Ingegneri Eccellenti 2021: Arturo Pierobon

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Dipartimento di Ingegneria Civile Edile ed Ambientale Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Curriculum Idraulica

Tesi di Laurea Magistrale

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

Relatore Ch. Prof. Paolo Salandin

Laureando Arturo Giovanni Pierobon Matricola 1179046

Anno Accademico 2019/2020

Il cuore di Venezia è Piazza San Marco.

Ma qual è la sua testa?

Mieczysław Kozłowski

Ringraziamenti Desidererei ringraziare il Prof. Salandin per avermi accompagnato in questo percorso, con forza ed entusiasmo mi ha saputo spronare nel momento del bisogno ed elogiare nei risultati migliori.

Ringrazio la mia famiglia ed in particolar modo mio padre per avermi sempre supportato.

Uno speciale ringraziamento infine ai miei amici e compagni di Università, senza i quali non sarebbe stato lo stesso.

iii

Sommario Questo lavoro di tesi analizza e discute una possibile soluzione progettuale per salvaguardare l’Insula di San Marco da fenomeni di allagamento, siano essi conseguenza di afflussi di precipitazione, di sormonto dal mare o di infiltrazione da falda dal terreno circostante.

Nello sviluppo di tale analisi, risulta fondamentale rivolgere l’attenzione allo stato di fatto del sistema di drenaggio e all’andamento planimetrico della piazza, in modo da poter studiare l’attuale capacità di smaltimento delle acque. Nel seguito, presa visione degli interventi previsti è stata sviluppata la loro modellazione tramite il codice di calcolo SWMM, che permette il confronto dei risultati per diverse combinazioni delle forzanti, ovvero degli afflussi in gioco.

Nella parte finale della tesi, dopo aver dimensionato l’impianto di sollevamento sulla base dei risultati del modello, sono state analizzate le criticità, con particolare attenzione alla Basilica di San Marco che costituisce l’elemento più vulnerabile dell’intera Insula.

v

Elenco delle figure 1.1 1.2 1.3 1.4

Localizzazione delle bocche della laguna . . . . . . . . . . . . . . .

Schema di movimentazione delle paratoie . . . . . . . . . . . . . . .

Andamento del livello del medio mare nel corso degli anni . . . . .

Allagamenti della città di Venezia per un livello del mare di +110 m s.P.S. [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . .

5 6 6

.

7

Planimetria dell’Insula San Marco . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Esempio di stato di fatto dei gàtoli . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Planimetri dell’Insula di San Marco con rete dei cunicoli rilevata . .

Tipica scala delle portate per una caditoia a fessura [4] . . . . . . .

Esempio di forine e relativa schematizzazione grafica . . . . . . . . .

Esempio di bussolone e relativa schematizzazione grafica . . . . . .

Esempio di caditoia a griglia e relativa schematizzazione grafica . .

Esempio di calcolo delle superfici per ogni gruppo . . . . . . . . . .

Esempio di curva quote-superfici e quote-volumi del gruppo B6 . . .

Scala delle portate gruppo B18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Andamento della quota minima dei gruppi di caditoie di Tabella 2.1 Scala delle portate delle caditoie e curva dei volumi dell’Insula di San Marco ottenuta dalla somma da quota zero di tutti i gruppi (capacità limite di smaltimento nei confronti di una precipitazione uniforme in assenza di marea) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.13 Scala delle portate delle caditoie e curva dei volumi dell’Insula di San Marco considerando la diversa quota altimetrica dei gruppi (capacità limite di smaltimento della piazza allagata fino ad una certa quota)

. . . . . . . . . . .

9 10 11 12 13 13 14 15 16 17 18

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 4.1

Estensione dell’allagamento di Piazza San Marco a quota +1,10 m s.P.S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Interventi previsti per la salvaguardia del Nartece (2017) . . . . . .

Scarico verso Rio Luna e relativo schema del manufatto . . . . . . .

Scarico verso Bacino Orseolo e relativo schema del manufatto . . . .

Scarico di Calle della Canonica e relativo schema del manufatto . .

Particolare valvola a farfalla di possibile utilizzo per lo scarico di Calle della Canonica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Esempio di una porta d’acqua e di una paratia anti-allagamento . .

Allagamenti di Piazza San Marco per un livello di marea di +0,70m s.P.S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 19

. 19 . . . . .

21 22 24 24 25

. 25 . 26 . 26

Valori massimi annuali di altezza di precipitazione per diversi anni e durate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 vii

4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13 6.14 6.15

Curva di possibilità pluviometrica logaritmica . . . . . . . . . . . .

Curva di possibilità pluviometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Curva di possibilità pluviometrica per durata <1 ora . . . . . . . .

Suddivisione in tratti A,B e C della Riva San Marco e relative caratteristiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Composizione delle banchine per i diversi tratti e relativo modello di laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Andamento tipico del moto ondoso durante il giorno alla stazione di Punta della Dogana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Schema di una galleria filtrante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 32 . 32 . 32 . 34 . 35 . 36 . 37

Rappresentazione di una rete reale e della relativa astrazione in SWMM Esempio di un semplice schema di rete contenente alcuni elementi descritti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Schema del funzionamento dei vari layer . . . . . . . . . . . . . . . .

Schematizzazione dei diversi deflussi di un sottobacino . . . . . . . .

Confronto tra un’onda di piena descritta tramite soluzione cinematica e dinamica [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Schematizzazione del nodo assemblato . . . . . . . . . . . . . . . . .

Planimetria di San Marco e relativa rete ricostruita tramite modello Separazione degli afflussi di sormonto tra le forine . . . . . . . . . .

Opzione Summury Results in SWMM da cui sono stati estrapolati i parametri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S1 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S2 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S3 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S4 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S5 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S6 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S7 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40 41 42 43 45 46

. 50 . 51 . 53 . 54 . 55 . 56 . 57 . 58 . 59 . 59 . 60 . 60 . 61 . 61 . 62

6.16 Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.17 Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.18 Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.19 Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.20 Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.21 Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S1 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.22 Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S2 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.23 Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S3 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.24 Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S4 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.25 Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S5 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.26 Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S6 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.27 Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S7 al variare del tempo di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.28 Volumi di allagamento in relazione alle diverse durate di precipitazione 6.29 Durate medie di allagamento in relazione alle diverse durate di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.30 Percentuale di funzionamento delle pompe in relazione alle diverse durate di precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.1 7.2 7.3 8.1 8.2 8.3

63 64 65 66 67 68 68 69 69 70 70 71 72 72 72

Posizione della stazione di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Schema di impianto con alimentazione laterale e abaco per l’assegnazione delle dimensioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Affidabilità di un sistema con al massimo 6 elementi disponibili nell’ipotesi che sia a=0,8 l’affidabilità di ciascun elemento . . . . . . . . 81

Superfici scolanti influenti sul sistema di drenaggio della Basilica . .

Linea di displuvio attorno alla Basilica . . . . . . . . . . . . . . . .

Individuazione dei punti critici lungo la linea di displuvio per ogni gruppo di caditoie limitrofo la Basilica . . . . . . . . . . . . . . . .

8.4 Livello idrico del gruppo B11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.5 Livello idrico del gruppo B12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.6 Livello idrico del gruppo B20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.7 Livello idrico del gruppo B21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.8 Livello idrico del gruppo F20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.9 Livello idrico del gruppo F21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.10 Livello idrico del gruppo F22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.11 Livello idrico del gruppo F34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.12 Livello idrico del gruppo F35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 84 . 85 . . . . . . . . . .

