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La stabilità degli argini fluviali

Le piene dei corsi d'acqua sono fenomeni che stanno diventando sempre più frequenti. In caso di esondazione esse sono in grado di sollecitare notevolmente non solo il tessuto urbano ma anche le stesse arginature sottoposte a cicli di piena e di rapido abbassamento del livello idrico del corso d'acqua

La sistemazione arginale presso il Circolo Magistrati della Corte dei Conti (Roma)

Tra i vari esempi del passato più recente ricordiamo la piena del Tevere avvenuta il 14-15 Novembre 2012 che ha causato allagamenti diffusi, evacuazione di abitazioni isolate, frane, incidenti automobilistici, interruzione della viabilità ordinaria ed autostradale e delle linee ferroviarie, rigurgito dei reticoli di scolo con notevoli disagi per la popolazione.

Immagini

  • La propagazione delle onde di piena lungo il Tevere da Ripetta a Mezzocamino
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    La propagazione delle onde di piena lungo il Tevere da Ripetta a Mezzocamino
  • Evento franoso presso il Circolo Magistrati della Corte dei Conti (Roma) del Novembre 2012
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    Evento franoso presso il Circolo Magistrati della Corte dei Conti (Roma) del Novembre 2012
  • Un argine rinforzato e il mesh per il calcolo delle pressioni neutre
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    Un argine rinforzato e il mesh per il calcolo delle pressioni neutre
  • Un argine rinforzato e il mesh per il calcolo delle pressioni neutre
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    Un argine rinforzato e il mesh per il calcolo delle pressioni neutre
  • L’andamento della linea piezometrica durante la piena
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    L’andamento della linea piezometrica durante la piena
  • L’analisi all’equilibrio limite dell’argine
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    L’analisi all’equilibrio limite dell’argine
  • Il Filter Unit Ecogreen 4 t
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    Il Filter Unit Ecogreen 4 t
  • La posa Filter Unit
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    La posa Filter Unit
  • La realizzazione del pendio rinforzato
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    La realizzazione del pendio rinforzato
  • L’argine a fine lavori
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    L’argine a fine lavori
  • L’argine rinverdito
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    L’argine rinverdito
  • L’argine rinforzato durante la piena del Febbraio 2014
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    L’argine rinforzato durante la piena del Febbraio 2014
  • L’argine dopo la piena
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    L’argine dopo la piena

In particolare, verrà qui esaminata una sezione del Tevere posta nei pressi del Circolo dei Magistrati della Corte dei Conti. L’argine di tale sezione, nella cui sommità è presente una zona di pertinenza del Circolo adibita a parcheggio e scopi ricreativi con una superficie coperta di oltre 2.000 m2, è stato oggetto di un evento di frana relativamente esteso. Dopo la sistemazione dell’argine, avvenuta combinando tecnologie tradizionali e innovative, la sezione è stata nuovamente sollecitata da una piena nel Gennaio 2014. In seguito a tale avvenimento, simile a quello del 2012, non si sono verificate deformazioni e fenomeni erosivi apprezzabili, dimostrando così la bontà dell’intervento eseguito.

La piena del Novembre 2012 e il fenomeno franoso

Nei giorni 11 e 12 Novembre 2012 si sono verificate precipitazioni diffuse e intense, anche a carattere di rovescio o temporalesche con quantitativi precipitati particolarmente elevati, in tutti i bacini idrografici afferenti al territorio delle seguenti Zone d’Allerta della Regione Lazio: A- bacini costieri Nord e B- bacino medio Tevere, con ripercussioni di propagazione idraulica della piena del Tevere anche sulla zona D-Roma. Le perturbazioni verificatesi sono state particolarmente severe sui bacini del Tevere umbro, del Chiani e soprattutto del Fiora e del Paglia nei settori meridionali della Toscana.

A seguito di tali precipitazioni, i fenomeni di maggior rilievo sono stati lo sviluppo di un’onda di piena lungo il corso del fiume Fiora a cavallo tra i giorni 11 e 12 Novembre e del fiume Tevere, a partire dal giorno 13 nella parte di monte del corso d’acqua, fino al giorno 15 nella città di Roma.

La piena del Tevere è stata caratterizzata da uno sviluppo impulsivo nei bacini del Chiani e soprattutto del Paglia, mentre nelle stazioni idrometriche del Basso Tevere, dove l’apporto pluviometrico diretto è stato poco significativo, il transito del colmo di piena, in particolare per la stazione di riferimento di Ripetta a Roma, si è distribuito tra la seconda metà della giornata del 14 e la mattinata della giornata del 15.

Il picco, pari a 1.933 m3/s, è stato registrato alle ore 01.00 del giorno 15. La rapida diminuzione del livello idrico del Tevere è stata la causa di innesco dei fenomeni franosi verificatisi (il tempo di stazionamento della piena sulla golena è stato pari a circa 30 ore mentre il tempo di rientro della stessa tre volte inferiore rispetto a quello di ascesa e mantenimento). In particolare, nei pressi del Circolo Sportivo della Corte dei Conti, in seguito all’evento di piena si è riscontrato il dissesto di numerosi tratti delle scarpate che delimitano le golene del Tevere al di fuori dal tratto difeso dai “muraglioni”.

