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VERIFICHE IDRAULICHE SUI FOSSI VADO DEL PORTO E AGHIALE AI FINI DELLA REDAZIONE DEL PIANO STRUTTURALE DEL COMUNE DI CAPRAIA ISOLA (LI)

REL 2– RELAZIONE IDROLOGICA – PAG 1

Ingegneri & Geologi Associati

SOMMARIO

1. INQUADRAMENTO DELLO STUDIO IDROLOGICO ............................................................................................... 3

1.1 Generalità ....................................................................................................................................................... 3 1.2 Normativa di riferimento ............................................................................................................................. 3 1.3 Studi precedenti svolti sui bacini in esame................................................................................................ 4

2. BACINI OGGETTO DELLO STUDIO........................................................................................................................ 5

2.1 Generalità ....................................................................................................................................................... 5 2.1.1 Fosso Vado del Porto .................................................................................................................................... 5 2.1.2 Fosso Aghiale................................................................................................................................................ 7

2.2 Uso del suolo .................................................................................................................................................. 9

3. PLUVIOMETRIA ................................................................................................................................................... 11

4. MODELLAZIONE IDROLOGICA........................................................................................................................... 12

4.1 Generalità ..................................................................................................................................................... 12 4.2 Il metodo AlTO ............................................................................................................................................ 12 4.3 Risultati della modellazione idrologica .................................................................................................. 12 4.4 Idrogrammi ................................................................................................................................................... 13

5. CONCLUSIONI ..................................................................................................................................................... 14

VERIFICHE IDRAULICHE SUI FOSSI VADO DEL PORTO E AGHIALE AI FINI DELLA REDAZIONE DEL PIANO STRUTTURALE DEL COMUNE DI CAPRAIA ISOLA (LI) REL 2– RELAZIONE IDROLOGICA– PAG 2


Premessa

A seguito dell’incarico conferito dal dott. geol. Carlo Tocchini per lo svolgimento delle “VERIFICHE IDRAULICHE SUI FOSSI VADO DEL PORTO E AGHIALE AI FINI DELLA REDAZIONE DEL PIANO STRUTTURALE DEL COMUNE DI CAPRAIA ISOLA”, il sottoscritto ing. Paolo Barsotti, iscritto all’albo degli ingegneri della Provincia di Lucca, redige lo studio idraulico in oggetto.

Il gruppo di lavoro per lo svolgimento dello studio, oltre allo scrivente, responsabile dello studio, è composto dal dott. ing. Francesco Barsotti (iscritto all’ordine degli ingegneri della provincia di Lucca), dal dott. ing. Andrea De Vitis (iscritto all’ordine degli ingegneri della provincia di Pisa) e dal dott. geol. Luigi Giammattei (iscritto all’ordine dei geologi della regione Toscana).

La presente relazione idrologica contiene indicazioni riguardo alla valutazione delle portate utilizzate per la definizione della pericolosità idraulica dei corsi d’acqua analizzati, secondo le prescrizioni normative vigenti.




1. INQUADRAMENTO DELLO STUDIO IDROLOGICO

1.1 Generalità Lo studio idrologico si colloca all’interno della prima fase dello studio, come definita all’interno

della relazione illustrativa, ovvero nell’ambito dell’ “individuazione delle attuali condizioni di sicurezza dei corsi d’acqua individuati rispetto ad eventi con tempo di ritorno pari a 20, 30 e 200 anni nelle aree oggetto di studio”. L’obbiettivo dello studio idrologico consiste nella determinazione delle portate defluenti all’interno delle aste oggetto dello studio (Vado del Porto e fosso Aghiale) per i tempi di ritorno citati: tali valori fungono come dati di partenza per l’analisi idraulica dei fossi del sistema, in base alla quale si valuterà la sicurezza idraulica del reticolo.

Nell’ambito dello svolgimento delle analisi idrologiche, uno degli aspetti più delicati riguarda la valutazione degli afflussi pluviometrici, in considerazione del fatto che al momento attuale non esiste una stazione di misurazione delle precipitazioni all’interno del territorio comunale di Capraia Isola e che i dati storici, registrati a cavallo degli anni 50 e 60, non costituiscono un campione significativo per la ricostruzione del regime pluviometrico dell’isola.

La necessità dell’approfondimento idrologico qui svolto deriva dalla mancanza di valutazioni inerenti alle portate ventennali e trentennali per entrambi i corsi d’acqua e della portata duecentennale per il fosso dell’Aghiale (all’interno del Piano degli Interventi strutturali, viceversa, è fornita una stima della portata duecentennale per il fosso Vado del Porto).