85 86 86 86 87 87 87 88 88 88

8.13 Livello idrico del gruppo F37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 8.14 Livello idrico del gruppo F42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 8.15 Possibile nuovo rialzo della pavimentazione . . . . . . . . . . . . . . . 91 A.1 Curve A.2 Curve A.3 Curve A.4 Curve A.5 Curve A.6 Curve A.7 Curve A.8 Curve A.9 Curve A.10 Curve A.11 Curve A.12 Curve A.13 Curve A.14 Curve A.15 Curve A.16 Curve A.17 Curve A.18 Curve A.19 Curve A.20 Curve A.21 Curve A.22 Curve A.23 Curve A.24 Curve A.25 Curve A.26 Curve A.27 Curve A.28 Curve A.29 Curve A.30 Curve A.31 Curve A.32 Curve A.33 Curve A.34 Curve A.35 Curve A.36 Curve A.37 Curve A.38 Curve A.39 Curve A.40 Curve A.41 Curve A.42 Curve A.43 Curve A.44 Curve

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93 93 94 94 94 95 95 95 96 96 96 97 97 97 98 98 98 99 99 99 100 100 100 101 101 101 102 102 102 103 103 103 104 104 104 105 105 105 106 106 106 107 107 107

A.45 Curve A.46 Curve A.47 Curve A.48 Curve A.49 Curve A.50 Curve A.51 Curve A.52 Curve A.53 Curve A.54 Curve A.55 Curve A.56 Curve A.57 Curve A.58 Curve A.59 Curve A.60 Curve A.61 Curve A.62 Curve A.63 Curve A.64 Curve A.65 Curve A.66 Curve A.67 Curve A.68 Curve A.69 Curve A.70 Curve A.71 Curve A.72 Curve A.73 Curve A.74 Curve A.75 Curve A.76 Curve A.77 Curve A.78 Curve A.79 Curve A.80 Curve A.81 Curve A.82 Curve A.83 Curve A.84 Curve A.85 Curve A.86 Curve A.87 Curve A.88 Curve A.89 Curve A.90 Curve A.91 Curve A.92 Curve

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F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16 F17 F18 F19 F20 F21 F22 F23 F24 F25 F26 F27 F28 F29 F30 F31 F32 F33 F34 F35 F36

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B18 B19 B20 B21 B22 B23 B24 B25 B26 B27 B28

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

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124 124 124 125 125 125 126 126 126 127 127

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

129 129 130 130 130 131 131 131 132 132 132 133 133 133 134 134 134 135 135 135 136 136 136 137 137 137 138 138 138 139 139 139 140 140 140 141

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B.37 B.38 B.39 B.40 B.41 B.42 B.43 B.44 B.45 B.46 B.47 B.48 B.49 B.50 B.51 B.52 B.53 B.54 B.55 B.56 B.57 B.58 B.59 B.60 B.61 B.62 B.63 B.64 B.65 B.66 B.67 B.68 B.69 B.70 B.71 B.72 B.73 B.74 B.75 B.76 B.77 B.78 B.79 B.80 B.81 B.82 B.83 B.84

Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala Scala

delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle

portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate

delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle

caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie

del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del del

gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo

F37 F38 F39 F40 F41 F42 F43 F44 F45 F46 F47 F48 F49 F50 F51 F52 F53 F54 F55 F56 F57 F58 F59 F60 F61 F62 F63 F64 F65 F66 F67 F68 F69 F70 F71 F72 F73 F74 F75 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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141 141 142 142 142 143 143 143 144 144 144 145 145 145 146 146 146 147 147 147 148 148 148 149 149 149 150 150 150 151 151 151 152 152 152 153 153 153 154 154 154 155 155 155 156 156 156 157

B.85 Scala B.86 Scala B.87 Scala B.88 Scala B.89 Scala B.90 Scala B.91 Scala B.92 Scala B.93 Scala B.94 Scala B.95 Scala B.96 Scala B.97 Scala B.98 Scala B.99 Scala B.100Scala B.101Scala B.102Scala B.103Scala

delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle

portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate portate

delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle delle

caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie caditoie

del del del del del del del del del del del del del del del del del del del

gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo gruppo

B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20 B21 B22 B23 B24 B25 B26 B27 B28

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

157 157 158 158 158 159 159 159 160 160 160 161 161 161 162 162 162 163 163

Elenco delle tabelle 1.1

Allagamenti progressivi della città di Venezia . . . . . . . . . . . . . .

2.1

Organizzazione delle caditoie dell’Insula di San Marco in gruppi omogenei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1 4.2

Esempio dati di calcolo per precipitazione di 5 minuti per vari Tr .

Altezze di precipitazione per Tr = 5 anni ricavati tramite il metodo di Gumbel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Dati per la curva di possibilità pluviometrica di durata < 1 ora . . .

Dati per la curva di possibilità pluviometrica di durata > 1 ora . .

Afflussi di portata per sormonto per ogni tratto di riva considerato .

4.3 4.4 4.5 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13

Resoconto simulazioni effettuate sia per lo stato di fatto sia per lo stato risanato della rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suddivisione delle portate di sormonto tra gruppi di caditoie per ciascun tratto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . .

Dati di confronto tra stato di fatto e stato risanato della rete per la configurazione dell’impianto scelta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv

4

. 30 . . . .

30 31 31 35

. 49 . 52 . 54 . 55 . 56 . 57 . 58 . 63 . 64 . 65 . 66 . 67 . 71

7.1

Calcolo dell’incremento di livello al variare dell’area delle aperture . . 78

C.1 Dati C.2 Dati C.3 Dati C.4 Dati C.5 Dati C.6 Dati C.7 Dati C.8 Dati C.9 Dati C.10 Dati C.11 Dati C.12 Dati C.13 Dati

altezza altezza altezza altezza altezza altezza altezza altezza altezza altezza altezza altezza altezza

di di di di di di di di di di di di di

precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione precipitazione

per per per per per per per per per per per per per

durata durata durata durata durata durata durata durata durata durata durata durata durata

di di di di di di di di di di di di di

5 minuti e diversi Tr .

10 minuti e diversi Tr 15 minuti e diversi Tr 30 minuti e diversi Tr 45 minuti e diversi Tr 1 ora e diversi Tr . . .

3 ore e diversi Tr . . .

6 ore diversi Tr . . . .

12 ore e diversi Tr . .

24 ore diversi Tr . . .

48 ore e diversi Tr . .

72 ore e diversi Tr . .

96 ore diversi Tr . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

165 165 166 166 166 167 167 167 168 168 168 169 169

Elenco dei simboli Q Portata Cq Coefficiente di portata A Area V Volume h Tirante, Quota ms.P.S. Metri sul livello misurato a Punta della Salute ms.r. Metri su riferimento Tr Tempo di ritorno p(x) Funzione di probabilità P (X 6 x0 ) Probabilità di non superamento P (X > x0 ) Probabilità di superamento Fj Plotting position Sn Deviazione standard ϕ Coefficienti di deflusso τc Tempo di corrivazione S Superficie L Lunghezza v Velocità P.C. Piano Campagna if Pendenza del fondo j Perdite energetiche n Coefficiente di Manning Ks Coefficiente di Gauckler-Strickler f Velocità di infiltrazione k Coefficiente di decadimento K Conducibilità idraulica θ Saturazione ψ Suzione Tc Tempo di ciclo a Affidabilità f Fallanza γs Peso specifico dei solidi γw Peso specifico acqua d50 Diametro passante per il 50 % in peso

xvii

[m3 /s, lt/s] [m2 ] [m3 ] [m] [m] [m] [anni]

[min] [m2 ] [m] [m/s]

[m−1/3 ] [m1/3 ] [mm/ora] [1/s] [mm/ora]

[s]

[kN/m2 ] [kN/m2 ] [m]

Indice Sommario

v

Elenco delle figure

vii

Elenco delle tabelle

xv

Elenco dei simboli

xvii

Introduzione

1

1 Inquadramento del problema 1.1 La marea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Subsidenza ed eustatismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3 Il MO.S.E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3 4 5

2 Stato di fatto del sistema di drenaggio 9 2.1 La rete di drenaggio esistente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Gli organi di cattura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3 La capacità di smaltimento di portata della rete . . . . . . . . . . . . 14 3 Le ipotesi progettuali per la salvaguardia dell’Insula di San Marco 21 3.1 Le precedenti soluzioni progettuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2 La soluzione progettuale in esame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4 Contributi di portata al sistema di drenaggio 4.1 Gli aflussi meteorici . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.1 Il tempo di ritorno . . . . . . . . . . .

4.1.2 La curva di possibilità pluviometrica .

4.1.3 Il metodo cinematico . . . . . . . . . .

4.2 La portata di sormonto . . . . . . . . . . . . .

4.3 La portata di infiltrazione . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

5 La modellazione tramite il codice SWMM 5.1 Il software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 Gli strumenti del programma . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.3 Le equazioni governanti i fenomeni utilizzate dal programma 5.3.1 Il calcolo del deflusso superficiale . . . . . . . . . . .

5.3.2 Il calcolo dell’infiltrazione . . . . . . . . . . . . . . .

5.3.3 Il calcolo della portata all’interno delle condotte . . . xix

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

27 27 27 28 33 34 36

. . . . . .

