GEOLOGIA APPLICATA Studio Associato Dott. Lorenzo Cadrobbi Dott. Michele Nobile Dott. Stefano Paternoster Dott. Claudio Valle SOLAGNAS.R.L. SOCIETA’ ENERGETICAELETTRICAANTERMONTS.R.L. RECA3 s.r.l. REALIZZAZIONEDISTRUTTURARICETTIVAINAREACON DESTINAZIONEURBANISTICA “CAMPEGGIE/OAREEDI SOSTAATTREZZATEPERAUTOCARAVAN” INLOC. ALBA DICANAZEI(TN) STUDIODICOMPATIBILITA’ (Art.18NdAdelPUP) REL.4077/22 CV/ maggio2022 “Questo documento non potrà essere copiato, riprodotto o pubblicato in tutto oin parte senza il consenso scritto dello Studio “GEOLOGIA APPLICATA” (legge 22 aprile1941 nr. 633, art. 2575 esegg. c.c.) 38016 Mezzocorona (TN) – Via del Teroldego, 1 –Tel. 0461/605904 – Fax 0461/606500 – E-mail: info@geologiaapplicata.it -C.F. eP.IVA01460020233 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Indice 1 OGGETTO............................................................................................................................3 2 INQUADRAMENTODELLAZONADIINDAGINEECSP ...........................................................4 3 CARATTERISTICHEPRINCIPALIDEL BACINOIMBRIFERO.......................................................6 4 IDROGRAMMIDIPIENA.....................................................................................................18 4.1 Geolitologia, usodel suoloe CN..................................................................................18 4.2 Analisiidrologica.........................................................................................................20 4.2.1 ModellogeomorfologicoAdB-ToolBox ..................................................................20 4.2.2 Datiininput...........................................................................................................21 4.3 Idrogramma liquido.....................................................................................................24 4.4 Idrogramma colata......................................................................................................26 5 ANALISI GEOLOGICA-GEOMORFOLOGICA E VALUTAZIONE SUI VOLUMI SOLIDI MOBILIZZABILI DAL RIOCIAMPAC.....................................................................................................................29 6 MODELLAZIONEIDRAULICABIDIMENSIONALECONFLUMEN2D........................................36 6.1 Fondamenti matematico-numericidel codice Flumen2D.............................................36 6.2 Datidiinputdella modellazione 2D.............................................................................38 6.2.1 Dominiodi calcolo.................................................................................................38 6.2.2 Condizioni al contorno...........................................................................................39 6.2.3 Idrogramma dipiena .............................................................................................39 6.2.4 Parametri numerici................................................................................................39 6.2.5 Parametriidraulici ereologici................................................................................39 6.3 Risultatidella modellazione 2D....................................................................................40 6.3.1 Espansione della colata a0,5ore dall’iniziodell’evento.........................................41 6.3.2 Espansione della colata a1ora dall’iniziodell’evento............................................42 6.3.3 Espansione della colata a2ore dall’iniziodell’evento............................................43 6.3.4 Espansione della colata a3ore dall’iniziodell’evento, piccodiportata..................44 6.3.5 Sezionilongitudinali esezione trasversale.............................................................45 7 INTERVENTOPERLAPROTEZIONEIDRAULICADELL’AREADIINTERESSE............................48 8 PROPOSTADIMAPPATURAPERLACSP.............................................................................52 9 CONCLUSIONI....................................................................................................................55 10 BIBLIOGRAFIA....................................................................................................................57 2 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 1 OGGETTO La presente relazione rappresenta lo studio di compatibilità al pericolo idraulico per la realizzazione, in area destinata a “Campeggi e/o aree di sosta attrezzate per autocaravan”, di una struttura ricettiva coerente con la destinazione urbanistica citata in località Alba di Canazei, nei pressidelle stazionidipartenza della cabinovia Alba –Ciampac edella funivia Alba –ColdeiRossi. L’area oggettodi studiointeressa le seguentiparticelle fondiarie delC.C. Canazei:  p.f. 1344 e1346diproprietàdella SocietàSolagnaS.r.l.;  p.f. 1356 e1357diproprietàdella SocietàEnergetica Elettrica AntermontS.r.l. Attraverso l’analisi geologica stratigrafica e morfoevolutiva del territorio afferente i bacini idrografici interessati, lo studio determinerà l’idrogramma di una colata di detrito con tempo di ritorno bicentenario (Tr=200 anni) e valuterà la propagazione della stessa colata lungo il rio Ciampac fino alla sua immissione nella parte finale del rio Contrin, affluente di sinistra idrografica dell’Avisio. Pertanto, l’analisipermetterà di verificare la compatibilitàidraulica della realizzazione di un campeggio e/o aree di sosta attrezzate per autocaravan: in particolare si valuterà l’opportunità della realizzazione di un’opera di difesa passiva lungola parte finale del rioCiampac. La propagazione della colata di detrito sopra menzionata sarà studiata mediante un modello matematico-numericobidimensionale ai volumifiniti acelle quadrate. 3 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 2 INQUADRAMENTODELLAZONADIINDAGINEECSP L’area oggetto di studio si trova ad Alba di Canazei, in sinistra idrografica della parte terminale del rioContrine del rioCiampac. Rio Ciampac Rio Contrin T.Avisio Areacondestinazione urbanisticaacampeggio PENIA ALBA Figura 2.1:Localizzazionesuortofoto 2015-PATdella zona oggetto diindagineadAlbadiCanazei. Per tale area la Carta di Sintesi della Pericolosità-CSP, entrata in vigore il 02/10/2020, identifica una pericolosità di tipo “APP – da approfondire” (art.18) legata ad una penalità alluvionale torrentizia da approfondire riferita al rioCiampac. Nella parte marginale ad est sono individuate, inoltre, delle fasce di pericolosità “P4 – Elevata”, “P3 – Media” e “P2 – Bassa” per la presenza del rio Contrin poco prima della sua immissione nel torrente Avisio. 4 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 2.2:Estrattodella CSPper lazonaoggetto diindagine. In riferimento alla Carta della pericolosità alluvionale torrentizia, che descrive e classifica le porzioni del territorio interessate dai fenomeni alluvionali legati al reticolo idrografico torrentizio, si segnala la collocazione della zona di studioin area “APP – da approfondire” legata al conoide del rioCiampac esullatoestin area H4, H3e H2per la presenza del rioContrin. Figura 2.3:Estrattodella Cartadellapericolositàtorrentizia perla zona oggettodiindagine. 5 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 3 CARATTERISTICHEPRINCIPALIDELBACINOIMBRIFERO Il bacino imbrifero sotteso dal rio Ciampac e chiuso a quota 1495 m s.l.m. (subito prima dell’immissione nel rio Contrin) presenta una superficie pari a 3,966 kmq e interessa prevalentemente il versante boscatodelCiampac. La delimitazione dello spartiacque del bacino imbrifero afferente alla zona di studio è stata eseguita sulla base del rilievo Lidar 2014 aggiornato con voli 2018, fornito dal Servizio Geologico della PATe caratterizzatoda una risoluzione di0,5 m. Areacondestinazione urbanisticaacampeggio Rio Ciampac Rio Contrin Bacinoimbrifero Rio Ciampac Figura 3.1: Individuazionesu Ortofoto 2015-PATdelbacino idrograficodel rio Ciampac edell’area oggetto distudio. Si riportanoin tabella le caratteristiche principalidelbacinoimbrifero. 6 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Bacino imbrifero delrio Ciampac Area Bacino [km2] 3,966 Altitudine media [m s.l.m.] 2197,31 Altitudine minima [m s.l.m.] 1495,03 Altitudine massima [m s.l.m.] 2715,01 Pendenza media del bacino [%] 71,2 Tabella 3.1:Caratteristicheprincipalidelbacino imbrifero del rio Ciampac chiuso aquota 1495ms.l.m. [m s.l.m.] Figura 3.2:Delimitazionesu ortofoto delbacino delrio Ciampac edell’area oggetto distudio. 