1.2 Normativa di riferimento La normativa di riferimento per la conduzione degli studi idrologici è rappresentata dalle seguenti

norme:

• Piano di Assetto Idrogeologico redatto dal Piano di Bacino Toscana Costa (di seguito denominato PAI) e approvato con DCRT n. 13 del 25 Gennaio 2005. Tale norma costituisce il riferimento principale, in quanto sovra-ordinato a tutti gli strumenti di pianificazione e di governo del territorio.

• Decreto del presidente della giunta regionale Toscana 27 aprile 2007 n. 26/R. Regolamento di attuazione dell’art.62 della legge regionale 3 Gennaio 2005 n. 1 (norme per il governo del territorio) in materia di indagini geologiche.

Le prescrizioni più significative sugli studi idrologici contenute nelle citate normative riguardano i tempi di ritorno sui quali impostare i calcoli. In particolare si farà riferimento ai tempi di ritorno pari a 20, 30 e 200 anni. Infatti l’articolo 24 del PAI indica i fenomeni con tempo di ritorno 30 e 200 anni come riferimenti per la delineazione delle aree a pericolosità idraulica elevata e molto elevata; viceversa il DCRT 26/R, oltre a riprendere i precedenti tempi di ritorno per la caratterizzazione del territorio in termini di pericolosità idraulica, al punto 3.2.2 prescrive che nelle “aree che risultino soggette a inondazioni con tempi di ritorno inferiore a 20 anni sono consentite solo nuove previsioni per infrastrutture a rete non diversamente localizzabili per le quali sarà comunque necessario attuare tutte le dovute precauzioni per la riduzione del rischio a livello compatibile con le caratteristiche dell’infrastruttura”.

Le specifiche tecniche per lo svolgimento degli studi idrologici sono contenuti nel PAI, all’interno della sezione “Criteri per lo sviluppo degli studi e la valutazione di efficacia” (di seguito indicati come “Criteri”) ed in una successiva circolare esplicativa (adempimenti attuativi del PAI di cui all’art. 25 delle Norme – “Criteri per la valutazione di proposte di modifica delle aree a pericolosità idraulica elevata o molto elevata presentate da Enti locale o proposte dalla Segreteria Tecnica Operativa). In particolare, si indicano come valori di riferimento quelli desumibili dallo studio PIN – Regionalizzazione delle portate di piena in Toscana



(in termini di contributi unitari (mc/s). Per il caso in oggetto, si esamineranno tutti i corsi d’acqua di Capraia Isola

1.3 Studi precedenti svolti sui bacini in esame Non si segnalano studi idrologici di dettaglio sulle aste oggetto dei corsi d’acqua in oggetto. L’unica

valutazione di un certo valore tecnico è contenuta all’interno del Piano degli Interventi Strutturali, all’interno del quale, come detto al paragrafo 1.1 è contenuta una valutazione della portata duecentennale per quanto riguarda il fosso Vado del Porto. Tale stima è stata compiuta con il metodo AlTO.




2. BACINI OGGETTO DELLO STUDIO

2.1 Generalità

Il primo step nell’ambito di uno studio idrologico consiste nella delimitazione dei bacini imbriferi sottesi da una certa sezione di chiusura: tale operazione è stata svolta secondo le indicazioni di seguito riportate.

Nell’ambito di aree naturali, la linea spartiacque segue l’andamento delle linee di cresta del suolo, mentre le aste dei corsi d’acqua si sviluppano lungo le linee di compluvio. In base a queste considerazioni, fissata una certa sezione di chiusura, è possibile delimitare il bacino ad essa afferente; la base cartografica per la valutazione dell’estensione dei bacini è la cartografia tecnica regionale in scala a 10.000, come indicato nei Criteri precedentemente definiti. Nella presente analisi, inoltre, si suppone trascurabile il contributo delle acque sotterranee (intendendo con questo termine quelle che scorrono, non canalizzate, al di sotto del livello del terreno), il cui effetto durante le piene non è assolutamente paragonabile a quello prodotto dal deflusso superficiale.

In ambito urbanizzato, invece, l’intervento antropico risulta decisivo sulla dinamica del deflusso delle acque meteoriche: la determinazione del sistema di canalizzazione delle acque risulta indispensabile per la determinazione delle aree scolanti pertinenti ad una certa sezione di interesse. L’analisi del sistema di drenaggio urbano dell’area in esame è stato oggetto di specifici e approfonditi sopralluoghi e ha permesso di delineare con precisione il sistema idrologico esistente, sebbene l’aliquota dei bacini ricadente in ambito urbano risulti molto limitata.