39 39 40 42 42 42 44

6 Simulazioni con SWMM 6.1 Modellazione della rete e casistiche considerate . . . . . . . . . . . .

6.2 Gli afflussi esterni alla rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3 Simulazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.1 Simulazione 1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.2 Simulazione 1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.3 Simulazione 1.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.4 Simulazione 1.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.5 Simulazione 1.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.6 Confronto tra le diverse simulazioni per lo stato di fatto della rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.7 Simulazione 2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.8 Simulazione 2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.9 Simulazione 2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.10 Simulazione 2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.11 Simulazione 2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.12 Confronto tra le diverse simulazioni per lo stato della rete risanato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.4 Configurazione ottimale dell’impianto di sollevamento e considerazioni finali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 L’impianto di sollevamento 7.1 Volume da assegnare alla vasca di raccolta . . . . . . . . .

7.2 Dimensionamento delle condotte di mandata delle pompe .

7.3 Affidabilità e ridondanza dell’impianto . . . . . . . . . . .

7.4 Dimensionamento della scogliera di protezione del fondale .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . . . . . .

47 47 49 52 54 55 56 57 58

. . . . . .

59 63 64 65 66 67

. 68 . 71

. . . .

75 75 78 79 81

8 Le criticità della Basilica di San Marco

83

Conclusioni

92

A Curve quote-superfici e quote-volumi

93

B Scala delle portate delle caditoie

129

C Dati della curva di possibilità climatica

165

D Caratteristiche tecniche pompe di sollevamento

171

Bibliografia

173

Introduzione La difesa idraulica del territorio di Venezia è attualmente affidata al progetto MO.S.E., che consentirà di mantenere il livello lagunare ad una prefissata quota nonostante l’innalzamento del mare all’esterno. Questo valore di quota è stato ipotizzato essere pari a +1,10 metri in riferimento al mareografo di Punta della Salute, con il conseguente allagamento del 9 % della città di Venezia, tra cui l’Insula di San Marco.

Lo scalpore che questa visione susciterebbe a livello internazionale nonostante l’entrata in funzione del MO.S.E. è stato il motivo di ricerca di una soluzione che permettesse di mantenere all’asciutto il più importante sito storico e culturale della città. In particolare la Basilica di San Marco risulta essere l’elemento più vulnerabile all’interno della Piazza dato che si trova alla quota di 0,65 metri su Punta della Salute, il punto più basso di tutta l’Insula.

Al fine di proteggere questo sito l’ipotesi progettuale presa in considerazione mira innanzitutto ad evitare che l’acqua per innalzamento della marea filtri attraverso gli scarichi della rete di drenaggio esistente riversandosi nella Piazza tramite l’interclusione dei cunicoli, per poi evitare i possibili afflussi di sormonto rialzando la pavimentazione dei punti più depressi. La rete del sistema di drenaggio così isolata, una volta ristrutturata, sarà in grado di smaltire i possibili afflussi ancora entranti (meteorici, di sormonto dalla riva, o di infiltrazione dal terreno circostante) recapitandoli ad un impianto di sollevamento che li scaricherà in mare.

Si è quindi proceduto innanzitutto a studiare lo stato di fatto della rete di drenaggio, in termini di estensione dei cunicoli, di localizzazione degli scarichi e di caratterizzazione degli organi di cattura, in modo da conoscere la capacità di smaltimento della piazza. Si è passato in secondo luogo alla determinazione degli afflussi da smaltire, che siano essi di derivazione meteorica, di sormonto o di infiltrazione, per poi arrivare ad una modellazione tramite il software SWMM che consentisse di conoscere le entità degli allagamenti nei punti più depressi della Piazza in relazione sia alla configurazione dell’impianto di sollevamento, in termini di numero di pompe funzionanti, sia alla variabilità degli afflussi in gioco.

In conclusione, ricavati i risultati, si sono confrontati per studiare quale fosse la migliore soluzione che consentisse di minimizzare le durate e i volumi degli allagamenti che si possono formare in seguito ai fenomeni di afflusso descritti. Nei peggiori casi simulabili, ci si è assicurati infine che gli allagamenti non interessassero il Nartece della Basilica di San Marco.

1

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

2

Capitolo 0

Capitolo 1 Inquadramento del problema 1.1

La marea

La definizione del fenomeno in esame passa per due diversi concetti, marea astronomica e marea meteorologica.

La marea che solitamente si verifica per cause astronomiche nasce dall’interazione tra la forza di attrazione e la forza centrifuga tra due o più masse, in questo caso la Terra, la Luna ed in parte il Sole. L’interazione tra questi soggetti produce uno spostamento di masse d’acqua che provoca un innalzamento o una riduzione dei livelli a seconda della posizione che la Luna assume rispetto all’asse Terra-Sole. Massime maree si verificano nel momento in cui Terra, Sole e Luna sono allineati, con quest’ultima collocata o in posizione di “Luna Nuova” o di “Luna Piena” provocando le cosiddette maree sizigiali. Minime maree al contrario si avranno nel momento in cui la Luna si trova in posizione di “Quadratura”, ovvero a novanta gradi rispetto all’asse Terra-Sole.

A questa marea astronomica spesso si aggiunge un’altra tipo di marea, quella meteorologica, anche detta “storm surge”. Essa entra in gioco nel momento in cui vento e pressione insistono in una determinata area per un periodo di tempo tale da creare un innalzamento dei livelli locali.

In particolare, nel caso di Venezia, i peggiori eventi si sono verificati quando alla marea astronomica si è aggiunta una condizione di bassa pressione sulla zona, con venti di Scirocco provenienti da Sud-Est che perduravano per giorni. Ai massimi valori di escursione di marea astronomica di 50-80 cm pertanto, si sommano incrementi anche di 100 cm derivanti dalla concomitanza di vento e pressione, provocando maree eccezionali.

L’importanza di questi valori è strettamente legata alla vivibilità di Venezia in termini di aree accessibili: man mano che il livello del mare cresce infatti, sempre più zone sono meno percorribili, in relazione ovviamente alla loro quota altimetrica. Per valori normali di maree sizigiali, ovvero intorno a +0,70 m (rispetto al mareografo di Punta della Salute, riferimento per tutti i valori successivamente considerati e che si indicherà con la sigla “m s.P.S.”) la città non è quasi per nulla interessata da fenomeni di allagamento; per maree sostenute, con livello del mare intorno ai +0,90 m s.P.S., la percentuale di area bagnata si aggira intorno al 2% rispetto al totale; nel momento in cui si arriva invece al valore di allerta di +1,10 m s.P.S., per cui la popolazione viene avvisata per mezzo di sirene, l’allagamento interessa il 9% della città, con una superficie complessiva di 85000 mq (Tabella 1.1) [2].

3

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella 1.1: Allagamenti progressivi della città di Venezia

1.2

Quote [m s.P.S.]

Area allagata [m2 ]

% di Allagamento [%]

<90 cm 91-100cm 101-110 cm 111-120 cm 121-130 cm 131-140 cm 141-150 cm 151-160 cm 161-170 cm 171-180 cm 181-190 cm 191-200 cm >200 cm Totale

17 712 32 158 85 662 141 949 138 936 108 446 82 913 62 207 46 048 37 764 41 267 38 671 131 267 965 006

1,84 3,33 8,88 14,71 14,4 11,24 8,59 6,45 4,77 3,91 4,28 4,01 13,6 100

Subsidenza ed eustatismo

Un altro fenomeno di notevole interesse che è divenuto via via sempre più importante nel territorio veneziano è la subsidenza.

La subsidenza rappresenta il progressivo abbassamento del piano campagna dovuto alla compattazione dei materiali. Può essere di due tipi: • naturale: i sedimenti sono molto porosi e tendono a comprimersi, riducendosi di volume e quindi abbassandosi se grava su di essi un carico; • indotta: allorquando l’uomo estrae acqua, petrolio o gas dal terreno diminuendo la pressione dei fluidi interstiziali residui, provocando un assestamento del terreno.

Il fenomeno viene studiato tramite strumenti ad alta precisione e di costante misurazione, come GPS, livellazioni e a partire dagli anni Duemila anche attraverso interferometria satellitare che è stata in grado di consentire una precisione millimetrica.

La subsidenza per cause naturali ha avuto ed ha un valore costante che si attesta intorno a -0, 6 ÷ −1, 6 mm/anno: il territorio lagunare, così come l’intero Alto Adriatico è stato interessato dal mare solo a partire da circa 7000 anni fa, pertanto il consolidamento del terreno è ancora attivo.