7 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Dalpuntodi vista geologicogenerale osserveremoquantosegue. La successione vulcanica del Buffaure è caratterizzata dalla serie vulcanica del M.te Fernazza cui appartengono in serie, a partire dal basso, iniziali lave basaltiche, seguite da lave sottomarine a pillow, arenarie etorbiditi vulcanoclastiche, ialoclastiti ebrecce stratificate inbanchi, conin ultimo gli stessi depositi caotici vulcanoclastici (Caotico Eterogeneo) ben visibili in seno alla Crepa Neigra (sottoriportata in Figura 3.3la carta litologica delBuffaure tratta da Castellarin, Sommavilla, Rossi, Simboli, De Luca del1972). Figura3.3: CartalitostratigraficadelBuffaure. 8 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO I materiali caotici del Buffaure costituirebbero l’intervallo inferiore della locale successione vulcanica costituendosi però in un miscuglio di vulcaniti e di rocce sedimentarie interpretate in passato come accumuli derivanti da una possente attività vulcanica a carattere prevalentemente esplosivo. L’ipotesi più recente e sostenuta da Castellarin, Simboli, Rossi et Al. ascrive la sequenza di tali litotipi ad una genesi gravitativa sottomarina a ciclo eruttivo già avviato e in rapido sviluppo mentre erano più intensi i movimenti lungo faglie sinsedimentarie. Successivamente a questa attività ne subentra un’altra prevalentemente lavica a carattere fessurale con ingenti spessori di lave acuscini ebrecce di cusciniperlopiùdirettamente sovrapposti aiterreni caotici. Nel particolare la conca del Ciampac-Buffaure consente di apprezzare parte delle vicissitudini paleoambientaliinetàladinica. Lazona inesame appartiene ad un’ampiobacino di etàladinica determinatosiinuncontestodi tettonica sinsedimentaria nelquale confluironomaterialilavici epiroclastici aldi sopra della piattaforma carbonatica (Dolomia delSerla) e/odeiterreni werfeniani. Lapresenza di enormi olistoliti all’internodelCaoticoEterogeneo ( Foto 1) viene relazionata alla presenza della tettonica distensiva (faglie dirette) del periodo (Figura 3.4). Foto 1 Sulla conca del Ciampac incombe ad ovest la sagoma della Crepa Neigra (Foto 2) e svetta verso est la dorsale del Collaccio (Foto 3 e Foto 4) con l’evidente ricoprimento laterale da parte dei prodotti effusividelCgl. della Marmolada sullatosud edelCaoticoeterogeneonelle zone dipiede (Foto 5). 9 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 3.4:Da Castellarin,Rossi,Simboli,Sommavilla eDeLuca, 1977. Nell’area di studio dominano pertanto i prodotti lavici e piroclastici ladinici con inglobati i termini carbonaticidella Formazione diContrin. Tutta la cresta morfologica che si sviluppa tra Sella Bruneck e Sasso di Rocca è costituita dalle vulcaniti che si presentano generalmente con aspetto massivo, ancorchè articolate morfologicamente. Proprio in virtùdella matrice eterogenea che le caratterizza, della mancanza di un diffuso setting mesostrutturale (è stato osservato solamente a livello locale) che ponga le basi per una forte localizzazione dell’azione erosiva o per l’innesco di cinematismi, esse sono facile preda degli agenti esogeni che determinano prevalentemente un arrotondamento delle forme senza mai arrivare ad inciderle in modo da determinare presupposti di instabilità a scala significativa. In ogni caso è evidente la propensione alla generazione di prodotti sciolti che si radunano alpiede dei versanti attraversoun’azione lenta ma continua di smantellamentocapillare che tuttavia permette il recupero degli accumulida parte della copertura erbosa. 10 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Foto 2 Foto 3 Testimonianza di questo aspetto è la mancanza di evidenti nicchie di passati distacchi massivi così come di una fascia detritica grossolana al piede dei versanti più ripidi. Solamente verso est e cioè verso Sass Bianc de Roseal e Sass de Roces (Foto 4), proprio in virtù della loro costituzione ibrida carbonatico/conglomeratica vulcanica prevalente, si localizzano al piede alcuni blocchi di 11 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO dimensioni peraltro contenute. Tali caratteristiche risulterebbero coerenti con le morfologie calanchive attuali(Foto5). Foto 4 Foto 5 12 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Scendendo dall’Alpe Ciampac si orla sul lato orografico sinistra il prativo che costituisce i declivi che collegano la cresta che da Sella Bruneck porta alla Crepa Neigra e nell’ambito dei quali sono veramente scarse e ridotte in superficie le forme di denudazione; la sponda orografica destra è senz’altro più ricca di forme con le estese falde detritiche che orlano il piede del Colac’ (Foto 6). La produttività gravitativa di tale fianco è in particolare dettata dalla presenza di un sistema di faglie inverse che a più riprese hanno interessato il Colac’ (Figura 3.5) nel corso dell’evento Valsuganese (tettonica compressiva neoalpina), stesso evento cui vanno relazionati i sovrascorrimenti del Vernel-Marmolada (Figura 3.6) e che costituiscono le fonti di alimentazione dei grandi conoidi che colmano la valle di Contrin (vedasi Figura 3.7). A questi si associano gli effetti di un’importante struttura NS che taglia il piede del versante e che è accompagnata da un’estesa fascia cataclastica e correlata falda detritica (Foto 7). Nell’estratto della Carta Geologica vengono ben cartografate le strutture morfologiche quaternarie cui afferiscono tali depositi. La conca del Ciampac, che si apre tra le due spalle orografiche, trova a ricoprimento delle vulcanoclastiti del Fernazza depositi morenici di età diverse con gli ultimi episodi stadiali che orlano il piede meridionale del Colac’ (Foto 3). La conca più ribassata che ospita il bacino artificiale vede la coalescenza tra depositi di versante (falde detritiche) e prodotti colluviali provenienti dal dilavamento sia delle vulcanoclastiti che daidepositiglacialidella Piana soprastante. Foto 6 13 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 3.5 Figura 3.6:da Carminati-Doglioni, 2008. 14 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 3.7:Estrattodella CartaGeologica Progetto CARGdella Provincia diTrento. Foto 7 15 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Superata la soglia rocciosa si assiste ad un rapido aumento dei gradienti clivometrici che con un alternarsi di piccole scarpate rocciose e locali rotture di pendenza sedi di relitti di depositi morenici ivi alloggiati digrada fino alla base del versante laddove, con continuità dai piedi settentrionali del Colac’, affiora la serie triassica ivi rappresentata dai litotipi calcareo-marnosoarenaceidelWerfen( Foto 8). Foto 8 Per quanto concerne la Valle del Contrin gli aspetti strutturali sono ancora più improntati e quindi le coperture quaternarie occupano un posto rilevante nel condizionamento della morfologia avendo determinato una sorta di livellamento del solco vallivo soprattutto nella zona che precede il salto di quota che raccorda la Valle sospesa al fondovalle dell’Avisio. In questo ambito lo sbarramento è stato determinato da una grande frana postglaciale (Foto 9) che ha interessato il fianco orientale del Colac’ e che ha permesso il sovraalluvionamento di tutta la parte più a monte dando luogo a messa in posto di depositi alluvionali per spessori rilevanti, presentando tutt’oggi uncerto carattere di attivitàpertrasportosolidofin sulfondovalle (Foto10). Nel successivo capitolo 5 vengono riportate le considerazioni applicative che supportano le analisi idrauliche attraversouna stima dei volumidi materiale scioltomobilizzabile. 16 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Foto 9 Foto 10 17 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 4 IDROGRAMMIDIPIENA In generale la modellazione idrologica ha per obiettivo la determinazione dell’onda di piena di progetto per un tempo di ritorno di 200 anni, come previsto dal Piano Generale di Utilizzazione delle Acque Pubbliche-PGUAP[2]. Le onde di piena rappresentano una delle condizioni al contorno dei modelli idrodinamici a moto vario che solitamente vengono utilizzati per la delimitazione delle aree di esondazione; nel caso specifico sono demandate a determinare un’eventuale colata, fenomeno che potrebbe manifestarsiin occasione di eventipluviometrici estremi. 