Direttiva P.C.M. 8 febbraio 2013
Piani di laminazione
VALUTAZIONE DELL’INFLUENZA DEGLI INVASI REGOLATI DA
DIGHE SULLA FORMAZIONE E PROPAGAZIONE DELL’ONDA DI
PIENA A VALLE
Secondo Barbero
Arpa Piemonte – Centro Funzionale Regionale
Torino, 7 febbraio 2014
CASO STUDIO: GLI INVASI DELLA PROVINCIA DEL VCO
Progetto: gestione dei rischi naturali nell’area del lago Maggiore
Cooperazione transfrontaliera interreg IIIA 2000-2006
Obiettivo: studio del ruolo dei serbatoi artificiali di ritenuta nella gestione degli
eventi alluvionali
Partner
ARPA Piemonte
Politecnico Torino
Regione Piemonte
Registro Italiano Dighe
Scuola Universitaria della Svizzera Italiana
(CH)
Service des forces hydrauliques
2
AREA ANALIZZATA
INVASI
Val Toggia
Lago Castel
Morasco
Sabbione
Obersee
Vannino
Busin Inferiore
Devero
Agaro
Lago d'Avino
Agrasina
Larecchio
Alpe Cavalli
Camposecco
Antrona
Campliccioli
Cingino
Ceppo Morelli
Quarazza
Si contano in totale diciannove
invasi, con capacità complessiva
superiore a 155 milioni di metri
cubi, a cui vanno aggiunti quelli
in territorio Svizzero.
Nel sistema del Verbano, il ruolo
dei serbatoi nella fase di
formazione delle piene a valle
risulta particolarmente
interessante, tenuto conto della
dislocazione degli invasi
all’interno del bacino, del volume
complessivamente invasabile e
delle caratteristiche (e
vulnerabilità) delle aree di
fondovalle
3
FASI DI LAVORO
fase 1: catasto delle opere
fase 2: analisi dell’effetto di laminazione
fase 3: individuazione delle aree bersaglio
CATASTO
d ig a d i M O RAS CO
c a r a t t er is t ic h e d ig a - M AN U FATTO
altezza della diga da D.L. 08/08/1994 :
altezza della diga da D.M. 24/03/1982 :
altezza di massima ritenuta :
franco :
franco netto :
sviluppo del coronamento :
larghezza del coronamento :
volume della diga :
quota del piano di coronamento :
54.77
59.00
50.94
1.03
564.87
4.50
m
m
m
m
m
m
m
m3
259'000
1817.77 m s.l.m.
c a r a t t er is t ic h e d ig a - I N VAS O
portata di massima piena di progetto :
tempo di ritorno di progetto :
3
403.00 m / s
non noto anni
quota minima assoluta di invaso :
1771.30 m s.l.m.
quota minima di regolazione :
1777.50 m s.l.m.
2
0.23 km
supeficie del lago alla quota minima di regolazione :
quota di massima regolazione :
superficie del lago alla quota massima di regolazione :
quota di massimo invaso :
volume totale di invaso alla quota di massimo invaso :
superficie del lago alla quota di massimo invaso :
1815.77 m s.l.m.
2
0.65 km
1816.74 m s.l.m.
6
3
18.40 . 10 m
2
0.66 km
volume utile di regolazione :
6
3
0.000 . 10 m
6
3
17.00 . 10 m
volume di laminazione :
6
3
0.650 . 10 m
volume di invaso da D.L. 08/08/1994 :
superficie del bacino imbrifero direttamente sotteso :
superficie del bacino imbrifero direttamente allacciato :
2
35.42 km
2
12.95 km
• Curva volumi di invaso
• Scale di deflusso organi di scarico
4
FASE 2: ANALISI EFFETTO DI LAMINAZIONE
VALUTAZIONE QUANTITATIVA DELL’EFFETTO DI LAMINAZIONE
portata
[ m³/s ]
500
DISTRIBUZIONE DI PROBABILITA' CUMULATA
450
1.
2.
3.
4.
distribuzione probabilità portate al colmo
costruzione idrogrammi di piena sintetici
ipotesi condizioni iniziali impianto
calcolo curve di possibilità di laminazione
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
200
400
600
800
1000
periodo di ritorno T [ anni ]
350.00
CONDIZIONI INIZIALI UTILIZZATE
IDROGRAMMA in INGRESSO ALLA SEZIONE
portata q(t) [ m³/s ]
300.00
- utilizzo dei soli scarichi di superficie
- livello iniziale coincidente con la quota inferiore
della soglia degli scarichi di superficie
- nessuna ulteriore manovra degli scarichi
250.00
200.00
150.00
100.00
50.00
-12.00
-6.00
0.00
0.00
6.00
12.00
tempo t [ ore ]
5
CURVE DI POSSIBILITA’ DI LAMINAZIONE
 T  
portata
[ m³/s ]
300
Qu ,T
Coeff di laminazione
Qe ,T
DISTRIBUZIONE DI PROBABILITA' CUMULATA
250
200
150
100
DPC - in entrata
50
DPC - in uscita
0
0
200
400
600
800
1000
periodo di ritorno T [ anni ]
6
PROPAGAZIONE EFFETTO DI LAMINAZIONE
Metodo speditivo
Indice FARL
Flood Attenuation by Reservoirs and Lakes
Rapporto tra le aree sottese
AL (area _ Lago)
r
AB (area _ Bacino )
w
AB (area _ bacino )
Ac (area _ esterna )