Nel corso del ventesimo secolo però la subsidenza antropologica ha avuto un impatto quasi devastante: l’estrazione di acqua di falda tramite pompaggio nella zona di Marghera ha fatto registrare valori di subsidenza totale di 15 centimetri in un periodo compreso tra il 1950 e il 1970. Dagli anni ’70 l’estrazione è poi cessata essendo stata al centro dell’attenzione a seguito della memorabile alluvione del ’66 [13].

L’eustatismo invece è il fenomeno di innalzamento del livello medio dei mari a scala globale, e per quanto concerne Venezia uno studio di recente pubblicazione da parte dell ISPRA [14] ha sottolineato come i valori di innalzamento del mare sul livello 4

Capitolo 1

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

medio sono stati per un trend di lungo periodo (1890-2016) pari a +1, 4 mm/anno, ma nel solo periodo 1994-2016 si registra un valore di crescita del livello sul medio mare più che doppio, pari a +3, 68 mm/anno [1]. Mettendo insieme gli effetti di subsidenza ed eustatismo si è stimato che nell’ultimo secolo Venezia sia sprofondata di 26 centimetri. Ma ancora più preoccupanti risultano le stime future: entro il 2100 considerando uno scenario di emissioni moderate, la risalita del mare dovrebbe essere compresa tra i 17 e i 53 centimetri, provocando maree superiori ai 110 cm s.P.S. con frequenza compresa tra le 20 e 250 volte l’anno.

1.3

Il MO.S.E.

La soluzione per la difesa idraulica del territorio lagunare attualmente si è concretizzata, o quasi, con il sistema MO.S.E..

Il MO.S.E., abbreviazione di MOdulo Sperimentale Elettromeccanico, è una recente opera ingegneristica composta da un significativo numero di paratoie atte ad isolare la laguna di Venezia dal mare, al fine di controllare il livello nel caso in cui la marea si innalzi eccessivamente.

Questo sistema è situato in corrispondenza delle tre bocche presenti al confine tra la laguna e il mare, in particolar modo nella bocca del Lido, nella bocca di Malamocco e nella bocca di Chioggia, e conta una lunghezza complessiva di 1600 metri per un totale di 78 paratoie.

Figura 1.1: Localizzazione delle bocche della laguna

Le paratoie sono strutture scatolari metalliche (larghezza 20 metri per tutte le schiere, lunghezza variabile da 18,5 a 29 metri e spessore da 3,6 a 5 metri) connesse ai cassoni di alloggiamento in calcestruzzo attraverso cerniere che vincolano le paratoie ai cassoni e ne consentono il movimento (2 punti di vincolo/rotazione per ogni singola paratoia, attraverso cui passano i condotti di immissione aria). Nel momento del bisogno, questi cassoni inizialmente pieni di acqua e quindi adagiati al fondo, Capitolo 1

5

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

vengono fatti innalzare immettendo aria all’interno e facendo di conseguenza uscire l’acqua, in maniera da emergere e creare una barriera.

Figura 1.2: Schema di movimentazione delle paratoie

Attualmente il livello a cui è previsto il MO.S.E. entri in funzione è di +110 centimetri s.P.S., quota alla quale come già detto circa il 9% della città risulta sommersa, come evidenziato in colore blu in Figura 1.4.

In merito ai fenomeni descritti fin’ora, è chiaro che gli eventi di marea caratterizzati da livelli che superano quota +1,10 m s.P.S. riscontrano un trend di frequenza sempre maggiore col passare degli anni. Di conseguenza, il numero di innalzamenti delle paratoie annuale crescerà in maniera proporzionale alla frequenza degli eventi descritti (Figura 1.3).

Figura 1.3: Andamento del livello del medio mare nel corso degli anni

È evidente altresì dalla Figura 1.4 come Piazza San Marco a questa quota venga quasi completamente sommersa. È sorta pertanto l’esigenza di ovviare a questo problema e di mantenere all’asciutto il simbolo di Venezia anche con l’entrata in funzione del MO.S.E., prevista attualmente per il 2021.

6

Capitolo 1

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 1.4: Allagamenti della città di Venezia per un livello del mare di +110 m s.P.S. [6]

Capitolo 1

7

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

8

Capitolo 1

Capitolo 2 Stato di fatto del sistema di drenaggio 2.1

La rete di drenaggio esistente

L’Insula di San Marco presa in considerazione è composta da una serie di calli, palazzi e spiazzi che circondano Piazza San Marco: a Sud si trova la riva San Marco delimitata dalla laguna che si insinua tramite Rio Giardinetti; a Est il confine è tracciato dal Rio di Palazzo di Canonica che circonda il Palazzo Ducale e Patriarcale; a Nord la linea di separazione è presa in corrispondenza di Calle Larga San Marco e Mercerie; infine ad Ovest il Rio delle Procuratie e Calle Larga dell’Ascension rappresentano altri due simboli di delimitazione rispetto al resto della città.

Figura 2.1: Planimetria dell’Insula San Marco

9

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

La superficie complessiva presa in considerazione è di circa 50000 m2 , di cui Piazza San Marco assieme alla Piazzetta ricoprono il 35%. La superficie afferente al sistema di drenaggio però è una parte dell’intera insula, in quanto le linee di displuvio dei tetti e le altimetrie lungo la riva offrono uno scarico diretto in laguna, riducendo l’area da drenare a 27500 m2 .

Risalente all’epoca della Serenissima e tutt’ora funzionante, il sistema di drenaggio di Piazza San Marco è articolato in una serie di cunicoli in muratura, detti in gergo gàtoli, che prelevano l’acqua piovana tramite dispositivi di cattura e la scaricano direttamente in laguna.

La rete ha una lunghezza complessiva di quasi 2,5 chilometri e si trova in elevato stato di degrado e intasamento. Solo una ridotta parte di questa è stata restaurata alla fine degli anni novanta, mentre con il recente progetto della Salvaguardia della Basilica di San Marco di fine 2017 un’altra parte è stata isolata dal resto della rete tramite valvole per evitare l’allagamento del Nartece, posto ad una quota più bassa rispetto al resto della piazza.

Le criticità del sistema sono rappresentate oltre che dal già citato elevato degrado e deposito di materiale per via delle basse velocità presenti all’interno dei cunicoli, anche dal problema degli scarichi reflui: la mancanza di ammodernamento della rete non ha permesso la diversione degli scarichi fognari provenienti da abitazioni e attività commerciali, facendo defluire acque nere e acque bianche direttamente nel rio più vicino e aumentando il problema dell’ostruzione dei cunicoli.

Figura 2.2: Esempio di stato di fatto dei gàtoli

Tramite gli scarichi dei gàtoli, la marea penetra all’interno della rete, creando una condizione di costante immersione degli stessi e avendo un effetto benefico di svuotamento nel momento in cui i livelli mareali calano, garantendo quindi anche un mantenimento qualitativo della rete di drenaggio.

Infine, lo stato in cui versano i cunicoli e il materiale con cui sono stati costruiti fanno in modo che un’ulteriore portata da smaltire sia costituita da infiltrazione proveniente dal terreno circostante i manufatti.

La ricostruzione della rete di drenaggio è avvenuta per conto di società esterne all’Università, tramite indagini con georadar e Ert (Electrical Resistivity Tomography): tramite apparecchiature per sondare il terreno si è studiata la resistività che questo offriva al passaggio dell’elettricità, in modo da capire se vi fosse presenza di acqua o meno al di sotto della zona scansionata. Tali indagini hanno consentito, unitamente a documenti storici, di ricostruire la posizione planimetrica della rete nel suo complesso, anche in termini di cunicoli funzionanti e cunicoli dismessi.

Inoltre sono state condotte campagne di videoispezioni tramite il sollevamento di masegni (tipico blocco di pietra di trachite di origine vulcanica estratta nei Colli Euganei, costituente la superficie calpestabile) e bussoloni (organi di cattura dell’acqua piovana in seguito descritti) per verificarne lo stato di fatto in determinate 10

Capitolo 2

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

sezioni della rete. L’utilizzo di un’asta graduata all’interno dei punti di indagine ha permesso poi di conoscere l’altezza del fondo del cunicolo rispetto alla superficie calpestabile e l’entità dei depositi sul fondo.

Figura 2.3: Planimetri dell’Insula di San Marco con rete dei cunicoli rilevata

Per quanto concerne la geometria, le sezioni dei gàtoli si diversificano fortemente da un cunicolo all’altro, sia per altezza e larghezza, che per forma. Grazie alle indagini è stato possibile ricostruirne le variazioni geometriche suddividendo la rete in tratti di cunicoli di ugual sezione. Si rimanda agli elaborati 1-2a-2b per la consultazione della rete e delle relative sezioni, elaborati che verranno disposti sempre alla fine di ogni capitolo.