4.1 Geolitologia, uso del suolo eCN Le carte della litologia edell’usodel suolodel bacinoidrografico permettono didefinire la capacità drenante del sistema suolo-soprassuolo e di procedere contestualmente alla determinazione dello ietogramma efficace ai fini del deflusso superficiale. La suddivisione delle piogge viene effettuata attraverso il metodo SCS valutando il valore del parametro Curve Number (CN), indicatore dell’attitudine del complessosuolo-soprassuoloa produrre deflussosuperficiale. La carta dell’uso del suolo permette di caratterizzare la capacità di deflusso del soprassuolo, mentre la carta della permeabilità è rappresentativa del substrato geolitologico, che è dotato di una permeabilità primaria, collegata alle caratteristiche intrinseche della roccia, e di una permeabilità secondaria, rappresentativa dello stato di fratturazione. Le caratteristiche di permeabilità vengono sintetizzate in un unico indice che deriva dalla riclassificazione della carta geolitologica in quattrogruppiidrologici: A. Permeabilità alta, bassa capacità di deflusso, suoli con elevata infiltrabilità anche se completamente saturi, conducibilità idraulica alta (rocce calcaree fossilifere organogene molto fratturate, depositi alluvionali, falde econididetrito, tufiincoerenti, ceneri); B. Permeabilità medio-alta, suoli con moderata infiltrabilità se saturi, tessitura medio grossolana, conducibilità idraulica media (morene, coltri eluviali e colluviali, sabbie conglomerati e sabbioni cementati, rocce ingenere moltofratturate); C. Permeabilità medio-bassa, suoli con bassa infiltrabilità se saturi, tessitura medio fine, conducibilità idraulica bassa (rocce sedimentarie compatte, rocce dolomitiche compatte, rocce calcaree compatte, rocce fratturate); D. Permeabilità bassa, alta capacità di deflusso, suoli con ridottissima infiltrabilità se saturi, suoli ricchi di argilla rigonfiante, conducibilità idraulica estremamente bassa (rocce eruttive intrusive emagmatiche, rocce argillose, rocce metamorfiche). 18 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO CN CLASSEDIPERMEABILITÀ A B C D USODELSUOLO Fustaiadensadiconifere 18 27 40 50 Fustaiaradadiconifere 23 32 50 55 Ceduoscadente 35 45 58 68 Lariceti,cembreteelarici-cembrete 40 48 63 75 Pascolinudioarborati 37 50 68 75 Pratiecoltureagrarie 41 47 65 76 Improduttivonudo 45 55 70 80 Areeurbanizzate 80 85 90 95 Rupiboscate 40 50 65 75 Arbustetiemughete 38 45 60 70 Boscodilatifoglie 25 36 50 55 PinetediPinosilvestree/oPinonero 38 49 64 73 Pistedasci 50 65 75 80 Zoneincendiate 70 75 80 88 Laghiecorsid'acqua 99 99 99 99 Paludiezoneumide 90 90 90 90 Ghiacciai 95 95 95 95 Tabella 4.1:Parametro CNin funzionedell’uso delsuolo edellapermeabilità. Figura 4.1: CartadelCurveNumberperl’areadelbacino imbrifero in esame. 19 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 4.2 Analisiidrologica L’analisiidrologica ha perobiettivola definizione dell’onda dipiena diprogettoper Tr 200anni. 4.2.1 Modello geomorfologico AdB-ToolBox1 Il calcolo della portata al colmo è stato effettuato per mezzo di un modello afflussi-deflussi denominato AdB-ToolBox realizzato a cura del Ministero dell’Ambiente. L’estensione Analisi Idrologiche, compresa nel software, consente il calcolo delle portate di progetto su specifiche sezioni della rete idrografica. Si riportano di seguito alcune indicazioni presenti nel manuale d’uso [5][2]. Il modello adottato propone un’applicazione distribuita dell’approccio geomorfologico combinando le equazioni del Soil Conservation Service per il calcolo della pioggia efficace, il metodo cinematico per la propagazione del deflusso superficiale alla sezione di chiusura e un serbatoio lineare per la simulazione del deflusso di base. Sitratta di un approccio consolidato nella letteratura tecnica e nella pratica operativa le cui potenzialità nei settori della pianificazione territoriale e della progettazione di interventi di difesa idraulica sono note. È tuttavia opportuno evidenziarne alcuni limiti applicativi allo scopo di non incorrere in errate interpretazioni dei risultati forniti dallo strumento stesso. Lo schema modellistico adottato è di tipo semplificato ed è indirizzato a cogliere in modo concettuale i processi ritenuti più importanti nel determinare la risposta idrologica di piena di un bacino idrografico montano. Si ritiene che una superficie di 200250 km2 costituisca il limite superiore per l’applicazione del modello. Nei limiti di estensione territoriale indicati, risultati soddisfacenti possono essere ottenuti avendo a disposizione solo i seguentilivelliinformativi:  il modello digitale del terreno per definire la direzione di deflusso, l’area contribuente, il reticoloidrografico;  la carta delCN;  i parametri cinematici della propagazione dell’onda di piena ossia la velocità media sul versante enel canale, di norma rispettivamente prossimi a0.02m/s e2m/s;  iparametri a e n della curva dipossibilitàpluviometrica. È evidente, peraltro, che la qualità di tali livelli informativi costituisce un presupposto in grado di influenzare direttamente i risultati della simulazione idrologica. Un elevato standard qualitativo dei dati di input è conseguibile con idonee procedure di validazione, ma esso tuttavia non garantisce da solo la validità dei risultati della simulazione stessa. A tale obiettivo si può pervenire solo attraverso una fase di taratura e validazione dei parametri del modello da condurre sulla base 1AdB-ToolBox(versione1.8)conEstensioneANALISIIDROLOGICHE(AI)-Ministerodell’AmbienteedellaTuteladel TerritorioedelMareDirezioneGeneraleperlaDifesadelSuolo. 20 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO di riscontri di natura oggettiva principalmente costituiti da registrazioni idrometriche di eventi di piena realmente accaduti. Tale fase non può che essere messa in atto dagli utenti con specifico riferimento all’area di indagine e utilizzando preferibilmente i quantili derivati da procedure di regionalizzazione statistica dell’informazione idrometrica. Di qualche aiuto può risultare anche la simulazione di alcuni singoli eventi di piena registrati utilizzando una delle opzioni previste dal modello. 4.2.2 Datiin input Perle simulazioni effettuate nel corsodelpresente studio, idatiininput utilizzatisonoi seguenti. Il modello digitale del terreno (DTM) è un raster ottenuto dal rilievo LIDAR della Provincia Autonoma di Trento nel 2014 (aggiornato con voli 2018) caratterizzato da una risoluzione di 0,5 m e ricampionato a risoluzione 1 m per rendere meno pesanti le elaborazioni successive. L’operazione preliminare è stata quella di “depittare” il DTM con un algoritmo presente in AdB- ToolBox eliminando così le aree concave; fatto ciò, è stato possibile creare gli altri raster per il modello afflussi-deflussi denominati UPSLOPE e FLOWDIR che sono rispettivamente la carta delle aree cumulate ela carta delle direzionididrenaggio. La carta del Curve Number è ottenuta rasterizzando, con la medesima risoluzione di 1 m, la cartografia provinciale in formato shapefile della geologia e dell’uso del suolo;il file da utilizzare in AdB-ToolBox èdenominatoCN. La scelta dei parametri cinematici (nel software indicati come “parametri avanzati”) è stata guidata dalla calibrazione dei parametri cinematici del modello afflussi-deflussi effettuata dalla Provincia Autonoma di Trento nel 2003 [1]. Il modello richiede anche altri due parametri che rivestono un peso importante nella definizione dell’idrogramma di progetto per bacini di notevole estensione:“ ARF ”e“parametrogeomorfologico C”. La variabilità spazio-temporale della precipitazione a scala di bacino è messa in conto tramite il coefficiente di riduzione dell’area (Area Reduction Factor, ARF ). In mancanza di informazioni specifiche derivate da approfondimenti a scala locale, si fa riferimento alla funzione di riduzione dei nubifragi ricavata da Moisello e Papiri (1986). In tale relazione empirica il fattore di riduzione (inteso come rapporto tra l’altezza di pioggia media, relativa ad una data area A, e l’altezza di pioggia puntuale rappresentativa del bacino) risulta dipendente sia dall’area A che dalla durata della precipitazione d ,secondola relazione: 0.235  0.242 0.6 exp  0.643  A  ARF  1 exp  2.472  A  d  Dove l’area èespressainkm2,la durata in ore, econ 5≤ A≤800km2e 15'≤d ≤12h. Il Fattore geomorfologico C è un fattore di riduzione delle precipitazioni per grandi bacini, tale riduzione può inglobare fenomeni come l’effetto di laminazione dell’onda di piena e aspetti morfologici come la presenza di aree aldi sopra di una certa quota (zerotermico) che acausa della 21 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO temperatura non contribuiscono come le altre al deflusso superficiale. Le precipitazioni sono quindi moltiplicate per un fattore ( xatt ), dipendente dalla sola area del bacino A e applicato solo se l’area supera la soglia Ath : x  1 C A A  att th Dove C èun parametro che assume valori normalmente compresitra 0.0008e 0.0013. Per gli altri parametri per i quali non esistono in letteratura indicazioni specifiche, si sono mantenutii valorididefault suggeritidal software. I parametri scelti per il bacino imbrifero in esame, riportati nella Tabella 4.2, sono in linea con quantosuggeritoin[1]. La classe AMC scelta èla 3, mentre