Di seguito si riportano descrizioni qualitative dei bacini analizzati.

2.1.1 Fosso Vado del Porto Il fosso Vado del Porto costituisce il ricettore finale delle acque raccolte dalle falde orientali dei

rilievi indicati come Monte Forcone, Monte Rucitello e Monte delle Forche e delle pendici occidentali del



Monte Campanile. Con i suoi 3.6 kmq di estensione e lo sviluppo di 3300 m circa dell’asta principale, il bacino in esame risulta uno dei più consistenti di tutta l’isola.

Figura 2.1 – Vista prospettica del bacino del fosso Vado del Porto

La ramificazione del reticolo idraulico presente all’interno del bacino risulta piuttosto pronunciata: si registra infatti la presenza di una serie di affluenti minori, tutti posti in sinistra idraulica rispetto all’asta principale. Procedendo da monte verso valle si incontrano: il vado del Forcone, il Vado del Codolone, il Vado del Ciglione e il fosso di fronte. Non si registrano affluenti degni di nota in destra idraulica, anche in considerazione della vicinanza del corso d’acqua principale alla linea spartiacque posta in tale direzione.

La pendenza del corso d’acqua è dolce per quanto riguarda il tratto subito a monte dell’abitato del Porto, poiché il tracciato attraversa una vallata stretta ma non molto ripida. Viceversa, l’acclività media delle pendici del bacino risulta assai considerevole.




Figura 2.2 – Vista del tratto terminale del bacino del fosso Vado del Porto

Da un punto di vista dell’urbanizzazione, le opere di urbanizzazione si concentrano nella parte bassa (l’unica pianeggiante) e occupano un’aliquota trascurabile dell’area globale del bacino: in modo particolare si sottolinea l’esistenza di un’area adibita a campeggio posta nella stretta valle posta alle porte dell’abitato di Capraia Porto. Si registra la presenza di due attraversamenti; uno, più a monte, con struttura ad arco, subito a monte della zona del campeggio, l’altro, più a valle, in corrispondenza di Via dell’Assunzione, di forma scatolare, posto in prossimità dello sbocco a mare.

2.1.2 Fosso Aghiale Il fosso Aghiale, al contrario del Vado del porto, è caratterizzato da un estensione molto minore, pari

0.95kmq.



Figura 2.3 – Vista prospettica del bacino del fosso Aghiale

Le caratteristiche morfologiche sono tipiche degli altri corsi d’acqua dell’isola: pendenza pronunciata, assenza di affluenti di importanza significativa e deflusso nullo in assenza di piogge. Tali caratteristiche si mantengono fino a pochi metri dallo sbocco a mare, dove il corso d’acqua attraversa una zona pianeggiante ed è caratterizzato da uno stretto attraversamento su Via dell’Assunzione che risulta uno dei punti critici del corso d’acqua. Altri attraversamenti, per accessi alle proprietà private, sono ubicati in zone caratterizzate da pendenze notevoli ed hanno luce maggiore del ponte di Via dell’Assunzione.

In considerazione della ridotta espansione, il bacino del fosso Aghiale non è caratterizzato da particolari ramificazioni e pertanto risulta ben definita soltanto l’asta principale, che ha un estensione di poco superiore a 1.5km.




Figura 2.4 – Vista del tratto terminale del bacino del fosso Aghiale

L’urbanizzazione si concentra, come per il Vado del Porto, nella zona subito a monte della foce; per il resto il corso d’acqua solca le pendici orientali del monte Castelluccio, in un contesto occupato quasi esclusivamente da macchia mediterranea: fanno eccezione gli edifici dismessi della struttura carceraria.

2.2 Uso del suolo L’uso del suolo relativo ai bacini studiati è stato analizzato tramite:

• i sopralluoghi compiuti sul posto

• la carta di uso del suolo allegata al Piano di Assetto Idrogeologico dle PAI

• il progetto Corine Land Cover, che indica gli usi del suolo di diversi paesi europei

L’analisi effettuata ha indicato la netta prevalenza delle zone occupate da macchia mediterranea rispetto alle zone urbanizzate, concentrate nella parte bassa dei bacini, aree boscose (presenti solo nel bacino Vado del Porto) e zone indicati come “Pascoli d’alta quota” (presenti per la maggior parte nel bacino dell’Aghiale)