2.2

Gli organi di cattura

Gli organi di cattura che incanalano l’acqua piovana verso la rete di cunicoli si possono principalmente suddividere in tre tipi: forine, bussoloni e caditoie a griglia.

In tutti i casi le leggi che regolano il deflusso dell’acqua attraverso questi tre manufatti sono le stesse. La loro capacità di smaltimento ha un andamento che dipende dal modo di defluire dell’acqua al loro interno, che può essere a stramazzo o sottobattente. Indicando con Cq il coefficiente di deflusso, h il carico idraulico, l la lunghezza della caditoia e A la sua area libera, è possibile descrivere i due diversi modi di deflusso tramite le due formule: p (2.1) Q = Cq · l · h 2gh p Q = Cq · A 2gh (2.2) Capitolo 2

11

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 2.4: Tipica scala delle portate per una caditoia a fessura [4]

in cui con la prima si descrive un deflusso a stramazzo, con la seconda un deflusso sottobattente. Tipicamente la portata scaricata segue la prima legge per bassi valori di tiranti ma con l’aumentare del carico idraulico e intorno ad una zona di transizione (che risulta prossima ai 2 ÷ 4 centimetri nei casi in esame) si passa ad un funzionamento a battente, di minore capacità di smaltimento in termini di portata rispetto al primo. Questo diverso modo di fluire può essere anche spiegato tramite le linee di corrente: per un deflusso a stramazzo le linee di corrente mantengono sostanzialmente la loro traiettoria attraverso la caditoia, senza grosse deviazioni; al contrario con un deflusso sottobattente queste vanno via via sempre più stringendosi al crescere del carico h facendo così ridurre la portata che effettivamente transita.

Queste relazioni prendono anche il nome di scala delle portate, e forniscono, prese singolarmente, una relazione biunivoca tra tirante h e portata Q. Partendo col descrivere le forine, esse sono sostanzialmente fessure posizionate sopra i gàtoli entro cui l’acqua cade per gravità, presenti in numero consistente in tutta la piazza e le varie calli dell’insula (circa 250). Hanno una lunghezza che varia dai 10,5 ai 12,5 centimetri e una larghezza dai 2 ai 3,5 centimetri, a seconda della loro localizzazione all’interno dell’Insula. La loro esigua area di cattura le rende facilmente esposte a problemi di intasamento e di ostruzione.

Per le forine i valori tipici da adottare all’interno delle equazioni (2.1) e (2.2) sono di 0,385 per il coefficiente di deflusso a stramazzo e 0,5 per il coefficiente di deflusso sottobattente (quest’utlimo ribassato rispetto al valore tipico di 0, 6 ÷ 0, 7 per tenere conto della geometria non in parete sottile). Le equazioni che regolano il deflusso attraverso queste caditoie diventano quindi in generale: p p (2.3) Q = Cq · l · h 2gh = 0, 385 · 0, 105 m · h 2gh p p Q = Cq · A 2gh = 0, 5 · 0, 105m · 0, 02 m 2gh (2.4) I bussoloni invece sono una diversa tipologia di organo di cattura fabbricati in pietra, dalla capacità di cattura maggiore rispetto alle forine. Sono costituiti da 4 mezzi 12

Capitolo 2

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 2.5: Esempio di forine e relativa schematizzazione grafica

Figura 2.6: Esempio di bussolone e relativa schematizzazione grafica

fori di diametro variabile intorno ai 4 centimetri, e una fessura circolare esterna ampia mezzo centimetro. Il fatto di essere stati realizzati a mano fa in modo che si diversifichino l’uno dall’altro in termini di dimensioni dei fori e delle fessure.

Il calcolo del deflusso attraverso questi manufatti, sempre tramite l’utilizzo delle equazioni (2.1) e (2.2), è stato svolto tenendo in considerazione solo i 4 mezzi fori, in quanto da una campagna d’ispezione autonomamente sviluppata la fessura circolare esterna risultava spesso ostruita. L’unica differenza rispetto al calcolo del deflusso in una forina risiede nel valore di Cq per il deflusso a stramazzo: l’andamento convergente delle linee di corrente che suggeriscono di ridurre il coefficiente di portata da adottare del 15% circa, passando quindi da un valore di 0,385 a 0,327. Le relative Capitolo 2

13

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

leggi di deflusso in questo caso diventano: p p Q = Cq · 2 · 2πr 2gh = 0, 327 · 2 · 2π 0, 02 m 2gh p p Q = Cq · 2 · πr2 2gh = 0, 5 · 2 · π 0, 022 m2 2gh

(2.5) (2.6)

Un ultimo organo di cattura che si diversifica ancora dai due precedentemente descritti ma più di comune utilizzo al giorno d’oggi è la caditoia a griglia, presente solamente lungo la riva di San Marco fronte Libreria Marciana in un limitato numero di sei elementi.

Sono manufatti di geometria quadrata di lato 18,5 centimetri circa, realizzati in ghisa, in grado di raccogliere un grande quantitativo di acqua e meno soggetti ad ostruzione rispetto a forine e bussoloni.

Figura 2.7: Esempio di caditoia a griglia e relativa schematizzazione grafica

Il deflusso consentito dalle caditoie a griglia è descritto in maniera uguale a prima, sempre attraverso le formule (2.1) (2.2), ma riducendo il valore di coefficiente di portata per deflusso a stramazzo da 0,385 a 0,2 e considerando la griglia come suddivisa in 8 rettangoli di lato 18,5x1 cm, in particolare: p p Q = Cq · l · h 2gh = 0, 2 · 8 · 0, 185 m · h 2gh p p Q = Cq · A 2gh = 0, 385 · 8 · 0, 185 m · 0, 01 m 2gh

(2.7) (2.8)

La localizzazione di ciascun organo di cattura all’interno dell’Insula è descritta in tavola 3.

2.3

La capacità di smaltimento di portata della rete

Il primo obiettivo di questo lavoro è stato quello di calcolare la massima portata in funzione del tirante che l’intero sistema di drenaggio dell’insula può scaricare. Per fare ciò, dato l’elevato numero di organi di cattura si è proceduto a raggruppare in macroaree un certo numero di caditoie che siano vicine tra di loro e si comportino in maniera autonoma rispetto ad un altro gruppo, a seconda delle linee di displuvio 14

Capitolo 2

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

presenti sulla superficie.

Per prima cosa dunque si è studiata l’altimetria della piazza e tutti i possibili percorsi che una certa quantità di precipitazione possa fare verso gli organi di cattura. Nella tavola 4 si può notare come le quote dell’Insula varino da un minimo di +0,60 m s.P.S. in corrispondenza dei punti più depressi colorati in blu ad un massimo di +1,60 m s.P.S. per i punti altimetricamente più alti colorati in viola.

Tracciando pertanto ogni linea di displuvio, si sono suddivise le caditoie in un numero totale di 103 gruppi, ciascuno con un numero variabile di elementi da 1 a 8 e in cui il gruppo F1 rappresenta l’unico gruppo di caditoie a griglia presente, le forine rientrano tra i gruppi F2 e F75, e i bussoloni vengono numerati dal B1 al B28.

All’interno di quest’ultimi, al centro della piazza sono stati riuniti bussoloni e forine formando gruppi misti, data la stretta vicinanza tra i due organi. Da notare che lungo la Riva San Marco è presente un andamento a “schiena d’asino” con una quota massima di +1,12 m s.P.S. che permette a parte dell’acqua piovana si essere scaricata per runoff direttamente in laguna.

Per ogni gruppo si sono poi sviluppate le curve quote-superfici e quote-volumi, in modo da studiare al variare delle altimetrie i volumi che potessero insistere su un qualsiasi gruppo di caditoie considerato. Sono curve che generalmente vengono utilizzate per studiare problemi di riempimento e di vuotamento di un serbatoio per l’utilizzazione e la laminazione delle piene, problema simile a questo contesto ma rivisto in una visione più piccola.

Tramite il software AutoCad, si è calcolata per ogni gruppo la relativa superficie all’incremento di quota di 2 centimetri (∆h), partendo dalla quota della caditoia più bassa all’interno del gruppo, mentre il volume è stato calcolato tramite l’equazione di un semplice volume di trapezio: √ Si+1 · Si · Si+1 · Si · ∆h Vi+1 = 3 Dove con Si viene indicata la superficie di base e con Si+1 la superficie alla curva di livello 2 centimetri superiore alla precedente considerata.