loietogramma in inputè statosceltodi forma triangolare inquantotende amassimizzareil valore alpiccodella piena. Velocitàcaratteristicadiversante 0,05ms-1 Velocitàcaratteristicadireticolo 2,0ms-1 Valoredisogliaperl’areadrenata(min–max) 0,00-0,01km2 Formadelloietogramma Triangolare ClasseAMC 3.0 Stepoutputdell’idrogramma 5min Tabella 4.2:Parametri cinematiciutilizzatiperl’analisiidrologica delbacino imbrifero in esame. I valori delle curve di possibilità pluviometrica sono stati forniti dalla Provincia Autonoma di Trento -Dipartimento Protezione Civile e Infrastrutture -Servizio Prevenzione Rischi -Ufficio Previsioni e Pianificazione sotto forma di file raster. Si tratta di tre file raster (a1, n, CV ) che coprono la superficie dei bacini imbriferi esaminati ciascuno dei quali descrive la distribuzione spaziale di un singolo parametro. Il modello scala-invariante utilizzato è quello diGumbel ela linea segnalatrice diprobabilitàpluviometrica èdescritta dalla seguente equazione:  CV  6  n  T  hT d a1   1   yT    d con yT  ln ln    T  1  con hT d valore di precipitazione caratterizzato da un tempo di ritorno T per una durata di pioggia d, n, CV e a1 parametri stimati come di seguito riportato,  numero di Eulero pari a 0,5772157. I valori dei parametri n, CV e a1 sono stati stimati sulla base dei dati delle altezze di pioggia massime annuali di durata compresa nell’intervallo 1-24 ore. I valori dei parametri n ed a1 sono determinati tramite regressione lineare dei logaritmi delle medie campionarie delle altezze di pioggia massime annuali relative alle diverse durate rispetto ai logaritmi delle corrispondenti durate. Il valore del coefficiente di variazione globale CV è calcolato come media dei quadrati dei 22 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO coefficientidi variazione calcolatiperi massimi annuali relativi alle durate comprese fra 1e 24 ore. Per quanto riguarda gli scrosci, l’esponente di scala n si può ritenere costante sull’intero territorio trentino, convalore pari a0,366. Le procedure di analisi sono state applicate sulla base dei valori massimi annuali di precipitazione di breve durata registrati tra il 1923 ed il 2009 in 62 stazioni pluviografiche ubicate nel territorio provinciale. Dette 62 stazioni sono quelle caratterizzate da numerosità campionaria almeno pari a 15 anni per tutte le durate comprese nell’intervallo 1h-24h. Per quanto riguarda il problema di estrapolazione spaziale delle linee segnalatrici, al fine di rendere più affidabile tale valutazione nelle zone “di bordo” prossime ai confini amministrativi provinciali sono stati utilizzati dati di precipitazione massima annuale relativi a diverse stazioni ubicate in province limitrofe (Brescia, Bolzano, Belluno e Vicenza). I valori di pioggia di progetto utilizzati per il calcolo delle curve di possibilitàpluviometrica sonoindicatiinTabella 4.3. Tr[anni] Tempo[h] 2 5 10 20 30 50 100 200 0,25 13.0 16.7 19.1 21.4 22.8 24.5 26.7 29.0 0,50 16.8 21.5 24.6 27.6 29.4 31.5 34.5 37.4 0,75 19.4 24.9 28.6 32.1 34.1 36.6 40.0 43.3 1,00 21.6 27.7 31.7 35.6 37.9 40.6 44.4 48.2 2,00 28.5 36.6 41.9 47.1 50.0 53.7 58.7 63.6 3,00 33.6 43.1 49.4 55.4 58.9 63.2 69.1 74.9 4,00 37.7 48.4 55.4 62.2 66.1 71.0 77.5 84.1 5,00 41.2 52.9 60.6 68.0 72.3 77.6 84.8 92.0 6,00 44.4 56.9 65.2 73.2 77.8 83.5 91.2 98.9 7,00 47.2 60.5 69.4 77.9 82.7 88.8 97.1 105.3 8,00 49.8 63.9 73.2 82.2 87.3 93.7 102.4 111.1 9,00 52.2 67.0 76.8 86.1 91.5 98.3 107.4 116.5 10,00 54.5 69.9 80.1 89.9 95.5 102.5 112.0 121.5 11,00 56.6 72.6 83.2 93.4 99.2 106.5 116.4 126.2 12,00 58.6 75.2 86.2 96.7 102.8 110.3 120.6 130.7 13,00 60.5 77.7 89.0 99.9 106.1 113.9 124.5 135.0 14,00 62.4 80.0 91.7 102.9 109.3 117.4 128.3 139.1 15,00 64.1 82.3 94.3 105.8 112.4 120.7 131.9 143.0 16,00 65.8 84.4 96.7 108.6 115.4 123.9 135.3 146.8 17,00 67.4 86.5 99.1 111.2 118.2 126.9 138.7 150.4 18,00 69.0 88.5 101.4 113.8 121.0 129.9 141.9 153.9 19,00 70.5 90.4 103.7 116.3 123.6 132.7 145.0 157.2 20,00 72.0 92.3 105.8 118.7 126.2 135.5 148.0 160.5 21,00 73.4 94.2 107.9 121.1 128.7 138.2 151.0 163.7 22,00 74.8 95.9 109.9 123.4 131.1 140.8 153.8 166.8 23,00 76.1 97.7 111.9 125.6 133.5 143.3 156.6 169.8 23 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 24,00 77.4 99.4 113.9 127.8 135.8 145.8 159.3 172.7 Tabella 4.3:Altezzadipioggiadiprogetto[mm]pervaritempidi ritorno perilbacino in esame. Con questi valori di altezza di pioggia si ricavano le curve di possibilità pluviometrica illustrate in Figura 4.2, che corrispondonoai valoridi a edn indicatiin Tabella 4.4. Tempodiritorno [anni] a n(<1h) n(>1h) 200 48,155 0,366 0,402 Tabella 4.4:Valoridi aendella curva dipossibilitàpluviometrica perilbacino in esameperun tempo diritorno di 200 anni. Precipitazioni[mm] 200.0 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 2 5 10 20 30 50 100 200 300 Durata[h] Figura 4.2:Lineedipossibilitàpluviometricaperilbacino idrografico in esamechiuso aquota 1495 ms.l.m. 4.3 Idrogramma liquido Il codice AdB-ToolBox ha permesso di valutare l’idrogramma liquido di piena con Tr 200 anni per il bacinoesaminatoe di stimare la portata alpicco. BacinorioCiampac Tr200anni Portataalpicco[m3/s] 12,24 Tabella 4.5:Portatateoricaalcolmo dellapienaperun tempodi ritornodi200anniperilbacino in esamechiuso a quota 1495ms.l.m. 24 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Loietogramma diprogettoe l’idrogramma dipiena perilbacinoimbriferoanalizzatosonoriportati nelle figure che seguono. Preme precisare che l’idrogramma sotto riportato è l’idrogramma liquido, cioè non comprendente un’eventuale presenza di trasporto solido che sarà invece computata nelparagrafo4.4. Precipitazione[mm] 4.5 4 Totale 3.5 Efficace 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 1 2 3 4Tempo[h] -Ietogramma di progetto utilizzato per la determinazione dell’idrogramma di piena per il bacino ero in esame; Ptot indica lapioggia totale(costante),Pexc la pioggia efficace. Q[m3/s] imbrif14 12 Totale 10 Diretta Base 8 6 4 2 0 0 3 6 9 Tempo[h] 12 Figura 4.3: Tr 200 Figura 4.4: Tr 200 -Idrogramma dipiena per il bacino in esame chiuso a quota 1495 m s.l.m.; Qbas indica il deflusso profondo,Qdir quello superficiale,Qtot queltotalesommadeiprecedenti. 25 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 4.4 Idrogramma colata La conoscenza dell’idrogramma liquido di progetto, rappresentato nel paragrafo precedente, permette di definire, attraverso il metodo volumetrico, l’idrogramma della colata; ne segue la necessità di definire il sedimentogramma della colata, ossia l’andamento della concentrazione volumetrica del sedimentonel corsodell’evento. Le colate come quella in esame sono fenomeni di piena caratterizzati da una concentrazione volumetrica del sedimento superiore al 15%. Nella letteratura scientifica esistono diverse modalità di classificazione del fenomeno, che si possono ricondurre alle proprietà della matrice fluida – concentrazione volumetrica del sedimento e concentrazione di materiale fine coesivo [6]. Basse concentrazioni danno luogo a mud flood caratterizzato da elevate velocità di propagazione del fronte, mentre concentrazioni elevate (C>0,45) danno luogo a colate di fango o granulari in presenza rispettivamente di matrice fluida coesivaonon coesiva. Il sedimentogramma di progetto presenta un picco praticamente coincidente con il picco dell’idrogramma liquido, la concentrazione massima dell’idrogramma è del 18%, mentre la concentrazione minima è pari all’1%. La concentrazione media del picco sedimentogramma è pari all’incirca al16,4%. Secondo il metodovolumetrico, sifa usodella seguente espressione: QC * tot  Ql C *  Cm dove: -C* rappresenta la massima concentrazione di massimoimpaccamentodel materiale costituente l’ammasso(0,65); -Cm rappresenta la concentrazione volumetrica di equilibrio del fronte stazionario della colata in movimento. La simulazione della colata è stata effettuata ipotizzando un evento estremo nell’ipotesi di alimentazione solida continua da monte. Tali ipotesi riguardanti le concentrazioni della colata e le fonti di sedimento saranno affinate successivamente con l’acquisizione di informazioni più dettagliate di natura geologica. Tali dati permetteranno una più precisa simulazione del fenomeno anche in vista del dimensionamento delle opere didifesa. Nella realtà la presenza del bosco che si è sviluppato al di sopra dei depositi presenti sul bacino e sul conoide tende ad inibire l’erosione del versante, limitandone l’alimentazione solida; ciò non toglie che potrebbero verificarsi eventi che in futuro potrebbero cambiare la copertura, a seguito adesempiodi un incendio odi una tempesta analoga alla tempesta Vaia. 26 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Nella figura che segue si mostrano i vari idrogrammi ottenuti con il metodo volumetrico. Dall’integrale delle curve ottenute si stima che il volume complessivo della colata (liquido + solido, curva blu) sia pari a 104500 m3,mentre il volume che ci si attende venga depositatopressola zona di analisi sia pari a circa 20300 m3 (solido, curva blu meno curva azzurra). Ne risulta quindi che la colata di detrito ipotizzata ha un bacino imbrifero di 3,966 km2, e un volume di materiale movimentabile stimatoin20300 m3. Q[m3/s] 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 idrogrammaliquido idrogrammacolata concentrazionedelsedimento 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 012345 Tempo[h] Figura 4.5: Idrogramma liquido, idrogramma della colata esedimentogramma diprogetto per un evento con tempo di ritorno di200anni. Per quanto riguarda i volumi mobilitati dalla simulazione della colata detritica, questi appaiono in linea con quanto risulta da dati storici relativi a bacini presenti nell’area del Triveneto, vedasi Figura 4.6. 