Bilancio di sedimenti a scala di bacino nel fiume...
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Autorità di Bacino del Fiume AdigeWorkshop 04: il bilancio idrico
Verona, 18 marzo 2008
FIUME ADIGEprimi risultati di un modello per
l'analisi del bilancio di sedimenti a scala di bacino
G. Di Silvio, Università di Padova
M. Nones, Università di Padova
L. Guarino, Autorità di Bacino del Fiume Adige
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FIUME ADIGE
Bolzano
Verona
Trento
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Tratto pensile del fiume a sud di Verona
EVOLUZIONE RECENTE: prima degli anni ‘50
tratto pensile dell’Adige ad Albaredo d’Adige (Vr)
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Espansione della foce verso il mare, con il progressivo aumento della superficie dell’Isoladel Bacucco (Isola Verde)
EVOLUZIONE RECENTE: prima degli anni ‘50
Cartografia dell’I.G.M.del 1887
Cartografia dell’I.G.M.del 1908
Cartografia dell’I.G.M.del 1918
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Cartografia dell’I.G.M.del 1931
Cartografia dell’I.G.M.del 1944
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Deficit di sedimenti, con conseguente erosione
EVOLUZIONE RECENTE: dopo gli anni ‘50
Confronto fra i rilievi eseguiti nel 1954 e nel 1996
Comune di Villa Bartolomea, km 321,15
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Retrocessione dell’intero apparato di foce
EVOLUZIONE RECENTE: dopo gli anni ‘50
Confronto fra i rilievi batimetrici eseguiti nel 1968 e nel 1975
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EVOLUZIONE RECENTE: dopo gli anni ‘50
Diminuzione del trasporto solido misurato a Trento e Boara Pisani
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CAUSE PLAUSIBILMENTE ADDOTTE
Azione di trattenuta dei sedimenti ad opera dei serbatoi idroelettrici(31 bacini artificiali, con invaso totale pari a 571 milioni di m3)
Modificazione della curva di durata delle portate liquide, a causa dell’utilizzazioneidroelettrica (specialmente nel tratto pedemontano)
Riduzione dei deflussi liquidi, provocata dall’aumento delle derivazione a scopo irriguo( specialmente nel tratto di pianura)
Modificazione della vegetazione fluviale nelle isole e nelle golene
Diminuzione del sedimento presente nel fiume, a causa dell’aumento delle estrazioni disabbia e ghiaia nelle cave poste in alveo
Diminuzione dell’apporto solido dalle pendici montane, anche a causa del diverso usodel suolo (opere anti-erosione e di consolidamento dei versanti)
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COMPLESSITA’ SPAZIO-TEMPORALE
Origine del disturbo in data e luoghidiversi
Propagazione del disturbo lungo larete fluviale
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MODELLAZIONE IDRO-MORFODINAMICA
Simulazione dell’evoluzione del profilo e della composizione dell’alveo
- sull’intera rete (varie centinaia di chilometri)
- per durate storiche (vari decenni)
(la propagazione delle perturbazioni di tipo morfologico è assai lenta)
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MODELLOMORFODINAMICO
1-D
De St. Venant
Exner
Hirano
Chézy
Engelund-Hansen
Egiazaroff
iiqi
P
nm
i dBIQT
s
ii
ii d
d
(1) EQUAZIONE DI CONTINUITA'
(2) EQUAZIONE DELL’ENERGIA(O DELLA QUANTITA' DI MOTO)
(3) BILANCIO DEI SEDIMENTI LUNGO LA CORRENTE
(4) BILANCIO DEI SEDIMENTI NELLO STRATO DI MESCOLAMENTO
(5) RESISTENZA IDRAULICA
(6) PORTATA SOLIDA DELLA CLASSE i-esima
(7) COEFFICIENTE DI ESPOSIZIONE / NASCONDIMENTO
fIHBHQ
tzB
xT
tB iii
tzB
xTN
i
i