Figura 2.8: Esempio di calcolo delle superfici per ogni gruppo

Capitolo 2

15

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 2.9: Esempio di curva quote-superfici e quote-volumi del gruppo B6

Si è poi riportato ciascun dato in tabella, graficando le due relative curve. Si riporta a titolo esemplificativo il grafico del gruppo B6 (figura 2.9), essendo comunque tutte le curve degli altri gruppi riportate in Appendice A. Successivamente, grazie alla suddivisione svolta, si è calcolata la scala delle portate per ogni gruppo di caditoie. Questa è stata fatta calcolando la scala delle portate di ogni singolo elemento facente parte di un gruppo, per poi sommare tutti i contributi per ogni valore di tirante al fine di ottenere la scala delle portate totale, sia per il funzionamento a stramazzo che sottobattente.

Nel fare questo particolare attenzione è stata posta poi alla quota altimetrica che ciascuna caditoia aveva all’interno del gruppo: immaginando una certa portata di precipitazione, si è supposto che la caditoia del gruppo alla quota più bassa entrasse in funzione per prima, mentre le successive contribuissero allo smaltimento della portata man mano che il tirante aumentava fino a lambire le diverse caditoie. A titolo esemplificativo si riporta la soluzione per il gruppo B18, formato da un bussolone e una forina: il bussolone si trova ad una quota di +0,71 m s.P.S. mentre la forina a quota +0,77 m s.P.S., entrando quindi in funzione allorquando il tirante sopra il bussolone oltrepassa un valore di 6 centimetri. La relativa scala delle portate è stata calcolata pertanto a partire dalle quote di ciascuna caditoia fino al massimo valore di tirante di 40 centimetri, valore massimo preso in considerazione per tutti i gruppi.

Si sono poi graficati i risultati inserendo all’interno della stessa immagine anche la curva quote-volumi precedentemente calcolata, in modo da avere un comodo colpo d’occhio che permettesse di comparare, al variare della quota, i volumi in gioco e la capacità di smaltimento del gruppo di caditoie.

Come si può notare dal grafico in Figura 2.10, la curva della portata per stramazzo, che generalmente comanda il flusso di portata per tiranti piccoli (circa 2 centimetri), è molto schiacciata ed entra subito in gioco la curva della portata sottobattente: la spiegazione di questo fatto è da ricercare nella geometria delle caditoie. Infatti la loro piccola area fa in modo che l’acqua che fluisce attraverso queste caditoie abbia subito un comportamento assimilabile alle luci di fondo. In sostanza è possibile ritenere trascurabile la curva della portata per stramazzo e considerare solamente quella per sottobattente 16

Capitolo 2

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 2.10: Scala delle portate gruppo B18

Si può notare inoltre come ogni volta che entra in gioco una nuova caditoia, vi sia una discontinuità sulla curva della portata sottobattente con un piccolo gradino di portata aggiuntiva che viene scaricata.

Si riportano in Appendice B i relativi grafici di ogni gruppo di caditoie.

Una ricostruzione della quota altimetrica di attivazione di ogni gruppo, o meglio della più depressa delle caditoie di ciascun gruppo, può essere d’aiuto nel comprendere quali siano le zone più soggette ad allagamento per semplice precipitazione.

Come si nota in Tabella 2.1, e come è possibile confrontare con la Tavola 5, i gruppi più depressi sono quelli antistanti la basilica di San Marco. La valutazione degli allagamenti, anche in relazione ad altri contributi di portata presi in considerazione in seguito, è fondamentale soprattutto per fare in modo che ulteriori portate non vadano a pesare sul Nartece, zona considerata più a rischio data la sua bassa quota altimetrica. È cruciale alla conclusione pertanto di questo lavoro andare a considerare i massimi tiranti che possono verificarsi in questi gruppi confrontandoli con la quota di displuvio presente di fronte al Nartece.

Avendo infine a disposizione tutti i dati e tutte le curve di ogni gruppo di caditoie, è possibile ricostruire la curva totale dei volumi e delle portate scaricabili dell’intera Insula di San Marco (Figura 2.12). Per la costruzione di tale curva si sono prese Capitolo 2

17

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella 2.1: Organizzazione delle caditoie dell’Insula di San Marco in gruppi omogenei z [m s.P.S.]

h [m s.r.]

Gruppi caditoie

n Progessivo

n Totale

0,65 0,67 0,69 0,71 0,73 0,75 0,77 0,79 0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,97 0,99 1,01 1,03 1,05 1,07 1,09 1,11 1,13

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48

B19 B15,B20,B24,B25 B28,B23,B26 B21,B27,B16,B17,B18 B9,B22,F20,F24,F25 B7,B8,B10,B12,F21,F26,F29,F30 B5,B11,F22,F23,F27,F28 B13,B14,F31 B6,F74 F1,B3,F34,F35,F72,F73 B2,B4,F7,F18,F32,F37,F42,F75 F2,F10,F15,F33,F47,F71 B1,F6,F14,F16,F19,F70 F8,F9,F68,F69 F3,F17,F46,F48 F11,F12,F49,F50,F52 F13,F36,F44,F51,F53,F67 F54,F62,F66 F4,F55 F39,F56,F64 F40,F45,F61,F65 F5,F38,F41,F43,F57,F63 F58,F59 F60

1 4 3 5 5 8 6 3 2 6 8 6 6 4 4 5 6 3 2 3 4 5 0 2 1

1 5 8 13 18 26 32 35 37 43 51 57 63 67 71 76 82 85 87 90 94 100 100 102 103

Figura 2.11: Andamento della quota minima dei gruppi di caditoie di Tabella 2.1

18

Capitolo 2

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

in considerazione due ipotesi con due differenti grafici: Il primo caso (Figura 2.12) rappresenta l’andamento dei volumi e la capacità di deflusso della rete superficiale di raccolta nei confronti di una precipitazione uniforme che interessi l’intera piazza in assenza di marea. Il secondo caso (Figura 2.13) rappresenta come si allaga la piazza per risalita di marea in assenza di precipitazioni, rappresentando le portate riportate in questo secondo caso il valore massimo assunto nella fase di svuotamento della piazza.

Figura 2.12: Scala delle portate delle caditoie e curva dei volumi dell’Insula di San Marco ottenuta dalla somma da quota zero di tutti i gruppi (capacità limite di smaltimento nei confronti di una precipitazione uniforme in assenza di marea)

Figura 2.13: Scala delle portate delle caditoie e curva dei volumi dell’Insula di San Marco considerando la diversa quota altimetrica dei gruppi (capacità limite di smaltimento della piazza allagata fino ad una certa quota)

Chiaramente portate e volumi così rappresentati sono ottenuti immaginando in prima ipotesi che non ci sia interazione legata al runoff superficiale fra i diversi gruppi precedentemente individuati.

Capitolo 2

19

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Come si nota dal confronto delle curve, soprattutto per la portata sottobattente che come detto comanda il funzionamento, si nota come questa abbia una rapida crescita di portata scaricata nel primo caso, essendo che tutti i gruppi contribuiscono fin da subito allo smaltimento delle portate. Nel secondo caso invece, quello riferito ad un fenomeno di marea, le portate scaricate rimangono basse anche per tiranti significativi. Per un tirante ad esempio di dieci centimetri, dal confronto si nota dalla Figura 2.12 come la portata scaricata sia di quasi 900 l/s contro i 100 l/s leggibili dalla Figura 2.13, denotando un rapporto di quasi 10 volte tanto. In questo modo è possibile prendere visione di due comportamenti diversi del sistema di drenaggio, simulando due limiti di funzionamento a cui è possibile assistere.

20

Capitolo 2

Legenda: Sez. 8

Sezione 1-1 Sezione 2-2 Sezione 3a-3a

Sez. 9c

Sezione 3b-3b

Sez. 9b

Sezione 3c-3c Sezione 4a-4a

Sez. 9b

Sez. 9b

Sezione 4b-4b

Sez. 9a

Sez. 9b

Sezione 5-5 Sezione 6-6 Sezione 7-7 Sezione 8-8

0 .9 +0

Sezione 9a-9a

INO

AZZ MAG UNE COM + 0.98

+2.0

L DE O E R T ET T CO ALL V CA , 54 +1

8

30

DI NE A O BI N AZI C A RM FO AS TR

REI

90 175

H=3 90 210

P.F.