27 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Bacinoimbriferoinesame Figura 4.6: confronto fra valutazioni di terreno dei volumi mobilizzabili ed eventi storici documentati nei bacini dell’Italia nordorientale. Viene indicata la posizione del bacino in esame in base all’area dello stesso bacino e del volumemobilizzato. Come già accennato l’ampiezza della zona di ricarica di sedimento è in grado di garantire il volume della colata detritica diprogettostimata, la qualesarà alla base delle simulazioni2D. La tipologia e il meccanismo di colata che si potrebbe verificare è quello classico di franamento dai versanti della zona di distacco con conseguente temporaneo sbarramento dell’alveo del rio. Tale sbarramento induce un accumulo di acqua e detriti a monte e nel momento in cui la spinta dell’acqua vince questo ostacolo si ha l’innesco della colata di acqua mista a sedimento. Si può quindi concludere che la tipologia di colata, i volumi coinvolti e il meccanismo di formazione/alimentazione della stessa sianoda ritenersiplausibiliperl’area di studio. 28 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 5 ANALISIGEOLOGICA-GEOMORFOLOGICAEVALUTAZIONESUIVOLUMI SOLIDIMOBILIZZABILIDALRIOCIAMPAC Nell’ambito di valutazioni di carattere morfologico evolutivo nell’area a valle della confluenza del Rio Ciampac e Rio Contrin l’anno scorso sono statti eseguiti sopralluoghi lungo il bacino del Rio Ciampac con l’intento di valutare le dinamiche di mobilizzazione del sedimento da parte del Rio medesimo. Elementi ricercati erano la presenza di accumuli di detrito o di materiale facilmente asportabile presente in alveo o in prossimità di esso, la presenza di dinamiche geomorfologiche attive significative che possono facilmente raggiungere la sede torrentizia e le evidenze morfologiche sia erosive che deposizionalidi attivitàdirettamente connesse con iltorrente. Dal punto di vista geomorfologico il bacino idrologico esteso per circa 4 km2 risulta caratterizzato da uno sviluppo NE-SW, con marcate differenze tra il versante orientale (dove si eleva la cima del Colac, 2715 m s.l.m.) caratterizzato da forme più aguzze ed estese pareti rocciose e quello occidentale-meridionale, con pendenze più blande e affioramenti rocciosi decisamente meno sviluppati. È riconoscibile un settore centrale semi-pianeggiante a quote elevate che termina approssimativamente presso il Rifugio Ciampac (2170 m s.l.m.), prima di passare al dominio geomorfologico di versante direttamente affacciato sulla Val di Fassa, che raccorda questa porzione più elevata della valle del bacino con la zona della sezione di chiusura, ubicata a circa 1500 m s.l.m. Il Rio Ciampac attualmente non confluisce direttamente nel Torrente Avisio (come invece avveniva in epoche passate ed evidente per la presenza di diversi paleo-solchi erosivi) ma si inserisce nel Rio Contrin, circa 200 m prima che quest’ultimo confluisca nel Torrente Avisio. Il settore deposizionale legato al Rio Ciampac è quindi difficilmente distinguibile da quello legato al RioContrin; se ne sottolinea solamente la limitataestensione inrelazione all’estensione delbacino idrografico. 29 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 5.1: Cartageologicadelbacino idrologico del rio Ciampac. Le mesoforme del bacino riflettono abbastanza bene le differenze geologiche (Figura 5.1). I versanti orientali sono infatti caratterizzati dalla Formazione dello Sciliar (dolomie grigie) mentre quelli meridionali e occidentali dalla Formazione di Fernazza (insieme di prodotti vulcanici e vulcanoclastici); il vallone centrale risulta invece riempito da depositi quaternari, legati sia allo smantellamento dei versanti circostanti (depositi colluviali e gravitativi) che a dinamiche relitte (depositi glaciali legati all’ultimo massimo glaciale). Il versante a valle del Rifugio Ciampac è invece caratterizzato dalla successione sedimentaria triassica, con formazioni miste calcareo-dolomitiche e terrigene (Formazione di Buchenstein, Contrin e Werfen). Nei pressi della sezione di chiusura prevalgonoovviamente depositilegati alle dinamiche torrentizie (Figura 5.2). 30 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 5.2:Modello digitaledelterreno con elementigeomorfologicisignificatividelsettoreprossimo alla sezionedi chiusura. Relativamente alle dinamiche più strettamente d’alveo e discendendo il bacino (Figura 5.3) si nota come tutta la porzione più elevata del bacino idrografico (ovvero quella soprastante i 2000 m di quota circa) non possa contribuire dal punto di vista del materiale solido agli eventi che si sviluppano presso la confluenza. Sui versanti si notano conoidi detritici dovuti a colate detritiche e la disponibilità di materiale sciolto fine è significativa ma l’ampia piana impedisce la connessione tra le sorgentidi sedimentoe il reticoloidrograficoprincipale. A valle di questo ripiano, pur con l’importante intervento di rimodellamento antropico legato alle piste da sci, comincia a delinearsi un alveo torrentizio che convoglia il deflusso superficiale. Dal Colac, a circa 1750 m di quota, confluisce in alveo un altro canale erosivo, che attraversa intubato la pista da sci. Tale solco scorre in corrispondenza di un significativo deposito detritico di origine mista (crolli di singoli blocchi e in massa, colate detritiche); in tale area la disponibilità di sedimentoè sicuramente illimitata, sonochiaramente visibili anche forme di erosione/deposizione legate ad episodi di colata detritica ma la capacità di asportazione del materiale è limitata del flussoidrico. Allontanandosi dalle pareti rocciose impermeabili, parte del flusso liquido si infiltra infatti nel detrito grossolano, portando alla diminuzione del flusso e alla deposizione del materiale solido. Eventi più significativi possono sicuramente andare più lontani, raggiungendo il sottopassaggio presso la pista da sci ma anche in questo caso è probabile che, a causa della ristrettezza del 31 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO passaggio, la maggior parte del materiale solido esca dall’alveo e venga deposta nei pressi della pista da sci. Settoredeposizionale Sezionedichiusura (confluenzanelRioContrin) Area ad alta produttività di sedimento, collegata tramite un solco erosivo che attraversa la pista dasci,alRioCiampac Ripianosuperiore(doveèubicato il RifugioCiampac) Figura 5.3:Vistad’insiemecon dettaglidellaparte inferiore delbacino idrologico delRio Ciampac. Figura 5.4: SX: fotografia della piana superiore. Le dinamiche che si sviluppano lungo i versanti non sono connesse al reticolo idrografico. DX: affluente in destra idrografica del Rio Ciampac, che scorre su un deposito detritico potenziale fontedisedimento. 32 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 5.5: SX: Alveo del Rio Ciampac, con fondo e parzialmente anche sponde in roccia. DX: Settore prossimo alla sezionedichiusura.Deposititorrentizivegetati estabilizzati. Dopo la confluenza, comunque, l’alveo dei Rio Ciampac progressivamente risulta meglio definito, con sponde erosive, scavate in materiale misto sciolto-roccioso, la cui altezza varia da pochi metri ad alcune decine di metri; il fondo alveo risulta talvolta impostato direttamente in roccia. Il sedimento che può arrivare in alveo è quindi soprattutto legato a fenomeni di instabilità (franette superficiali o limitati crolli in massa del substrato roccioso) delle sponde più che a fenomeni di aratura; si segnala comunque che le evidenze geomorfologiche legate all’attività erosiva del torrente sono generalmente sempre modeste. Si arriva infine al nuovo sottoattraversamento della pista da sci, nei pressi della sezione di chiusura; le morfologie deposizionali recenti sono poche e integralmente vegetate conla presenza di alberidi altofusto. In base alle ortofoto e ai sopralluoghi in sito, alle morfologie e ai depositi osservati si ritiene solamente la parte alta del bacino soggetta a fenomeni di colata detritica; ai piedi del Colac, in particolare, si evidenziano diversi conoidi detritici legati a tali dinamiche. La geomorfologia della parte alta della valle impedisce però la connessione diretta tra questi settori ad elevata produttività di sedimento con il reticolo idrografico principale e le dinamiche che si instaurano in alveosonodi alluvione torrentizia. Si può quindi concludere che alla sezione di sbocco, in base a considerazioni di carattere geomorfologico e con l’esclusione di ogni altro metodo di valutazione, è ragionevole attendersi eventidi alluvione torrentizia. 