Figura 2.5 – Estratto della carta di uso del suolo del PAI

Figura 2.6 – Legenda della carta di uso del suolo del PAI

L’uso del suolo risulta un aspetto indicativo per la determinazione delle cosiddette perdite di bacino ovvero delle aliquote di pioggia che non contribuiscono al deflusso nei canali durante i fenomeni di piena




3. PLUVIOMETRIA La pluviometria rappresenta l’aspetto più limitante per quanto riguarda lo studio idrologico in

esame in quanto, come detto in precedenza, al momento attuale non esiste una stazione di misurazione delle precipitazioni all’interno del territorio comunale di Capraia Isola e che i dati storici, registrati a cavallo degli anni ‘50 e ‘60, non costituiscono un campione significativo per la ricostruzione del regime pluviometrico dell’isola.

Sulla base del campione sopra riportato si ritiene non possibile l’impostazione di uno studio delle

pioggie di tipo statistico. Pertanto, in mancanza di dati più significativi, è opportuno attenersi allo studio pluviometrico svolto nell’ambito della regionalizzazione delle piene compiuto dallo studio PIN di Prato, indicato come riferimento dall’Autorità di Bacino Toscana Costa all’interno del PAI vigente. Nell’ambito di tale studio, la modellazione idrologica si basa su una curva di possibilità pluviometrica a 3 parametri e a due rami (uno per le piogge minori di un’ora e uno per le piogge di durata superiore). Le equazioni ed i valori dei parametri sono di seguito riportati:

• 111

nP

mR tTah ⋅⋅= per t < 1 ora

• nP

mR tTah ⋅⋅= per t > 1 ora

a1 n1 m1 a n m 24.272 0.470 0.15 22.700 0.310 0.20

Tabella 3.1 – Valore dei coefficienti utilizzati nel calcolo delle altezze di pioggia Per quanto riguarda le unità di misura, h è in mm, TR in anni e TP in ore.



4. MODELLAZIONE IDROLOGICA

4.1 Generalità Per quanto riguarda la modellazione idrologica inerente alla trasformazione afflussi – deflussi e alla

valutazione delle perdite di bacino, è stato utilizzato il codice di calcolo AlTo (regionalizzazione delle piene in Toscana) dello studio PIN di Prato. Tale scelta è apparsa quasi obbligata in virtù della sopra citata carenza di dati pluviometrici: infatti le curve di possibilità pluviometrica sopra riportate, risultano tarate sul modello AlTo e pertanto lo scrivente non ritiene opportuna la loro utilizzazione nell’ambito di altre metodologie diffuse in letteratura (idrogramma unitario, metodo della corrivazione ecc. ecc).

Peraltro, il codice di calcolo utilizzato è come detto in precedenza, indicato nei regolamenti del PAI come “termine di confronto” per i risultati delle analisi idrologiche svolte.

4.2 Il metodo AlTO Il codice di calcolo AlTO (alluvioni in Toscana) costituisce una metodologia geomorfologia-indiretta

per il calcolo automatico della portata al colmo per un assegnato tempo di ritorno relativo ad un determinato tratto di un corso d’acqua del reticolo idraulico significativo della Regione Toscana.

Tale metodologia è caratterizzata dai seguenti aspetti:

• Le pluviometria è stata caratterizzata sulla base di tutte le stazioni di pioggia presenti sul territorio regionale. Gli ietogrammi utilizzati per i calcoli idrologici sono stimati ad intensità costante

• I bacini sono stati tracciati sulla base di modelli digitali del terreno

• Il calcolo delle perdite di bacino per infiltrazione è basato sulla valutazione di due parametri: il volume di suolo non saturo all’inizio dell’evento o perdita iniziale (Ia) e la perdita durante l’infiltrazione costante a saturazione. Tali parametri sono valutati essenzialmente in funzione delle caratteristiche geolitologiche e di uso del suolo.

• La trasformazione degli afflussi in deflussi ha come parametro fondamentale il parametro di Nash (K) che viene valutato in base alle caratteristiche geomorfologiche dei bacini considerati e il parametro di forma N (parametro di forma dell’idrogramma di Nash)

• Il modello è stato tarato in seguito alla valutazione di eventi realmente avvenuti sulla rete dei corsi d’acqua toscani

Il codice di calcolo permette il calcolo della portata per tutti i corsi d’acqua per i quali siano disponibili i parametri sopra citati.