0

.9 +0

a=18.0

+0.9

7

REI

Sezione 9b-9b

14.0

cm cm a=16.93

30

01 p=30.00 90

REI 30

90 200

REI 30

REI

Sezione 9c-9c

200

30

a=26.0

06

07

Sezione 10-10

01 cm cm

a=16.89 p=30.00

H=2

12.0

a=8.0

Sezione 11-11

a=2.0

+ 0.98

P.F.

ALE LOC NICO 8 TEC +0.9

Sez. 2

+0.9

Sezione 12-12

Sez. 6

ALE LOC NICO TEC . 98 +0

Sezione 13-13

8

Sezione 14a-14a + 0.

LE CA LO

O IC CN TE

Sezione 14b-14b

Sez. 3a

90

L DE TE T TO R C O ALL E V CA

Sezione 15-15

Sez. 5

+ 1.51

P.F.

Sezione 16-16 Sezione 17-17

Sez. 5 Sez. 4a

Sezione 18-18 Sezione 19-19

Sez. 4b

Sezione 20-20

Sez. 4a Sez. 4a

Sez. 7

Sez. 3a

Sez. 3a

Cunicoli non indagati

Sez. 10

Sez. 13

Sez. 10

Sez. 1 Sez. 4a

Sez. 11 Sez. 7

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Sez. 3b

Sez. 3a

Dipartimento di Ingegneria Civile,

Sez. 3b

Edile e Ambientale A. A. 2019-2020

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE Sez. 20

Professore:

Sez. 12

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

Sez. 15 Sez. 16

Sez. 19 Sez. 14b Sez. 14a OGGETTO:

Sez. 17

N

Sez. 18 BUN

Paolo Salandin

L ENE

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Rete di cunicoli esistente suddivisa per tipologia di sezione.

SCALA:

KER

VISTO:

0

10

20

30

40

50 m

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°1

Sezione 1-1

Sezione 2-2

Sezione 3a-3a

Sezione 3b-3b

Sezione 3c-3c

Grado di intasamento= 70%

Grado di intasamento= 75%

Grado di intasamento= 14%

Grado di intasamento= 70%

Grado di intasamento= 30%

Lunghezza cunicolo= 55,06 m

Lunghezza cunicolo= 156,78 m

Lunghezza cunicolo= 47,43 m

Lunghezza cunicolo= 29,77 m

Lunghezza cunicolo= 46,81 m

Area sezione=0,56 m

Area sezione=0,48 m

Copertura in pietra

Pareti in mattoni

Pareti in mattoni

Copertura in pietra

Volta in mattoni

Pareti in mattoni

Pareti in mattoni Volta in mattoni

65

60

45

Pareti in mattoni

80

15

40

Materiale depositato

15

12 15

80

80

Materiale depositato

12

20

15

15

Materiale depositato

Materiale depositato

15

70

14

70

63

2

15

Copertura in pietra

Area sezione=0,58 m

2

15

2

15

15

2

15

Area sezione=0,24 m

2

40

Area sezione=0,50 m

90

25

Sezione 4b-4b

Area sezione=2,02 m

Area sezione=0,59 m

2

2

Sezione 5-5

Sezione 6-6 Grado di intasamento= 40%

2

Grado di intasamento= 40%

Grado di intasamento= 40%

Lunghezza cunicolo= 170,79 m

Lunghezza cunicolo= 29,77 m

Lunghezza cunicolo= 112,93 m

Area sezione=0,38 m

Lunghezza cunicolo= 115,18 m Volta in mattoni

15

15

Grado di intasamento= 70%

15

2

Area sezione=2,05 m

Volta in mattoni

Copertura in pietra

15

Sezione 4a-4a

Materiale depositato

25

Pareti in mattoni

Pareti in mattoni

Pareti in mattoni Volta in mattoni

32

162

30

80

70

Pareti in mattoni

80

22

13

Materiale depositato

113

22

55

60

162

13 Materiale depositato

Materiale depositato

40

130

24

24

122

35

Materiale depositato

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Sezione 7-7

Sezione 8-8

Sezione 9a-9a

Sezione 9b-9b

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 25%

Grado di intasamento= 35%

Lunghezza cunicolo= 60,00 m

Lunghezza cunicolo= 189,30 m

Lunghezza cunicolo= 31,00 m Copertura in pietra

Lunghezza cunicolo= 167,40 m

2

Pareti in mattoni

130 13

Materiale depositato

A. A. 2019-2020

Copertura in pietra

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

Pareti in mattoni

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

26

35

26

Professore:

Materiale depositato

26

55

26

Materiale depositato

26

75

Edile e Ambientale

20

86 17

13

Dipartimento di Ingegneria Civile,

2

Area sezione=0,30 m

35

Pareti in mattoni

10

Pareti in mattoni

15

Copertura in pietra

15

15

Copertura in pietra

Area sezione=0,12 m

55

2

Area sezione=1,30 m

15

2

Area sezione=0,65 m

13

100

13

Materiale depositato

OGGETTO:

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Sezioni cunicoli 1/2

SCALA:

0

0.5

1

1.5

2

2.5 m

Tutte le misure sono espresse in centimetri

Paolo Salandin

VISTO:

1:50

DATA:

03.2020

TAV. N°2a

Sezione 9c-9c

Sezione 10-10

Sezione 11-11

Sezione 12-12

Sezione 13-13

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 40%

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 50%

Lunghezza cunicolo= 109,00 m

Lunghezza cunicolo= 203,33 m

Lunghezza cunicolo= 60,00 m

Lunghezza cunicolo= 13,16 m

2

Volta in mattoni

2

Area sezione=0,36 m

15

Copertura in pietra

15

15

2

Area sezione=2,80 m

Area sezione=0,30 m

Lunghezza cunicolo= 86,89 m Copertura in pietra

15

2

Area sezione=0,41 m

15

2

Area sezione=0,51 m

Volta in mattoni

Pareti in mattoni

Pareti in mattoni

Pareti in mattoni

Pareti in mattoni

Copertura in cls

10

18

30

55

90

30

60

75

Pareti in cls

90

13

Materiale depositato

25

26

40

14

Materiale depositato

26

Materiale depositato

55

28

25

55

140

13 Materiale depositato

Materiale depositato

15

200

15

Sezione 14a-14a

Sezione 14b-14b

Sezione 15-15

Sezione 16-16

Sezione 17-17

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Lunghezza cunicolo= 6,25 m

Lunghezza cunicolo= 6,25 m

Lunghezza cunicolo= 11,80 m

Lunghezza cunicolo= 27,10 m

Lunghezza cunicolo= 5,00 m

Copertura in pietra

26

26

Magrone di fondo sp. 10 cm

47

26

42 17

13

13

10 47

Materiale depositato

9

45

9

Riempimento con magrone Materiale depositato

26

Sezione 18-18

Sezione 19-19

Sezione 20-20

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Grado di intasamento= 20%

Lunghezza cunicolo= 8,00 m

Lunghezza cunicolo= 78,45 m

Lunghezza cunicolo= 36,30 m

2

2

Area sezione=0,31 m

Pareti e copertura in cls Lastra prefabbricata a perdere Guaina in neopropene

Copertura in cls

52

26

Materiale depositato

26 14

52

14 26

Materiale depositato

2

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Dipartimento di Ingegneria Civile, Copertura in pietra

15

15

Area sezione=1,77 m

15

Area sezione=0,40 m

Pareti in mattoni Risanamento pareti in cls Rivestimento in PEAD

Pareti in mattoni

65

50

60 12

Materiale depositato

26

Copertura in pietra

Copertura in pietra

Pareti in mattoni Rivestimento in PEAD

Pareti in mattoni

2

Area sezione=0,43 m

65

Pareti in mattoni

2

Area sezione=0,34 m

85

Copertura in pietra

15

Copertura in cls

15

15

2

Area sezione=0,29 m

15

2

Area sezione=0,24 m

15

2

Area sezione=0,28 m

Edile e Ambientale

Pareti in mattoni

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

63

Pareti in mattoni

A. A. 2019-2020

14

150

72

13

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

56

37

Magrone di fondo sp. 10 cm

50

26

Professore:

Materiale depositato

19

Materiale depositato

37

30

26

OGGETTO:

Materiale depositato

20

118

Paolo Salandin

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Sezioni cunicoli 2/2

20 Magrone di fondo sp. 10 cm SCALA:

0

0.5

1

1.5

2

1:50

DATA:

03.2020

2.5 m

Tutte le misure sono espresse in centimetri

VISTO:

TAV. N°2b

Legenda: Forine

Bussoloni .9 +0

0

INO

AZZ UNE MAG COM + 0.98

+2.0

30 REI

90 175

H=3

L DE O E RT E TT CO AL L V CA

+1

TR

90 210

P.F.