33 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 5.6:Valoriindicatividell’apporto detriticounitario per diversitipidialveitorrentizi(da Hungret al.,1984). Per definire un ordine di grandezza del materiale disponibile e mobilizzabile da parte del Rio Ciampac è stato applicato il metodo speditivo di Hungr et al. (1984) che sulla base di alcuni parametri (pendenza, materiale in alveo, etc.) permette di suddividere gli alvei torrentiziin classi e stimare quindi un apporto detritico medio per metro lineare di alveo (Figura 5.6). Per il Rio Ciampac sono stati individuati 8 tratti omogenei, visibili in Figura 5.7, suddivisi in base all’apporto detritico. Complessivamente si stima quindi che il Rio Ciampac sia in grado di mobilizzare circa 20.000 mc di materiale sciolto. STIMA DEI VOLUMI TOTALI MOBILIZZABILI (considerando l’attivazione simultanea di tutte le sorgenti di sedimento) Nometratto Classidi Hungr Apportodetritico pertratto(mc/m) Lunghezzadeltratto (m) Apportodetriticopertratto(mc) TRATTO 01 C 10 263 2628 TRATTO 02 B 5 545 2727 TRATTO 03 A 2.5 371 927 TRATTO 04 B 5 308 1541 TRATTO 05 C 10 203 2032 TRATTO 06 A 2.5 100 250 TRATTO 07 C 10 532 5320 TRATTO 08 C 10 508 5079 TOTALE 20.504 34 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 5.7:Suddivisionein classi(secondo Hungr)deitrattidi alveo riconoscibilidelRio Ciampac. 35 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6 MODELLAZIONEIDRAULICABIDIMENSIONALECONFLUMEN2D Le simulazioni sono state eseguite tramite il codice di calcolo Flumen2D. Il codice di calcolo Flumen2D permette di valutare fenomeni di propagazione di onde impulsive in alvei a fondo fisso e mobile a concentrazione variabile, ossia con concentrazione funzione delle variabili idrodinamiche. Peril casoin esame siè scelta una modellazione su fondo fisso. 6.1 Fondamenti matematico-numericidel codice Flumen2D Il codice di calcolo Flumen2D permette di valutare fenomeni di propagazione di onde impulsive in alvei a fondo fisso e mobile a concentrazione variabile, ossia con concentrazione funzione delle variabiliidrodinamiche. Leequazionidel modellomatematico, scritte informa conservativa, sono[7], [8]:  F  G  H  S U t xy dove la variabile conservata eiflussi conservativi e nelle direzioni xey, per quanto riguarda ibilancidelle due fasiliquida esolida, sono:     uh (c vh h  z   G        ( c  (c b  1) 1)uvh   2   1)uvh 1) h u 2h  g    (c 1)uh F  2   2 U  h v 2h  g  ( c  ( c 1)vh 2  ch cuh cvh      cz bb ,, mentre ilflussonon conservativo H eiltermine sorgente S sono:   0   0                    x     b zy (c 1)gh   b zx (c 1)gh w S  H    y  w 0 0   dove è la profondità, e sono le componenti della velocità lungo le direzioni ortogonali x e y rispettivamente, è la quota locale del fondo, la concentrazione media sulla verticale, la concentrazione solida dei sedimenti del fondo, and le densità dei sedimenti e dell’acqua, rispettivamente, la densità relativa immersa dei sedimenti, vettore dellosforzotangenziale alfondo. Le condizioni di chiusura relative alla concentrazione e allo sforzo al fondo vengono di seguito descritte. Per quanto riguarda la concentrazione, la formula di chiusura viene derivata dalla formula di trasporto di Meyer-Peter e Müller [9], definendo . Come riportato in 36 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO precedenti lavori, l’equazione che definisce la concentrazione in funzione delle variabili idrodinamiche èla seguente: 2 w c  cb h dove è il modulo della velocità della corrente e è un coefficiente, funzione della densitàdel materiale edallascabrezza delfondo: 8 g  dh1/3  cr 50  1  2  gcb h  w ntd  È possibile anche considerare la propagazione su fondo fisso, in questo caso la concentrazione risulta assimilata ad una variabile trasportata in modo avvettivo e la quota del fondo una variabile nota. Per definire invece il valore dello sforzo sul contorno si è utilizzata la formulazione adottata da O’Briene Julien [10] nel codice Flo2D: uK  ntd2  m 22  = + u + uu  v 22 8h x su  vh1/3 vK  ntd2  m 22  = + v+ vu  v y su 2  v 2 8h h1/3 dove èlo sforzo di soglia, èla viscositàdinamica, èil coefficiente di resistenza dispersivo- turbolento èilpesospecificodella mistura, èun parametro di resistenza perdeflussilaminari (variabile nell’intervallo24÷50000al variare della scabrezza delfondo). Il parametro di Manning dispersivo-turbolento dipende dalla concentrazione volumetrica e dal valore diManningdella superficie attraversola relazione empirica: mc ntd  n1 b e  dove il valore dei coefficienti e èrispettivamentedi0.0538e 6.0896. Lo schema numerico di calcolo è conservativo, esplicito e ai volumi finiti, tipo Godunov. Il solutore delle equazioni del modello è shock-capturing (HLL) ed è quindi adatto all’analisi della propagazione difenomeniimpulsivi con correnti sia subcritiche che supercritiche. L’aggiornamento temporale delle variabili conservate viene eseguito tramite il seguente bilancio ai volumifiniti, nelquale risulta giàinclusa la lateralizzazione: n1 n t  t  U  U  F  F  G  G tH  S  11 11 i,ji,j  i ,ji ,j  i,j i,j i,ji,j 22 22 x  y  Lastabilitàdel metododi calcoloviene garantita dal rispettodella condizione diCourant: 37 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Ccfl minx,y t  maxS3x, ,S3y , S  Ccfl  0.49 S1x 1y ove èla celeritàdelle piccole perturbazioni. 6.2 Datidiinputdella modellazione 2D 6.2.1 Dominio dicalcolo Il dominio di calcolo utilizzato per le simulazioni include la parte terminale del bacino idrografico consideratoe il conoide finoaltorrente Avisio. Il dominio di calcolo viene rappresentato con una griglia a maglia quadrata di lato 1 m, sufficiente per schematizzare con adeguata accuratezza la parte terminale del bacino in esame. L’altimetria del dominio è ricavata dal rilievo Lidar realizzato dalla Società Incremento turistico Canazei (SITC) nel mese di settembre 2018, la cui risoluzione è di 1m, integrato con la conformazione dell’alveo del rio Ciampac in corrispondenza del ponte della pista da discesa estratta da un rilievo eseguito dalla medesima Società nell’ambito dei lavori di sistemazione del ponte stesso; questa integrazione si è resa necessaria in quanto il rilievo Lidar ovviamente non fornisce indicazioni in merito agli elementi che si trovano al di sotto del ponte, e quindi non permette di modellare adeguatamente l’alveodel rio. Areadistudio Figura 6.1:Estensionedelcampo dimoto su ombreLidarSITC2018. 38 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6.2.2 Condizionialcontorno Nel casoin esame viene posta la condizione di motolocalmente uniforme sul bordo deldominiodi calcolo;tale condizione entra in gioco se la colata si propaga fino al confine del dominio di calcolo. La medesima condizione al contorno viene assegnata anche alla cella di calcolo dove viene immessol’idrogramma diprogetto. 6.2.3 Idrogramma dipiena L’idrogramma della colata viene assegnato alle celle di calcolo del dominio computazionale nel punto all’apice del conoide considerato. I valori diportata dell’idrogramma sono riportati in Figura 4.5. 