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Venerdi 10/05/2013BlueAP – Bologna città Resiliente

Il rischio idraulico nei bacini minori: analisi di un recente evento di piena

nel torrente Ravone

F. Grazzini (1) , F.Dottori (2)

(1) ARPA-SIMC(2) Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Bologna

con i contributi di A. Spisni, M. DiLorenzo, F. Tomei di ARPA-SIMC


D(eo) O(ptimo) M(aximo)Nell’anno del Signore [A(nno) D(omini)]1676 la devozione privata dedicò con somma umiltà questo piùampio arco assegnato al torrente che sta sotto, fontedi grazia. Trad. Giorgio Sandrolini

La convivenza fra il corso(i) d’acqua e la città inizia da lontano e, come testimoniaquesta lapide, Il corso d’acqua è uno degli elementi di ricchezza della città

I corsi d’acqua di Bologna

Il grande libro dei Canali di Bologna, (Tiziano Costa), 2011


I recenti nubifragi che hanno colpito alcune regioni italiane (Liguria, Toscana) e quelli di minore intensità, ma pur sempre significativi, registrati recentemente in Emilia-Romagna* ci hanno spinto ad interrogarci su quale sia il rischio idraulico della zona pedecollinare -fortemente urbanizzata- di Bologna.

In particolare abbiamo deciso di lavore su un bacino campione, quello del torrente Ravone, che per dimensioni, notizie storiche, punti di osservazione pluviometrici e morfologia sembra molto adatto per questo tipo di studio.

Il corso d’acqua nella nostra epoca: il rischio idraulico

*Lista esemplificativa di alcuni nubifragi rilevanti accaduti in regione:Ceretolo (Casalecchio di Reno) 11/05/2002: 130mm/3hCopparo (FE) 29/05/2010: 92mm/4hSala Baganza (PR) 11/06/2011: 100mm/2hFiorenzuola d’arda (PR) 08/11/2011: 70mm/2hGainago e Colorno(PR) 20/04/2013: 107mm/3h Rontana (Brisighella RA) 22/04/2013: 40mm/1h


bacino torrente Ravone6.97Km2 , 46 frane attive,25 quiescenti interessano il 20% del bacino

bacino torrente Meloncello1.94Km2 , 2 frane attive

BolognaDescrizione del bacino idrografico del Ravone

inizio tratto in alveo

~10Km

Par

te to

talm

ente

natu

rale

fondovalledensamenteurbanizzato

inizio trattotombato

S1

S2

Pluviometri ARPA-SIMC


Tratto tombato composto da diverse sezioni


Grossa frana, causata della abbondanti piogge dell’ inverno-primavera 2013, su un affluente del Ravone che è sta to ostruito


Notizie storiche sulle principali piene del Ravone

12

Precipitazioni osservate il 21/07/1932 (fra le 02 e le 07 del mattino):(fonte annali Servizio Idrografico Regionale - archivio SIMC )

Bologna Università : 82 mmBologna Idrografico: 82.3 mmBologna S. Luca : 134 mm

Questo evento rappresenta il max assoluto fra il 1931 fino ad oggi. Altro evento storico: Il temporale del 16/07/1955 con 53.8mm/1hallagamenti e danni nel quartiere Saragozza

La piena principale della quale si hanno dati strum entali è quella del 1932

“Gravi danni in tutta la parte pedecollinare della città da S. Mamolo al Meloncello.Fango anche in via d’Azeglio. Straripati i torrenti Aposa, Ravone e Meloncello (foto 1) più altri rii con trasporto di alberi e rami e molto fango fino alle mura della città. Allagata una larga parte del quartiere Saragozza incluso il cimitero della Certosa per la fuoriuscita del Rio Meloncello. Situazione di grave pericolo per alcune famiglie in via degli Orbi (ora via Turati)” Il grande libro dei Canali di Bologna, (Tiziano Costa), 2011


Acquisizione dei dettagli topografici e rilievi in ca mpo, adattamento della modellistica, definizione degli scenari meteor ologici e studio

della risposta del bacino

� Evento ordinario (Tr piogge 1-2 anni)Precipitazione rilevante per il bacino ma ancora gestibile dalla rete idrografica. Come evento di riferimento si prende quello del 12/06/2007 quando un forte temporale interessò la zona pedecollinare e centrale di Bologna per 1.5 h.

-Totale evento ordinario 30mm in 2 ore, ripartiti in intervalli di 0.5 h: 13, 10, 4, 3 mm

! Evento straordinario (Tr piogge 30-50anni)Si assume una definizione simile all’evento di Ceretolo del 2002 con picchi di 40mm/0.5h- 40mm in 0.5h sulla serie storica di S.Ruffillo corrispondono ad un tempo di ritorno di 50anni.