4.3 Risultati della modellazione idrologica Per quanto riguarda l’isola di Capraia, tra i corsi d’acqua per i quali sono disponibili i parametri per

lo sviluppo del modello AlTO c’è il Fosso Vado del Porto, assieme ad altri tre corsi d’acqua: il fosso del Capo, il fosso di Carnicina e il fosso Casalino. Di seguito si riportano i valori dei parametri utilizzati

Area Ia N K a1 n1 m1 a n mCapo del 0.64 3.29 1.71 0.16 24.272 0.47 0.15 22.7 0.31 0.2Carbicina 1.52 3.29 1.62 0.28 24.272 0.47 0.15 22.7 0.31 0.2Vado del Porto 3.52 3.3 2.24 0.412 24.272 0.47 0.15 22.7 0.31 0.21Casalino 1.4 3.29 1.62 0.25 24.272 0.47 0.15 22.7 0.31 0.2

Tabella 4.1 – Parametri del modello ALTO dei corsi d’acqua dell’isola di Capraia

Impostando i tempi di ritorno d’interesse tecnico (20, 30 e 200 anni) si ottengono i seguenti risultati per quanto riguarda le portate al colmo




Nome Tr Q A uCasalino 200 20.216 1.4 14.44Casalino 100 18.152 1.4 12.97Casalino 30 15.039 1.4 10.74Casalino 20 14.111 1.4 10.08

Vado del Porto 200 36.786 3.52 10.45Vado del Porto 100 32.838 3.52 9.33Vado del Porto 30 26.94 3.52 7.65Vado del Porto 20 25.196 3.52 7.16

Carbicina 200 21.114 1.52 13.89Carbicina 100 18.947 1.52 12.47Carbicina 30 15.68 1.52 10.32Carbicina 20 14.706 1.52 9.68Capo del 200 11.177 0.64 17.46Capo del 100 10.02 0.64 15.66Capo del 30 8.275 0.64 12.93Capo del 20 7.755 0.64 12.12

Tabella 4.2 – Tabella delle portate valutate con il codice di calcolo ALTO per i corsi d’acqua di Capraia Isola, per vari tempi di ritorno – TR è il tempo di ritorno in anni, Q la portata di picco dell’idrogramma in mc/s, A l’area del bacino in

kmq e u il coefficiente udometrico in mc/s kmq I parametri del fosso Aghiale, indispensabili per impostare il calcolo delle portate del modello AlTO,

non sono disponibili: essi si possono valutare, in termini prudenziali attraverso l’applicazione dei coefficienti udometrici massimi valutati per i corsi d’acqua di Capraia isola alla superficie di bacino del fosso Aghiale, che è pari a 0.952kmq: si ottengono i seguenti risultati

u max Fosso Riferimento Q Aghialeu20 12.12 Capo del 11.54u30 12.93 Capo del 12.31u100 15.66 Capo del 14.90u200 17.46 Capo del 16.63

Tabella 4.3 – Determinazione delle portate massime relative al fosso Aghiale In considerazione del fatto che il fosso Aghiale ha, in termini di pendenza ed estensione,

caratteristiche del tutto simili ai corsi d’acqua analizzati (fatta eccezione per quanto riguarda il Vado del Porto), si ritiene ragionevole l’applicazione del maggiore di tali coefficienti al suo bacino. Anzi, tale scelta è da ritenersi cautelativa in quanto il bacino dell’Aghiale ha estensione superiore al più piccolo dei bacini analizzati con il metodo AlTO.

Concludendo, per quanto riguarda i corsi d’acqua analizzati, le portate relative ai tempi di ritorno di interesse tecnico sono le seguenti:

Aghiale Vado del Porto20 anni 11.54 25.19630 anni 12.31 26.94200 anni 16.63 36.786

Tabella 4.4 – Portate massime Aghiale e Vado del porto in mc/s

4.4 Idrogrammi Per lo studio idraulico bidimensionale è importante il tracciamento degli ideogrammi tramite i quali

è possibile determinare i volumi di esondazione. In base a tale esigenza sono stati determinati gli ideogrammi relativi ai seguenti eventi:

• per il fosso dell’Aghiale: fenomeni di 0.5, 1 , 1.5, 2 ore

• Per il fosso Vado del Porto fenomeni di 1, 1.5, 2, 2.5 ore

I diagrammi così determinati sono riportati nell’allegato idrologico.



5. CONCLUSIONI In base a quanto esposto nei paragrafi precedenti, si può concludere che lo studio idrologico è stato

condotto secondo le indicazioni normative e con l’adozione di parametri cautelativi, in modo tale da disporre di valutazioni precauzionali per la successiva impostazione dei calcoli idraulici.

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