1
Gauckler-Strickler
0tA
xQ
JxU
gAgQzH
x1
2 22
fhs IRBHKQ3/2
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SEMPLIFICAZIONI NECESSARIE
• Per utilizzare dati topografici aggregati (rilievi di dettaglio solo in parte disponibili)
Per abbattere i tempi di calcolo (passi spaziali e temporali più lunghi)
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SEMPLIFICAZIONE DELLE EQUAZIONI DEL MOTO DELL’ACQUA (De St. Venant)
lww qcsQc
tQ
xzIJ fMoto mediamente uniforme
lqsQ
Propagazione istantanea
Onda cinematica
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VALIDITA’ DELL’IPOTESI DI MOTO UNIFORME
Distanza tra le sezioni funzione del numero di Froude (scatola morfologica) (Ronco et al., 2007)
amm
x4
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25Fr
Er [%
]
1.50
/H=5·102 /H=1·103 /H=5·103 /H=1·104
/H=5·104 /H=1·105 /H=5·105 /H=1·106
Erro
rere
lativo
[%]
Numero di Froude
errore ammissibile (es. 20 %)
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EQUAZIONE DEL TRASPORTO SOLIDO VALIDA PER MOTO QUASI UNIFORME
N
iiiq
ip
nf
m
s dBIQ
Q1
tmmp
nf
N
iqi
iiss eQB
Id
dtQT1
qeq
p
meq
nfs
s dBQITQ
portata solida
trasporto solido totale
portata solida annua
diametro equivalente
q
N
i
qsii
sN
iii
eq
d
dd
1
1
1
coef. di esposizione / nascondimento sN
iii
s
i
d
di
1
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Bolzano
Verona
Albaredo d'AdigePorto
Fossone
Resia
Trento
Boara Pisani
S=12000 km2
L=300 km nel bacino
L=410 km complessivi
ortofoto in Alto Adige (1996)
rilievo batimetrico a valle di Merano (1954)
DATI GEOMETRICI DISPONIBILI
DTM del bacino idrografico (1996)
DTM del bacino idrografico (1996)
rilievo batimetrico di tutto il fiume (1996)
modello Hec-Ras a valle di Trento (1996)
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Verona
PortoFossone
Resia
Pass
irio
Noce
Isarc
o
Avisio
Chi
ampo
Trento
Boara Pisani
portate liquide del fiume Adigemisurate a:Ponte Adige (1977-2007)Bronzolo (1957-2007)
Trento (S. Lorenzo) (1923-2008)Boara Pisani (1923-2005)
portate liquide degli affluentimisurate a:Moos (Passirio) (1953-1963)Saltusio (Passirio) (1993-2007)
Isarco (Bolzano Sud) (2003-2008)
Le portate di Avisio e Chiampo sono state stimate in base alla superficie del loro bacino imbrifero
Albaredo d'Adige
Bolzano
Mezzolombardo (Noce) (1986-2008)
IDROLOGIA
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Marlengo
Merano
Cortina d'Adige
Salorno
Zevio
GRANULOMETRIA
suddivisione in:10 classi granulometriche
4 stazioni di campionamento in Alto-Adige
1 stazione di campionamento in Veneto
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TARATURA DELLA FORMULA DI TRASPORTO
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),(),( ttxStxSS
),(),(' txSTtxSSS
TTS ''
OMOGENEIZZAZIONE DEI DATI DISPONIBILI:“Macchina del Tempo”
1954 1996 2142
T=146 anniT
N
tzTtzN
i 1
2)()(scarto quadratico medio
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PRIMA IPOTESI DI TARATURA DELLA FORMULA DI TRASPORTO
m = 1,93
= 4,03s = 0,80
TRENTO
tratto pedemontano
(Gauckler – Strickler)
m = 1,39
= 0,06s = 0,20
BOARA PISANI
tratto di pianura
(Chèzy)Deq = 36,69 mm
?Deq = 0,37 mm
?
m=1,93 m=1,39
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CONCLUSIONI
Validità dell’ipotesi di moto uniforme in relazione alle dimensioni della “scatola morfologica”
Necessità di affinamento delle conoscenze granulometriche
Necessità di nuove misure e/o attente analisi di sensibilità del trasporto solido totale
Necessità di estendere il modello all’intera rete idrografica