-Totale evento straordinario 70 mm in 2 ore, ripartiti in intervalli di 0.5 h: 15, 40, 9, 6 mm

Finora mancavano delle verifiche dirette agli scenari delineati. Il 05/04/2013 si è verificata una importantepiena del bacino la cui analisi fornisce ulteriori conferme rispetto alla affidabilità delle simulazioni modellistichefin qui effettuate.

flusso smaltibile alla tombatura da modello 16-17 m3/sflusso derivante simulazione evento straordinario 35 m3/s !


L’evento del 05/04/2013: Prec. osservate al pluviometro d i San Luca

----25mm/6h25mm/6h25mm/6h25mm/6h----

Tipo evento: precip. uniforme su tutto il bacino con locali rovesciPluviografo Parco Cavaioni: 35mm/12h (21-09), 30mm/6h (00-06), max 6mm/1hPluviometro Bologna S.Luca: 32mm/12h(21-09), 25mm/6h (00-06), max 5.4mm/1h

Ad inizio evento suolo saturo con buon deflusso già presente in alveo. Vegetazione ancora quiesciente


erosioni sponde e danneggiamento manufatti in via di Ravone

VISTA SEZIONE S1, ore 10:20 05/04/2013

Il livello dell’acqua ha toccato la spalletta sxdel ponte


Livello massimo raggiunto05/04/2013, alle ore 6,30, è statorilevato dall’abitante della casa a fianco. A giudicare dallatesitimonianza del sig. Lucchi non era mai stato raggiunto un livellosimile tranne in caso di ostruzionederivante da tronchi

m25,06luce libera scatolare

m4,00rilevato a valle

dell'imbocco circa

m0,40spessore soletta

m2,30altezza

m2,20larghezza

m81,29Quota GPS

estradosso scatolare

~ 2m

VISTA SEZIONE S2

DATI SEZIONE S2


Imbocco tombatura Ravone (Sezione S2), ore 10,30 circa

Livello massimo raggiunto ore 6,30 circa. Circa 30cm sotto la sommità del tunnelFonte Sig. Mario Lucchi, abitante in corrispondenza dell’imbocco, che ha monitorato la piena.


Ravone in via Montenero 05/04/2013

Ore 7,40

Ore 8,15

Rientranza scoperta

Rientranza coperta

Livello massimo presunto ore 6,30 circa


Max livello raggiunto in via dellaGhisiliera


GLI EFFETTI DEL TEMPORALE DEL 05/05/2013

Tipo evento: precipitazione a carattere temporalesco, ditribuzione irregolare

Pluviografo Parco Cavaioni: 33mm/24h, max 23mm/0.5h

Pluviografo S.Luca : 22mm/24h, max 15mm/0.5h

Condizioni di saturazione del suolomedio-alta, vegetazione giàsviluppata


GLI EFFETTI DEL TEMPORALE DEL 05/05/2013

Livello raggiuntoIl 05/05, nel primo

pom

80-90cm

Rilievo del 06/05/2013 ore 17


Per la modellazione degli scenari si è utilizzato un modello idraulico 2D per stimare il deflusso a scala di bacino e nella rete di drenaggio in seguito a precipitazioni intense: Il Modello CA2DIl Modello CA2D

� le equazioni del moto sono definite sui lati di contatto (connessioni fra celle)

2/13/5

,

∆−

=x

HH

n

bhQ jim

ji

( )3/10

02

0

, /1 flowflow

jiflow

ji hqtnghx

HHtghq

bQ∆+

∆−

∆−=

� l’equazione di continuità è definita sugli elementi

� Integrazione nel tempo esplicita (calcolo delle portate seguito dall’aggiornamento dei volumi)

formula diffusiva (supendenze ripide)

formula semi -inerziale(su pendenze lievi)

∑=

∆+ ⋅∆=∆m

jjitti QtV

1,,

Schema a volumi finiti (area di studio schematizzata da una griglia di elementi poligonali delle celle)


Simulazione evento 5 aprile 2013:Simulazione evento 5 aprile 2013:parametri del modelloparametri del modello

� pioggia uniforme su tutto il bacino

� invaso superficiale e infiltrazione assenti (bacino in condizioni disaturazione per le abbondanti piogge)

� coefficienti di scabrezza (Manning) da letteratura:

� alveo e impluvi: 0.1 m1/3s� versanti: 0.20 m1/3s

� Simulazione ietogramma osservato alla stazione di Bologna San Luca dalle 01 alle 07 del 5/4/2013

� Il picco di portata (circa 2m) è stato osservato alle 6:30

1


Risultati simulazione eventoRisultati simulazione evento

ponte

Ore 03:30

tombatura

� Il picco di livello alla tombatura èparagonabile ai valori osservati (15% disottostima)

� Il picco è raggiunto intorno alle 4:30 (quello osservato è stato alle 6:30)

� Tempo di corrivazione simulato: circa 90 minuti (confrontando i picchi di pioggia e portata)


Discussione sui risultatiDiscussione sui risultati

Il tempo di corrivazione osservato è piuttosto elevato considerando le dimensioni limitate del bacino�Osservazioni visuali non molto accurate?

�Possibile influenza di ostruzioni nell’alveo che ritardano il deflusso

�Laminazione nelle aree pianeggianti lungo il tratto naturale del Ravone�Approssimazioni nella riproduzione dell’alveo e degli impluvi principali (briglie assenti, pendenze di fondo ancora da rilevare in dettaglio)

Per uno studio più approfondito servono osservazioni degli afflussi-deflussi in diversi eventi (� misure di livello e portata)

1


Simulazione evento straordinario:Simulazione evento straordinario:parametri del modelloparametri del modello

� pioggia uniforme su tutto il bacino

� Ritenzione (per intercettazione delle piante, formazione di pozzanghere, infiltrazionein terreno secco…) pari a 20 mm

� coefficienti di scabrezza

(calibrati sull’evento del 5 aprile):

� alveo e impluvi: 0.1 m1/3s� versanti: 0.2 m1/3s

2


Risultati evento straordinarioRisultati evento straordinario

Dopo 30 min

tombatura

� portate in aumento ma ancora gestibili dalla tombatura



Dopo 60 min

� livelli ancora in aumento con chiusura luce tombatura.

� livelli attorno a 0.5 metri nelle aree depresse prossime a via Saragozza dovute alla mancanza di simulazione fognatura (prob. irrealistiche)

tombatura



Dopo 90 min

� la depressione della tombatura si colma e l’acqua seguendo via di Ravone e via Felice Battaglia raggiunge via Saragozza accumulandosi con altezze fino a 1.5 metri nelle aree depresse.� picco di portata nel Ravone alla tombatura (più di 35 m3/s)

tombatura



Dopo 120 min

� l’acqua inizia a defluire dalle zone più a monte ma le altezze d’acqua crescono ulteriormente vicino a via Saragozza (effetto di sbarramento dovuto ai portici)

tombatura



Dopo 150 min

� l’acqua si ritira lentamente lungo via Saragozza

tombatura


-Le abbondanti piogge invernali-primaverili(prossime al 90° percentile) hannoreso palese la criticità idrologica latente di questo torrente che scorre, nelsuo tratto terminale, in un territorio densamente urbanizzato.

-Data la saturazione dei suoli, le piogge moderate cadute fra il 04 e il 05/04 hanno determinato una notevolissima piena del torrente con livelli di pocoinferiori alla massima capacità di smaltimento (evento ordinario), inoltre sisono osservati numerose frane anche per la mancanza di regimazione delle acquesup.

-La simulazione dell’evento del 5 aprile riproduce piuttosto fedelmente i livellidesunti da osservazioni soggettive. Questo conferma, tenuto conto delle dovutelimitazioni, la bontà della modellazione di questo bacino.

-La simulazione dello scenario pluviometrico straordinario (Tr 30-50 anni) mostrail sottodimensionamento della tombatura per questo tipo di evento. Il volume in afflusso (>30m3/s) non riesce ad essere smaltito con conseguente allagamento del fondovalle.

-Gli scenari di cambiamento climatico confermano per la nostra regione un aumentodella variabilità con lunghi periodi caldi e secchi in estate e allo stesso tempo un aumento delle piogge intense autunno-inverno (diminuzione Tr). Aumentofenomeni di dissesto in futuro ?

Considerazioni principali:


� Installazione di altra strumentazione. Ad esempio un idrometro per la misura in continuo delle portate (sezione S1)

� Uso delle osservazioni di afflusso-deflusso per la calibrazione del modello (scabrezze, infiltrazione, invaso…)

� Simulazioni più dettagliate: effetto di ostruzioni, opere idrauliche presenti o future (?)

Una volta calibrato, questo modello può diventare un valido strumento per lo studio del rischio idraulico

nei piccoli bacini in regione

Attività proposte:

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