Fortunatamente i fenomeni franosi in oggetto non hanno provocato perdite di vite umane, ma hanno causato l’invasione dell’alveo da parte di alberature, arbusti e terreno golenale. Alcuni dei circoli sportivi che utilizzano in concessione le golene con attività quali il tennis e il canottaggio, hanno subito danni ai limitrofi campi da tennis ed un pericoloso avvicinamento della sponda golenale ad edifici di riunione ed esercizio di sport (palestre, piscine, ecc.).

La filtrazione nel corpo arginale

Le cause di tali fenomeni franosi sono da ricercarsi, in primo luogo, nella variazione delle pressioni neutre nel corpo dell’argine. Infatti, la presenza dell’acqua in un corpo terroso influisce in modo apprezzabile sulle condizioni di stabilità, specie per un abbassamento relativamente rapido del livello nel corso d’acqua. Lo studio dell’andamento della filtrazione e delle sue evoluzioni in regime vario può farsi utilizzando equazioni di relativamente facile scrittura ma di difficile manipolazione.

Utilizzando procedimenti numerici (alle differenze finite o agli elementi finiti), è possibile trattare il problema in modo esauriente, ed è quanto è stato fatto nel caso in esame, sia dai Progettisti sia in approfondimenti teorici e numerici. In caso di argini realizzati con materiale uniforme, è possibile applicare il metodo sviluppato da N.N. Pavlosky (1931).

In alcuni casi, invece, quando l’argine ad esempio presenta materiali a diversa permeabilità e sia necessario anche tenere in conto della parziale saturazione dei terreni e della relativa suzione – differenza tra la pressione dell’aria e quella dell’acqua, negativa in condizioni di parziale saturazione -, conviene ricorrere a metodi numerici.

In particolare, mediante il codice SEEP/W (Geoslope, 2005), è stata condotta l’analisi delle pressioni neutre in regime transitorio e in condizioni di totale/parziale saturazione. Le condizioni al contorno assegnate al piano campagna corrispondono, per ciascun punto, ad una quota piezometrica pari al livello del fiume Tevere h(t) durante l’evento di piena. Il contorno laterale ed inferiore del dominio di calcolo sono stati assunti impermeabili.

Come condizione iniziale è stata imposta una condizione idrostatica delle pressioni neutre con falda corrispondente al livello medio del fiume. Al di sopra della linea piezometrica, in ragione della granulometria dei terreni presenti a quelle quote (A e B), è stata considerata la presenza di una frangia capillare di 2 ovvero 4 m, al di sopra della quale è stato assunto un profilo di suzione costante con valori pari, corrispondentemente, a 20 ovvero 40 kPa. Da queste ipotesi ne è conseguita una porzione superficiale del pendio, di spessore compreso tra 3 e 5 m, inizialmente in condizioni di parziale saturazione.

Successivamente, utilizzando le suddette pressioni neutre, si sono valutate le condizioni di stabilità dell’argine, attraverso i metodi dell’equilibrio limite di Morgenstern e Price (1965) e Janbu (1954). L’analisi a ritroso della rottura dell’argine originale e l’analisi di stabilità dell’argine rinforzato, unitamente all’analisi del regime delle pressioni neutre in condizioni di parziale/totale saturazione, sono state affrontate da Cuomo et. al. (2014 a, b, c).

La sistemazione dell’argine

Si è reso pertanto necessario un rapido intervento di sistemazione e soprattutto di rinforzo arginale, così da realizzare una struttura in grado di resistere alle variazioni di pressioni neutre causate dalle piene. È stato scelto l’utilizzo di un terreno granulare ad elevata permeabilità abbinato a materiali geosintetici tradizionali e innovativi. Nello specifico, sono state eseguite le seguenti operazioni:

  • pulizia e riprofilatura del pendio lungo il contatto tra gli strati “A” e “B”;
  • installazione di due file di Filter Unit Ecogreen 4t al piede dell’argine;
  • realizzazione dell’argine rinforzato mediante la stesa di geogriglie in poliestere rivestito in PVC del tipo Edilgrid 35/20 con spaziatura verticale Sv = 0,80 m e impiego di terreno granulare compattato sia per la zona rinforzata che a tergo;
  • impiego di una geostuoia tipo Telenet per trattenere il fine.

Il Filter Unit è un contenitore a doppia rete in poliestere stabilizzato UV, che si integra perfettamente nell’ambiente e lungo i corsi d’acqua. La sua notevole flessibilità e facilità d’uso lo rendono perfettamente adatto ad ogni contesto in cui siano necessari interventi di controllo dell’erosione, rinforzo e drenaggio. La sua forma e la presenza di cavità ed interstizi permettono un facile intasamento con terra vegetale e la rapida crescita di coltri vegetative ed ecosistemi. I principali vantaggi di tali elementi si possono riassumere in tre categorie:

  • di tipo idraulico: si tratta di un dispositivo ad alta permeabilità; si adatta perfettamente ad ogni superficie di posa; presenta elevata efficienza di copertura;
  • di tipo ecologico: offre supporto alla naturalizzazione facilitando la formazione e lo sviluppo della fauna e flora locale;
  • di tipo operativo-logistico: presenta notevole velocità di esecuzione con conseguente riduzione dei costi di installazione.

Il prodotto risulta essere deformabile e richiede l’utilizzo di poche macchine; inoltre è possibile installarlo anche in presenza di un normale regime idrico. L’altezza di tale elemento è pari a 0,60 m.