6.2.4 Parametrinumerici Il programma valuta i flussi di massa e quantità di moto nelle direzioni x e y, quando almeno una delle due celle di calcolo presenta un tirante idrico superiore a hmin flooding; tale parametro è stato postopari a 1cm. 6.2.5 Parametriidrauliciereologici Come è stato ricordato in precedenza, la chiusura fenomenologia dello sforzo tangenziale al fondo èstata definita tramite la relazione reologica diO’Brien eJulien [10]. Ilparametro di resistenza, , rappresentativo del termine di sforzo viscoso, è stato posto pari a 1000 (valore tipico per superfici erodibili con presenza di vegetazione). La viscosità dinamica, , della mistura è stata scelta pari a 10Pa s per i valori di concentrazione di progetto, come proposto in letteratura, [10] e [11]. La fase di arresto della colata e, quindi, il limite del deposito edil suo spessore dipendono principalmente dal valore delparametro di soglia .Permassimizzare gli eventualidepositi ospessoriinalveosiè scelto un valore pari a 100 Pa (vedasi [10] e [11]) che corrisponde ad una colata più coesiva, in grado di creare depositi di materiale di maggior spessore. Con tali valori di viscosità e sforzo al fondo si è voluta rappresentare la situazione più gravosa dal punto di vista del tirante in alveo pur tenendo presente che le velocità sarebbero risultate sottostimate; si ribadisce, però, che lo scopo delpresente studioèla verifica della capacitàdell’alveodi contenere la colata diprogetto. Gli sforzidispersivo-turbolentidipendono dalparametro td,che sulla base deidatidiletteratura è 1/3 -1 stato posto pari 0,05 m s . Il valore di , peso specifico della mistura, è stato posto pari a 13 kN/m-3 valutatoconsiderando la concentrazione media delpiccodella colata pari a0.18. Per completezza di analisi si è sviluppata un’ulteriore simulazione modificando alcuni dei parametri sopra descritti al fine di simulare una colata maggiormente fluida; si è verificato che, a fronte di velocità di colata maggiori, i tiranti risultano leggermente inferiori alla simulazione iniziale che èstata quindi mantenuta come risultatofinale afavore di sicurezza. 39 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6.3 Risultatidella modellazione 2D Nel seguito viene riportata la mappa dello spessore di propagazione della colata [m] in ciascuna cella di calcolo per vari step temporali nello sviluppo della colata, adottando come sfondo le ombre delLidar SITC2018e l’ortofoto2015PAT(vedasifigure successive). Le simulazioni eseguite non hanno tenuto conto del possibile trasporto di legname da parte del flusso di piena del rio; tale evenienza risulta infatti difficilmente modellizzabile e quantificabile; un’eventuale presenza di elementi arborei di dimensioni superiori a 10 m all’interno del flusso iperconcentrato potrebbe creare un intasamento locale e determinare delle nuove direttrici del flusso. Dai sopralluoghi effettuati non sono emerse tuttavia aree in cui sono presenti elementi arboreidigrandidimensioniin situazione instabileneipressidel compluvio. Le simulazioni realizzate hanno evidenziato che nel tratto di rio lungo una sessantina di metri a valle del passaggio sotto alla pista, la sponda sinistra è al limite sufficiente per il transito della piena conelevatotrasportosolido;ilfranco èinferiore ai50 cm inpiùpunti. Si evidenzia che subito a valle del tratto critico la sponda sinistra del rio Ciampac è stata di recente sistemata tramite innalzamento della stessa, tanto che nella simulazione sviluppata è garantito un franco superiore ad1 m(vedasi successiva Figura 6.10). Inoltre, si segnala che anche immediatamente a monte dell’attraversamento della pista da discesa la sponda sinistra presenta una zona critica; infatti, vista la presenza del ponte e alla luce delle quote attuali della sponda non è possibile escludere che, in occasione di un evento di piena quale quello simulato, la sezione idraulica risulti parzialmente ostruita e il flusso in arrivo fuoriesca dall’alveo e si diriga direttamente verso valle lungo la pendenza della pista da sci, con eventuali ulteriori divagazioni in direzione dell’area oggetto di studio. Tale eventualità è da considerarsi come residua e l’eventuale fuoriuscita dall’alveo si può ipotizzare avvenga con spessori di propagazione limitati data la non elevata pendenza dell’area a valle e la sua notevole estensione planimetrica. 40 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6.3.1 Espansione della colata a0,5ore dall’inizio dell’evento Figura 6.2:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su LidarSITC2018,perun istantetemporale paria0,5hdall’iniziodell’evento. Figura 6.3:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su ortofoto,perun istantetemporalepari a 0,5hdall’inizio dell’evento. 41 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6.3.2 Espansione della colata a1ora dall’inizio dell’evento Figura 6.4:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su LidarSITC2018,perun istantetemporale paria1hdall’inizio dell’evento. Figura 6.5:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su ortofoto,perun istantetemporalepari a1 hdall’inizio dell’evento. 42 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6.3.3 Espansione della colata a2ore dall’inizio dell’evento Figura 6.6:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su LidarSITC2018,perun istantetemporale paria2hdall’inizio dell’evento. Figura 6.7:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su ortofoto,perun istantetemporalepari a2 hdall’inizio dell’evento. 43 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6.3.4 Espansione della colata a3ore dall’inizio dell’evento, picco diportata Figura 6.8:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su LidarSITC2018,perun istantetemporale paria3hdall’inizio dell’evento. Figura 6.9:Spessoredipropagazionedellacolatacon TR200 anni[m] su ortofoto,perun istantetemporalepari a3 hdall’inizio dell’evento. 44 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 6.3.5 Sezionilongitudinaliesezione trasversale Per meglio comprendere l’andamento della colata lungo il percorso a monte dell’area in oggettosi è analizzato nel dettaglio il tratto di rio estraendo alcune sezioni longitudinali lungo la sponda sinistra e una sezione trasversale nel punto in cui la colata è più vicina al raggiungimento della quota arginale. Il tratto in prossimità del nuovo ponte sulla strada sterrata comunale è stato realizzato negli scorsi anni e il tratto d’argine sinistro del rio è stato sistemato, per circa 30 metri a monte del ponte e circa 50 a valle, con una scogliera di notevoli dimensioni che garantisce un franco di almeno 1 metro. Sez1 Sez2 Sez3 Trattosistematocon sponda elevataefrancoalmeno1m Seztrasv Pontestrada comunale Figura 6.10:Spessoredipropagazionedellacolata[m]in corrispondenza delpiccodipienasu LidarSITC2018; sono evidenziate letraccedellesezionilongitudinalirealizzatelungo la sponda sinistra edella sezionetrasversalenella zona più critica delcorso d’acqua. 45 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 6.11:Sezionelongitudinalen.1 con indicato illivelloidrico in corrispondenzadelpicco dipiena;lasponda non riesceacontenerela portata in arrivo. Figura 6.12:Sezionelongitudinalen.2 con indicato illivelloidrico in corrispondenza delpicco dipiena;in alcuni puntiilfranco idraulico èesiguo. Figura 6.13:Sezionelongitudinalen.3 con indicato illivelloidrico in corrispondenzadelpicco dipiena;in alcuni puntiilfranco idraulico èlimitato aqualchedecina dicm. 46 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Neipressidelpuntoincuila colata èpiùvicina al raggiungimentodella quota arginale siètracciata una sezione trasversale al rio per valutare il franco arginale rispetto al tirante che si instaura in presenza dell’eventoconTr= 200anni. Figura 6.14:Sezionetrasversalecon indicato illivello idrico in corrispondenzadelpicco dipiena; sinota comela sponda sinistra presentiun franco idraulico inferioreai50cm. La quota del pelo libero del flusso di colata è risultato quasi in grado di raggiungere le medesime quote della sommità arginale in piùpuntidella sponda sinistra del rioCiampac tra pista eponte. La situazione che si configura è tuttavia il risultato di ipotesi di progetto notevolmente cautelative e le eventuali fuoriuscite che si possono ipotizzare in caso di intasamento della sezione non si prospettano di particolare intensità data la notevole dimensione dell’alveo nel tratto oggetto di studio. Il tratto di sponda in questione sarà con ogni probabilità oggetto di interventi di sistemazione futuri che porteranno adun’eliminazione delproblema incorrispondenza dell’alveodel rio. 47 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 7 INTERVENTO PER LA PROTEZIONE IDRAULICA DELL’AREA DI INTERESSE Le simulazioni realizzate hanno evidenziato che il tratto di rio Ciampac da quota 1540 a quota 1528 m s.l.m., è in grado di smaltire senza fuoriuscite l’idrogramma solido-liquido di progetto costituitoinsostanza da una colata con concentrazioni massime prossime al18%. L’area oggetto di studio, localizzata un centinaio di metri più a valle del compluvio non risulta interessata dal materiale trasportato dalla corrente e così anche le superfici a bosco circostanti. Tuttavia, si mette in evidenza che, nel tratto tra il passaggio del rio sotto alla pista e il ponte della strada sterrata comunale, la sponda sinistra è al limite sufficiente per il transito della piena e il franco èinferiore