Modellazione idraulica

Modellazione idraulica

Negli ultimi anni l’approccio con le problematiche ambientali è radicalmente cambiato; in particolare, con la nascita delle Autorità di Bacino e con l’adozione dei Piani di Bacino, Stralcio per l’Assetto Idrogeologico, anche il quadro normativo di riferimento e quindi le regole e le modalità per intervenire sul territorio sono state modificate. Nel settore specifico della difesa del suolo, con particolare riferimento alla mitigazione del rischio idraulico, sono ora richieste metodologie complesse sia per la valutazione degli effetti indotti dalla realizzazione di un’opera in aree di pertinenza fluviale sia per la definizione delle aree soggette a rischio di esondazione.

Tali metodologie prevedono l’utilizzo di modelli di calcolo sempre più completi per simulare in modo corretto la situazione reale, Codda Ingegneria dispone dei più innovativi sistemi per il calcolo delle portate di piena e lo studio della propagazione della stessa lungo il reticolo idrografico.

I nostri modelli vengono interfacciati con il Sistema Informativo Territoriale (GIS) in modo da estrarre direttamente da esso i dati geografici e topografici necessari per eseguire la modellazione e per restituirne i risultati.
Vengono impiegti software realizzati da “Hydrologic Engineering Center” del US Army Corps of Engineers (HEC), programmi molto completi che permettono di effettuare modellazioni anche molto complesse sia in moto permanente che in moto vario.

Tra i software HEC utiizziamo in partilcare:

HEC-HMS per la modellazione idrologica dei bacini idrografici e quindi per la determinazione delle portate di piena attese in determinate sezioni del bacino in funzione dei tempi di ritorno considerati;
HEC-RAS per simulare la propagazione dell’onda di piena lungo il reticolo idraulico e determinare quindi l’altezza che il livello idrico raggiunge nelle varie sezioni evidenziando quindi possibili criticità del reticolo stesso e permettendo infine di perimetrare le aree allagabili con diversi tempi di ritorno.

Codda Ingengeria ha inoltre consolidato l’utilizzo dei codici di simulazione numerica più complessi, quali i modelli bidimensionali mediante l’impiego di modelli approvati dalla Federal Emergency Management Association (FEMA) degli Stati Uniti d’America per la mappatura del rischio idraulico.
La mappatura delle aree inondabili è conseguita mediante interpretazione dei risultati della modellazione idraulica 2D con riferimento all’individuazione ed analisi dei valori delle grandezze idrauliche (tiranti e velocità massimi asincroni) computate per le celle interessate dal flusso di piena.
Due sono le categorie principali di modalità di interpretazione dei risultati della modellazione idraulica 2D per la determinazione delle aree inondabili:

perimetrazione oggettiva senza alcun filtro con tracciamento delle aree inondabili come inviluppo delle celle bagnate dai flussi di piena senza alcun filtro;
perimetrazione condizionata con filtro dei risultati con tracciamento delle aree inondabili come inviluppo di tutte le celle bagnate dai flussi di piena che soddisfano un criterio caratterizzato da predefiniti valori minimi di tirante e di velocità.

Modelli idraulici

I modelli matematici consentono di simulare il comportamento di un sistema idraulico quando l’eccessiva complessità del sistema stesso renda inapplicabili le usuali formule semplificate. L’utilizzo di software dedicati permette di risolvere per via numerica le equazioni della meccanica dei fluidi.

Modeli monodimensionali

I modelli monodimensionali si utilizzano quando il moto si sviluppa lungo una direzione prevalente e le componenti della velocità nelle altre direzioni risultano trascurabili. E’ il caso dei canali, dei fiumi ben arginati o delle tubazioni. In ogni sezione modellata si ottiene l’andamento nel tempo della quota piezometrica e della portata.

Da questi dati è possibile, nel caso del moto a pelo libero in un fiume:

tracciare il profilo idraulico
verificare se il livello idrico può superare o meno gli argini
ricavare le quote idriche nelle adiacenze degli argini
simulare la propagazione dell’onda di piena

Modelli bidimensionali

I modelli bidimensionali si rendono necessari in presenza di significative componenti trasversali della velocità. È il caso dello studio delle aree alluvionabili da un corso d’acqua oppure di alvei ampi e irregolari per cui risulta difficile stabilire a priori l’andamento delle correnti di flusso. In ogni cella in cui è suddiviso il campo di moto (mesh 2D), si ottiene l’andamento nel tempo del livello idrico e delle due componenti orizzontali della velocità, da cui è possibile:

definire le aree soggette ad inondazione
calcolare il rischio idraulico
stimare l’eventuale erosione del fondo
individuare i percorsi dei flussi
simulare la propagazione dell’onda di piena

Modeli tridimensionali

I modelli tridimensionali tengono conto delle componenti della velocità in tutte le direzioni. Trovano applicazione tra l’altro nello studio degli organi di scarico delle dighe, delle condotte forzate di impianti idroelettrici, delle opere marittime, consentendo un’analisi approfondita del fenomeno prima dell’eventuale realizzazione di modelli fisici. In ogni cella in cui è suddiviso il campo di moto (mesh 3D) si ottiene l’andamento nel tempo della pressione e del vettore velocità, da cui è possibile, per esempio:

definire con precisione la superficie idrica
calcolare gli sforzi sui contorni del moto
studiare la trasmissione, riflessione, diffrazione di onde
valutare il rischio di cavitazione in condotte in pressione

Per una buona attendibilità dei risultati è essenziale porre particolare attenzione alla definizione delle condizioni al contorno ed alla taratura del modello, problematiche nelle quali Codda Ingegneria può vantare una qualificata esperienza.

Per avere maggiori informazioni e richiedere preventivi circa le opere idrauliche e altri servizi è possibile contattare Codda Ingegneria al numero 0185 393358 o compilare il form sottostante.

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