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Autorità di Bacino del Fiume AdigeWorkshop 04: il bilancio idrico

Verona, 18 marzo 2008

FIUME ADIGEprimi risultati di un modello per

l'analisi del bilancio di sedimenti a scala di bacino

G. Di Silvio, Università di Padova

M. Nones, Università di Padova

L. Guarino, Autorità di Bacino del Fiume Adige

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FIUME ADIGE

Bolzano

Verona

Trento

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Tratto pensile del fiume a sud di Verona

EVOLUZIONE RECENTE: prima degli anni ‘50

tratto pensile dell’Adige ad Albaredo d’Adige (Vr)

4

Espansione della foce verso il mare, con il progressivo aumento della superficie dell’Isoladel Bacucco (Isola Verde)

EVOLUZIONE RECENTE: prima degli anni ‘50

Cartografia dell’I.G.M.del 1887

Cartografia dell’I.G.M.del 1908

Cartografia dell’I.G.M.del 1918

5

Cartografia dell’I.G.M.del 1931

Cartografia dell’I.G.M.del 1944

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Deficit di sedimenti, con conseguente erosione

EVOLUZIONE RECENTE: dopo gli anni ‘50

Confronto fra i rilievi eseguiti nel 1954 e nel 1996

Comune di Villa Bartolomea, km 321,15

7

Retrocessione dell’intero apparato di foce

EVOLUZIONE RECENTE: dopo gli anni ‘50

Confronto fra i rilievi batimetrici eseguiti nel 1968 e nel 1975

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EVOLUZIONE RECENTE: dopo gli anni ‘50

Diminuzione del trasporto solido misurato a Trento e Boara Pisani

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CAUSE PLAUSIBILMENTE ADDOTTE

Azione di trattenuta dei sedimenti ad opera dei serbatoi idroelettrici(31 bacini artificiali, con invaso totale pari a 571 milioni di m3)

Modificazione della curva di durata delle portate liquide, a causa dell’utilizzazioneidroelettrica (specialmente nel tratto pedemontano)

Riduzione dei deflussi liquidi, provocata dall’aumento delle derivazione a scopo irriguo( specialmente nel tratto di pianura)

Modificazione della vegetazione fluviale nelle isole e nelle golene

Diminuzione del sedimento presente nel fiume, a causa dell’aumento delle estrazioni disabbia e ghiaia nelle cave poste in alveo

Diminuzione dell’apporto solido dalle pendici montane, anche a causa del diverso usodel suolo (opere anti-erosione e di consolidamento dei versanti)

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COMPLESSITA’ SPAZIO-TEMPORALE

Origine del disturbo in data e luoghidiversi

Propagazione del disturbo lungo larete fluviale

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MODELLAZIONE IDRO-MORFODINAMICA

Simulazione dell’evoluzione del profilo e della composizione dell’alveo

- sull’intera rete (varie centinaia di chilometri)

- per durate storiche (vari decenni)

(la propagazione delle perturbazioni di tipo morfologico è assai lenta)

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MODELLOMORFODINAMICO

1-D

De St. Venant

Exner

Hirano

Chézy

Engelund-Hansen

Egiazaroff

iiqi

P

nm

i dBIQT

s

ii

ii d

d

(1) EQUAZIONE DI CONTINUITA'

(2) EQUAZIONE DELL’ENERGIA(O DELLA QUANTITA' DI MOTO)

(3) BILANCIO DEI SEDIMENTI LUNGO LA CORRENTE

(4) BILANCIO DEI SEDIMENTI NELLO STRATO DI MESCOLAMENTO

(5) RESISTENZA IDRAULICA

(6) PORTATA SOLIDA DELLA CLASSE i-esima

(7) COEFFICIENTE DI ESPOSIZIONE / NASCONDIMENTO

fIHBHQ

tzB

xT

tB iii

tzB

xTN

i

i

1

Gauckler-Strickler

0tA

xQ

JxU

gAgQzH

x1

2 22

fhs IRBHKQ3/2

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SEMPLIFICAZIONI NECESSARIE

• Per utilizzare dati topografici aggregati (rilievi di dettaglio solo in parte disponibili)