ai50cm in piùpunti. Si può, quindi, ipotizzare un pericolo residuo che porta a prevedere delle azioni sul terreno atte aridurre alminimo l’impatto negativo dell’evento. L’intervento descritto nel seguito è il risultato di numerosi incontri e sopralluoghi dei progettisti con i tecnici del Servizio Bacini Montani al fine di giungere ad una soluzione efficace e condivisa in meritoalla protezione delle aree destinate ad accogliere il campeggio. Inparticolare, la proposta di interventoè relativa alla realizzazione di un tomo della lunghezza pari a circa 50 m con altezza massima pari a circa 2 m e larghezza pari a circa 4 m che si raccorda gradualmente con il declivio naturale del pendio situato a monte della strada comunale del Contrin; ad ulteriore garanzia di protezione a valle della strada comunale del Contrin sarà realizzato un secondo tomo sulla proprietà della ASUC di Alba, che ha già dato l’autorizzazione all’esecuzione degliinterventi. Le opere proposte garantiscono un grado di protezione elevato all’intera area urbanizzata presente sul conoide; l’effetto di protezione oltre ad interessare l’area di realizzazione del Camping, garantisce protezione alla struttura alberghiera denominata Chalet Queen, alle stazioni di valle degli impianti di risalita della Ciampac e della Doleda oltre che a tutta l’area parcheggio degli stessi e costituisce una protezione alle strutture dell’antenna TV e radio situate in prossimità della zona diintervento. 48 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 7.1:Localizzazionedell’areadirealizzazionedelleopere diprotezioneedell’areadestinataacampeggio. Sez4 Sez8 Figura 7.2:Estrattodellaplanimetriadiprogetto degliinterventidiprotezioneidraulica. 49 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Figura 7.3:Sezione4diprogetto relativaaltomo più a monte. Figura 7.4:Sezione8diprogetto relativaaltomo più avalle. Come visibile dalle immagini sopra riportate, al fine di impedire la potenziale erosione del tomo più a monte è prevista anche una scogliera in massi ciclopici a protezione dello stesso sul lato a 50 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO contatto con il potenziale deflusso delle acque. Per quanto riguarda il tomo più a valle, esso sarà realizzato a debita distanza dall’alveo per evitare interferenze idrauliche e con la naturale conformazione del rio. Tutte le opere previste sono esterne all’alveo e, laddove il fondo è naturale, si mantengono a circa 5 m dallo stesso; complessivamente gli interventi si collocano in un’area già abbondantemente urbanizzata a seguito della costruzione dell’antenna TV e radio e che, a seguito della tempesta Vaia, risulta giàpriva di alberi. Per i dettagli progettuali si rimanda agli elaborati redatti da Larsech Engineering – ing. Thomas Amplatz. 51 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 8 PROPOSTADIMAPPATURAPERLACSP A seguito della proposta progettuale per le opere di protezione idraulica descritte nel precedente paragrafo la CSP può essere rivista per la previsione relativa all’area del conoide, attualmente mappata come “APP –da approfondire”, modificandone la classificazione in “H2–bassa”. Figura 8.1: Propostadinuovaclassificazioneperla Carta della pericolositàtorrentizia nell’area in esame. In merito alla classificazione presente nella parte marginale ad est dell’area di interesse, relativa a delle fasce di pericolosità H4 e H3 per la presenza del rio Contrin poco prima della sua immissione neltorrente Avisio, si evidenzianoi seguenti aspetti(vedasidettaglioin figura seguente):  la zona H4 interessa esclusivamente l’alveo e le sponde del rio Contrin, per una fascia di larghezza complessiva pari a circa 20 m dei quali al massimo 10 m rientrano nella perimetrazione dell’area urbanisticamente destinata a campeggio da PRG del Comune di Canazei;  la zona H3 ricalca, nella porzione più a nord, la strada forestale arginale utilizzata dal competente servizio per la manutenzione del corso d’acqua, e prosegue in direzione sud ovest interessando il versante in sinistra idrografica per un’ampiezza di circa 10-15 m 52 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO interamente all’interno della perimetrazione dell’area urbanisticamente destinata a campeggioda PRGdelComune diCanazei; 10-15m max10m Figura 8.2:Estrattodella CSP vigentecon sovrapposizionesullo stato difattodell’areadistudio.  la strada forestale si trova ad una quota sempre inferiore di almeno 3-3.5 metri rispetto all’adiacente pianoro classificato H2, come evidenziato dalla densità delle curve di livello che costituisconola rampa laterale;  la linea di passaggio da zona H3 a zona attualmente classificata APP (vedasi cerchio ARANCIO in figura precedente) si trova ad una quota più elevata di 5 metri rispetto all’alveodel rioContrin;  il limite dell’area di potenziale esecuzione di opere relative al nuovo campeggio (vedasi Tav. 05 del progetto redatto da Larsech Engineering – ing. Thomas Amplatz della quale si riporta un estratto) si trova sempre esterno alle aree di pericolosità H4 e H3 ed interessa soltantozone classificate H2secondola proposta di nuova mappatura della CSP. 53 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Areadipotenziale esecuzionediopere Figura 8.3:Limitedell’areadipotenziale esecuzionediopere relativealnuovo campeggio sovrapposto alla proposta dinuova mappaturadella CSP. Alla luce delle considerazioni esposte si ritiene, quindi, che l’intervento sia compatibile con quanto espressodalla CSP vigente anche perla parte marginale adestdell’area diinteresse. 54 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 9 CONCLUSIONI Lo studio geologico e idraulico messo a punto ha permesso di addivenire ad un’analisi delle problematiche idrauliche che possono interessare un’area individuata a campeggio nel PRG comunale eche si colloca nella parte terminale delbacinodelRioCiampac. Nello specifico, sulla base dei contributi di carattere geologico e idrologico, lo studio è giunto a determinare l’idrogramma di una colata di detrito con tempo di ritorno bicentenario (Tr=200 anni) valutando la propagazione della stessa colata lungo il rio Ciampac fino alla sua immissione nella parte finale del rioContrin, affluente di sinistra idrografica dell’Avisio. Pertanto, l’analisi ha permesso di verificare la compatibilità idraulica della realizzazione del campeggioe/oaree di sosta attrezzate perautocaravan. L’analisi ha evidenziato che il tratto di rio Ciampac da quota 1540 a quota 1528 m s.l.m. è in grado di smaltire senza fuoriuscite l’idrogramma solido-liquido di progetto relativo ad un evento con tempo di ritorno di 200 anni;è stato, tuttavia, messoin evidenza che nel trattotra ilpassaggio del rio sotto alla pista e il ponte della strada sterrata comunale, la sponda sinistra è al limite sufficiente periltransitodella piena eilfrancoèinferiore ai50cm in piùpunti. Si è, pertanto, previsto un intervento atto a ridurre al minimo il potenziale impatto negativo dell’evento sull’area che il PRG del Comune di Canazei destina a campeggio; tale intervento è il risultato di numerosiincontri e sopralluoghi dei progettisti con i tecnici del Servizio Bacini Montani alfine digiungere ad una soluzione efficace econdivisa. La proposta progettuale è relativa alla realizzazione di un tomo della lunghezza pari a circa 50 m con altezza massima pari a circa 2 m e larghezza pari a circa 4 m che si raccorda gradualmente con il declivio naturale del pendio situato a monte della strada comunale del Contrin; ad ulteriore garanzia di protezione a valle della strada comunale del Contrin sarà realizzato un secondo tomo sulla proprietàdella ASUCdiAlba, che ha giàdato l’autorizzazione all’esecuzione degliinterventi. Al fine di impedire la potenziale erosione del tomo più a monte è prevista anche una scogliera in massi ciclopici a protezione dello stesso sul lato a contatto con il potenziale deflusso delle acque; per quanto riguarda il tomo più a valle, esso sarà realizzato a debita distanza dall’alveo per evitare interferenze idrauliche econ la naturale conformazione del rio. 55 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO Alla luce di quanto sopra esposto si ritiene l’intervento in progetto compatibile con quanto espresso dalla CSP econ illivello dipenalità individuato dalla Carta della pericolosità alluvionale torrentizia. 56 Geologia Applicata Applicata STUDIO ASSOCIATO 10 BIBLIOGRAFIA [1] Associazione Italiana di Idronomia, Calibrazione dei parametri cinematici del modello afflussi-deflussi, Relazione tecnicoscientifica, 2003. [2] Provincia Autonoma di Trento, Piano Generale di Utilizzazione delle Acque Pubbliche, 2005. 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