli elementi radioattivi
mediante sonda a scintillazione, ricostruendo in questo modo i percorsi del materiale
marcato.
A queste informazioni dovranno essere associati i dati di portata e velocità della
corrente, per definire il quadro complessivo dei fenomeni.
35

monitoraggio morfologico e del trasporto solido degli alvei

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