  1 r

w
n
FARL    i
i
Man mano che si procede verso valle, si riduce l’effetto
iniziale di laminazione: l’indice quantifica tale riduzione
indicando in maniera speditiva e di prima
approssimazione le zone effettivamente suscettibili di
attenuazione del rischio di piena
7
APPLICAZIONE INDICE FARL
8
COMBINAZIONE INVASI IN PARALLELO
Q1 Q 2
x: fattore di scala
x
Qtot
 S 2  Q2  Q1
 Stot 
x  Qtot
CURVA DI POSSIBILITA' DI LAMINAZIONE
COEFFICIENTE DI LAMINAZIONE  ( T )
 (T)
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
0
200
400
600
800
1000
periodo di ritorno T [ anni ]
9
CONFRONTO INDICI
CONFRONTO INDICI
FARL 
(T=200 anni)
1.00
0.95
0.90
FARL
0.85
Lago Cingino
0.80
0.75
0.70
Sabbione
Camposecco
0.65
0.60
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00(T=200)
FASE 3: INDIVIDUAZIONE AREE BERSAGLIO
AREE STORICAMENTE VULNERATE
11
AREE BERSAGLIO
aree
storicamente
vulnerate
+
laminazione
nelle aste
fluviali
INDIVIDUAZIONE
AREE BERSAGLIO
12
AREE TARGET INDIVIDUATE
Medio Corso del Toce
Valle Ovesca
La presenza di un composito sistema di invasi rappresenta una realtà di grande interesse
in relazione alle possibilità di attenuazione degli effetti delle piene in alcuni sottobacini 13
e,
soprattutto, in una cospicua parte dell’asta principale del Toce
SVILUPPI FUTURI
Applicazione del metodo ad altri invasi significativi del Piemonte attraverso l’utilizzo di
ARPIEM (Analisi Regionale delle PIene nei bacini Montani) per la determinazione
delle piene in ingresso (Progetto FLORA)
GRAZIE A TUTTI PER L’ATTENZIONE
Analisi Regionale delle PIene nei bacini Montani
(ARPIEM)
15
Consistenza della base dati di piena
•
121 stazioni con portate al colmo e 134 stazioni con
giornalieri/max 24 ore
• Fonti:
‣
‣
‣
‣
Servizio idrografico nazionale (45 stazioni)
Rete regionale (49 stazioni)
Altri ENEL, CNR (12 stazioni)
Invasi 28
numero stazioni
Distribuzione geografica delle
stazioni
16
numerosità campionaria (colmi)
Ricostruzione portate affluite ai serbatoi artificiali
Ricostruzione idrogrammi in ingresso al serbatoio mediante sviluppo dell’equazione
di bilancio dei volumi nell’intervallo di tempo t, t+t, espressa dalla formula:
Portate in uscita
Turbinate + scaricate
Portata al serbatoio
V
Qi  Qu 
t
Variazione di volume
(da misura di livello)
Applicazione dell’equazione di bilancio dei serbatoi a 28 invasi

17
Analisi Regionale delle PIene nei bacini Montani (ARPIEM)
Schema metodologia regionale
Regionalizzazione curve di frequenza delle piene
no distribuzione
stima regionale continua
campionaria a priori
(no regioni omogenee)
calibrazione
L-momenti
campionari
L-momenti
regionali
varianza
L-momenti regionali
varianza
L-momenti
campionari
eventuali valori
non sistematici
stima della distribuzione
(model averaging)
fasce di
confidenza
18
stima regionale quantile + incertezza
Rappresentazione distribution-free
•
Nessuna scelta a priori della distribuzione
•
Gli L-momenti sono le variabili da regionalizzare ➙
si possono sfruttare campioni corti anche in
calibrazione
•
Valutazione incertezza per ogni L-momento
•
Possibilità di includere valori non sistematici
19
Applicazione in siti con pochi dati
no distribuzione
campionaria a priori
L-momenti
campionari
varianza
L-momenti
campionari
eventuali valori
non sistematici
stima regionale continua
(no regioni omogenee)
L-momenti
regionali
varianza
L-momenti regionali
selezione “mista” L-momenti
confronto varianze
L-momenti regionali vs campionari
stima della distribuzione
(model averaging)
fasce di
confidenza
stima regionale quantile + incertezza
20
Uso ottimale stazioni strumentate con pochi dati
Area grigia: è preferibile il valore
campionario
Incertezza media regionale
Curve iso-incertezza campionaria
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Conclusioni
Le applicazioni e gli strumenti realizzati possono supportare le attività tecniche di
cui alla direttiva dell’8 febbraio 2013 attraverso il seguente percorso:
• applicazione del metodo ad altri invasi significativi del Piemonte
• quantificazione effetto di laminazione con ARPIEM
• valutazione diversi scenari di gestione:
• ipotesi condizioni iniziali invaso come progetto “Verbano”
• svaso preventivo
• …altro
22