Per abbattere i tempi di calcolo (passi spaziali e temporali più lunghi)

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SEMPLIFICAZIONE DELLE EQUAZIONI DEL MOTO DELL’ACQUA (De St. Venant)

lww qcsQc

tQ

xzIJ fMoto mediamente uniforme

lqsQ

Propagazione istantanea

Onda cinematica

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VALIDITA’ DELL’IPOTESI DI MOTO UNIFORME

Distanza tra le sezioni funzione del numero di Froude (scatola morfologica) (Ronco et al., 2007)

amm

x4

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25Fr

Er [%

]

1.50

/H=5·102 /H=1·103 /H=5·103 /H=1·104

/H=5·104 /H=1·105 /H=5·105 /H=1·106

Erro

rere

lativo

[%]

Numero di Froude

errore ammissibile (es. 20 %)

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EQUAZIONE DEL TRASPORTO SOLIDO VALIDA PER MOTO QUASI UNIFORME

N

iiiq

ip

nf

m

s dBIQ

Q1

tmmp

nf

N

iqi

iiss eQB

Id

dtQT1

qeq

p

meq

nfs

s dBQITQ

portata solida

trasporto solido totale

portata solida annua

diametro equivalente

q

N

i

qsii

sN

iii

eq

d

dd

1

1

1

coef. di esposizione / nascondimento sN

iii

s

i

d

di

1

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Bolzano

Verona

Albaredo d'AdigePorto

Fossone

Resia

Trento

Boara Pisani

S=12000 km2

L=300 km nel bacino

L=410 km complessivi

ortofoto in Alto Adige (1996)

rilievo batimetrico a valle di Merano (1954)

DATI GEOMETRICI DISPONIBILI

DTM del bacino idrografico (1996)

DTM del bacino idrografico (1996)

rilievo batimetrico di tutto il fiume (1996)

modello Hec-Ras a valle di Trento (1996)

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Verona

PortoFossone

Resia

Pass

irio

Noce

Isarc

o

Avisio

Chi

ampo

Trento

Boara Pisani

portate liquide del fiume Adigemisurate a:Ponte Adige (1977-2007)Bronzolo (1957-2007)

Trento (S. Lorenzo) (1923-2008)Boara Pisani (1923-2005)

portate liquide degli affluentimisurate a:Moos (Passirio) (1953-1963)Saltusio (Passirio) (1993-2007)

Isarco (Bolzano Sud) (2003-2008)

Le portate di Avisio e Chiampo sono state stimate in base alla superficie del loro bacino imbrifero

Albaredo d'Adige

Bolzano

Mezzolombardo (Noce) (1986-2008)

IDROLOGIA

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Marlengo

Merano

Cortina d'Adige

Salorno

Zevio

GRANULOMETRIA

suddivisione in:10 classi granulometriche

4 stazioni di campionamento in Alto-Adige

1 stazione di campionamento in Veneto

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TARATURA DELLA FORMULA DI TRASPORTO

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),(),( ttxStxSS

),(),(' txSTtxSSS

TTS ''

OMOGENEIZZAZIONE DEI DATI DISPONIBILI:“Macchina del Tempo”

1954 1996 2142

T=146 anniT

N

tzTtzN

i 1

2)()(scarto quadratico medio

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PRIMA IPOTESI DI TARATURA DELLA FORMULA DI TRASPORTO

m = 1,93

= 4,03s = 0,80

TRENTO

tratto pedemontano

(Gauckler – Strickler)

m = 1,39

= 0,06s = 0,20

BOARA PISANI

tratto di pianura

(Chèzy)Deq = 36,69 mm

?Deq = 0,37 mm

?

m=1,93 m=1,39

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CONCLUSIONI

Validità dell’ipotesi di moto uniforme in relazione alle dimensioni della “scatola morfologica”

Necessità di affinamento delle conoscenze granulometriche

Necessità di nuove misure e/o attente analisi di sensibilità del trasporto solido totale

Necessità di estendere il modello all’intera rete idrografica