Corso HEC-RAS Modellazione Bidimensionale

Esempio n.1Analisi del rischio idraulico del tratto terminale del Fiume Lipuda nel Comune di Cirò Marina (KR)

MODELLO COMBINATO MONODIMENSIONALE E BIDIMENSIONALE

Lo studio è stato condotto per pervenire alla perimetrazione delle aree allagabili allo stato attuale nella zona del territorio comunale di Cirò Marina attraversata dal tratto terminale del Fiume Lipuda per effetto delle insufficienze idrauliche presenti lungo il corso d'acqua. In particolare lo studio deve supportare la richiesta di riclassificazione delle aree perimetrate dal PAI in questa zona.

In questo caso è stato predisposto un modello idrodinamico combinato monodimensionale/bidimensionale in quanto ritenuto il più idoneo a simulare in maniera corretta lo scenario degli allagamenti che si verifica nella zona. Il modello implementato è costituito dalle due componenti:

• monodimensionale, lungo il tratto terminale del Fiume Lipuda, per simulare la propagazione delle piene lungo il corso d'acqua e valutare le fuoriuscite;
• bidimensionale, nelle aree esterne che si inondano per effetto delle fuoriuscite, in modo da simulare la propagazione dei deflussi sul piano campagna.

Il modello digitale del terreno è stato ricostruito sulla base dei dati del rilievo Lidar eseguito dal MATTM nell'ambito del PST-A, con cella a 1-2 m, integrati con una serie di rilievi a terra eseguiti con tecnica tradizionale (GPS e stazione totale)

Nel modello monodimensionale, che è costituito da n. 42 sezioni, sono stati inseriti i tre ponti presenti lungo il tratto (vecchia SS 106, nuova SS 106 e linea FFSS) e un salto di fondo presente in corrispondenza di un guado.

Come condizioni di moto sono stati inseriti gli idrogrammi di piena relativi ai vari tempi di ritorno nella sezione di monte e nella sezione di valle è stato assegnato il livello idrico fisso pari al livello medio mare oltre al sovralzo generato dal moto ondoso, dall'alta marea e dalla bassa pressione.

In questi casi occorre dapprima condurre una serie di simulazioni in regime di moto permanente con schema monodimensionale, vedi fig. A1, al fine di individuare le criticità idrauliche e quindi le portate smaltibili nei vari tratti e solo in un secondo tempo passare alla simulazione in regime di moto vario con schema bidimensionale, vedi fig. A2, inserendo gli sfioratori laterali e le aree a deflusso bidimensionale. Nella figura A3 infine è riportato il risultato delle simulazioni condotte con riferimento all'evento di piena duecentennale con il modello combinato mono e bidimensionale.

Fig. A1 - Modello idraulico tratto terminale fiume Lipuda - schema monodimensionale

Figura A2 - Modello idraulico tratto terminale fiume Lipuda - schema combinato 1D e 2D

Figura A3 - Modello idraulico tratto terminale fiume Lipuda - risultati scenario con Tr 200 anni

Esempio n.2 Analisi del rischio idraulico nel bacino del Torrente Purgatorio in provincia di Crotone

MODELLO BIDIMENSIONALE

Lo studio è stato condotto per pervenire alla perimetrazione delle aree allagabili allo stato attuale nella zona del territorio comunale di Cutro e Isola Capo Rizzuto attraversata dal tratto terminale del Torrente Purgatorio per effetto delle insufficienze idrauliche presenti lungo il corso d'acqua. In questo caso è stato predisposto un modello idrodinamico bidimensionale puro in quanto ritenuto il più idoneo a simulare in maniera corretta lo scenario degli allagamenti che si verifica nella zona. Il modello digitale del terreno è stato ricostruito sulla base dei dati del rilievo Lidar eseguito dal MATTM nell'ambito del PST-A, con cella a 1-2 m, integrati con i dati della Cartografia Tecnica Regionale e una serie di rilievi a terra eseguiti con tecnica tradizionale (GPS e stazione totale), in questo caso il modello digitale del terreno è stato ricampionato con una cella di 1 m. Il dominio di calcolo è esteso all'intero bacino del Torrente Purgatorio e come condizione al contorno viene utilizzata una precipitazione uniformemente distribuita con tempo di ritorno di 200 anni e durata di 3 ore, nella porzione di valle del dominio è stato invece assegnato il livello idrico fisso pari al livello medio mare oltre al sovralzo generato dal moto ondoso, dall'alta marea e dalla bassa pressione, pari complessivamente a 0.75 m. Nel seguito viene dapprima illustrata la preparazione dei dati cartografici di base e quindi brevemente descritte le varie fasi di implementazione della modellistica bidimensionale e di visualizzazione ed esportazione dei risultati ottenuti.

Preparazione dati cartografici di base

Fig. I - Torrente Purgatorio – preparazione progetto GIS

Implementazione modello idraulico

Di seguito sono riepilogate le fasi seguite per l'implementazione del modello idraulico, brevemente descritte nel seguito:

1. creazione nuovo progetto;

2. importazione strati informativi di base;

3. preparazione modello digitale del terreno;

4. creazione nuova geometria e definizione area 2D;

5. inserimento breakline;

6. inserimento connessioni idrauliche;

7. definizione condizioni al contorno;

8. definizione Curve Number;

9. definizione scabrezza;

10. preparazione modellazione;

11. esecuzione modellazione;

12. visualizzazione risultati modellazione;

13. esportazione risultati modellazione.

Fig. II - Strati informativi di base caricati nel Mapper

Fig. III - Modello digitale del terreno creato nel Mapper

Fig. IV - Preparazione area 2D tramite importazione dello shapefile del bacino

Fig. V - Preparazione area 2D

Fig. VI - Inserimento breakline – rigenerazione griglia di calcolo

Fig. VII - Inserimento breakline – correzione errori a seguito della generazione della maglia di calcolo

Fig. VIII - Inserimento connessioni idraulica – definizione traccia

Fig. IX - Inserimento connessioni idraulica – definizione geometria (tombini)

Fig. X - Definizione condizione al contorno – precipitazione uniformemente distribuita sul dominio di calcolo

Fig. XI - Definizione condizione al contorno di valle – livello medio mare

Fig. XII - Definizione Curve Number – caricamento strato informativo

Fig. XIII - Definizione Curve Number – inserimento valori tabellari del CN

Fig. XIV - Definizione scabrezza – caricamento strato informativo

Fig. XV - Definizione scabrezza – inserimento valori tabellari del coefficiente di Manning

Fig. XVI - Associazione della geometria a strati informativi relativi a DEM, scabrezza e infiltrazione

Fig. XVII - Preparazione modellazione – definizione parametri generali

Fig. XVIII - Visualizzazione risultati modellazione – mappa dei battenti massimi

Fig. XIX - Animazione risultati - visualizzazione linee flusso

Fig. XX - Visualizzazione sezioni tracciate per estrazione risultati

Fig. XXI - Visualizzazione profilo di corrente lungo la sezione denominata PROFILO

Fig. XXII - Visualizzazione idrogramma di piena la sezione denominata SEZIONE