0 ,5 4

. 98 +0

a=18.0

DI NE A O BIN AZ I CA RM FO AS

+0.9

7

14.0

REI

cm cm a=16.93

30

01 p=30.00 90

REI 30

90 200

REI 30

REI

200

30

a=26.0

06

01

07 cm cm a=16.89 p=30.00

H=2

12.0

a=8.0

a=2.0

+ 0.98

P.F.

ALE LOC NICO 8 TEC +0.9

Caditoie a griglia

ALE LOC NICO TEC . 98 +0

+0.9

8

0 .9 +0

O IC CN TE LE CA LO

+ 1.51

EL E D TO RT E T CO AL L V CA

P.F.

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale A. A. 2019-2020

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento Professore:

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

OGGETTO: Ubicazione planimetrica caditoie esistenti

N BUN

Paolo Salandin

L ENE

KER

SCALA:

0

10

20

30

40

50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°3

Legenda: +0,61 ÷ 0,70 m s.P.S. +0,71 ÷ 0,80 m s.P.S. +0,81 ÷ 0,90 m s.P.S. +0,91 ÷ 1,00 m s.P.S. +1,01 ÷ 1,10 m s.P.S. +1,11 ÷ 1,20 m s.P.S. +1,21 ÷ 1,30 m s.P.S. +1,31 ÷ 1,40 m s.P.S. +1,41 ÷ 1,50 m s.P.S. +1,51 ÷ 1,60 m s.P.S. +1,61 ÷ 1,70 m s.P.S.

0 .9 +0

INO

AZZ MAG UNE COM + 0.98

+2.0

30 REI

90 175

H=3

REI

90 210

P.F.

EL ED O RT ET T CO AL L V CA

0 , 54 +1

.9 8 +0

a=18.0

I A D ON E ZI BIN C A RM A FO AS TR

+0.9

7

14.0

cm cm

30

a=16.93 01 p=30.00

90

REI 30

90 200

REI 30

REI

200

30

a=26.0

06

01

07 cm cm a=16.89 p=30.00

H=2

12.0

a=8.0

a=2.0

+ 0.98

P.F.

ALE O LOC NIC 8 TEC +0.9

ALE LOC NICO TEC .9 8 +0

+0.9

8

. 90 +0

LO

+ 1.51

LE CA

ICO CN TE

L DE E O RT TT CO ALL E V CA

P.F.

Rilievo topografico eseguito in marzo 2019

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale A. A. 2019-2020

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

L ENE

OGGETTO:

N

BUN

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Altimetrie dell'Insula di San Marco

SCALA:

KER

0

10

20

30

40

50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°4

F52

F62

F58 F59

F63

F64

F55 F56 F57

+2.0

REI

30

DI E NA ZI ON BI A CA RM FO AS TR

, 54 +1

+0.9

+0,91 ÷ 1,00 m s.P.S.

F46

+1,01 ÷ 1,10 m s.P.S.

7

+1,31 ÷ 1,40 m s.P.S.

F35

+1,41 ÷ 1,50 m s.P.S.

F42

+1,51 ÷ 1,60 m s.P.S.

F41 F37 F38 F40 F39

+1,61 ÷ 1,70 m s.P.S.

F34

REI

cm cm

90

30

01 p=30.00

REI 30

90 200

REI 30

REI

F32

200

30

a=26.0

F72

+0,81 ÷ 0,90 m s.P.S.

14.0

F71 a=16.93

0

8 .9 +0

90 175 90 210

F33

EL E D TO T RT C O ALL E V CA

F70

a=18.0

H=3

F44

F36

F66

F68 P.F.

F45

+0,71 ÷ 0,80 m s.P.S.

F43

F69 + 0.98

F47

F48

+1,21 ÷ 1,30 m s.P.S.

F67

INO

+0,61 ÷ 0,70 m s.P.S.

F53

F54

Legenda:

F60

F65

AZZ UNE MAG COM

F49

+1,11 ÷ 1,20 m s.P.S.

F61

.9 0 +0

F51

F50

06

01

07

cm cm

a=16.89 p=30.00

H=2

F73

12.0

a=8.0

F31

a=2.0

+ 0.98

P.F.

F30

ALE LOC NICO 8 TEC +0.9

F22

ALE LOC NICO TEC 0. 98 +

+0.9

F29

8

B21

F28 +

0 0.9

F75

+ 1.51

P.F.

LE CA LO

O IC CN TE

F27

L DE O E RT E TT CO AL L V CA

B23

F26

B24

F74

B20

F20

B25

F25 F24 B28

B17 B16 B15 B14

F19 B13

B11

B18

B27

F23

B12

B19

B26

F18

F21

B22

F13

F11

F10 F9

F7

F8

B10

F6

Rilievo topografico eseguito in marzo 2019

B9 B8

F12

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

B7

Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14

F15

B6

B5

Edile e Ambientale A. A. 2019-2020

F16 B4

F17

B3 F5

F4

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

F2

F3

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento Professore:

B1

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

L ENE

B2

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

OGGETTO: Altimetrie e suddivisione in gruppi di caditoie

N

F1

SCALA: BUN

KER

0

10

20

30

40

Paolo Salandin

50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°5

Capitolo 3 Le ipotesi progettuali per la salvaguardia dell’Insula di San Marco 3.1

Le precedenti soluzioni progettuali

Attualmente, come già detto, la quota di entrata in funzione del MO.S.E. è fissata a +1,10 m s.P.S. . Al raggiungimento di questa quota l’insula di San Marco risulta quasi completamente allagata, come si può notare dalla Figura 3.1.

Figura 3.1: Estensione dell’allagamento di Piazza San Marco a quota +1,10 m s.P.S.

L’adozione di questa quota di sollevamento delle paratoie è frutto di un compromesso fra chi vuole garantire la navigazione, altrimenti rallentata dal passaggio attraverso le conche di navigazione che fiancheggiano l’opera allorquando le paratoie sono alzate, e chi invece vuole difendere il territorio alla quota più bassa possibile.

Al fine dunque di mantenere all’asciutto l’Insula di San Marco, data l’elevata importanza e pregio del sito sia dal punto di vista architettonico che culturale, si è 21

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

cercato di adottare varie alternative nel corso degli anni. Un primo progetto risalen-

Figura 3.2: Interventi previsti per la salvaguardia del Nartece (2017)

te al 1998 e di importante riferimento fu Il Progetto Esecutivo delle Opere di difesa dell’Insula di San Marco, redatto dal Consorzio Venezia Nuova nel 1998 per conto dell’ex Magistrato alle Acque.

L’obiettivo era la progettazione degli interventi per la messa in sicurezza dell’area di Piazza San Marco dagli allagamenti causati dalla marea fino alla quota di +1.00 m s.P.S. tramite la realizzazione di una impermeabilizzazione di tipo “orizzontale” da realizzarsi con la posa di un telo impermeabile sotto la pavimentazione della stessa Piazza.

La difesa della Piazza veniva conseguita accompagnando la posa di tale strato di impermeabilizzazione con la chiusura di tutti i cunicoli identificabili sotto il piano di calpestio (comunicanti con i canali perimetrali) e con il rialzo delle soglie e delle pavimentazioni attualmente poste a quote inferiori a quella di salvaguardia.

Infine fu prevista la realizzazione di un impianto di sollevamento presso i Giardini Reali (lungo Riva degli Schiavoni) atto a scaricare gli afflussi meteorici, tramite una previa realizzazione di un nuova rete in grado di recapitare le acque.

Un ulteriore importante progetto di recente realizzazione (2017) è stato quello riguardante la riduzione del rischio di allagamento nel Nartece e nelle aree limitrofe della Basilica, sviluppato su criteri del Prof Ing. Augusto Ghetti e realizzato dallo Studio Rinaldo. Il progetto mirava all’isolamento idraulico del Nartece della Basilica di San Marco, posto alla quota di circa +0,65 m s.P.S., la più bassa e sfavorevole dell’intera Insula di San Marco, prevedendo l’inserimento di valvole tra la rete perimetrale alla Basilica e il resto della Piazza, un tubo drenante lungo la stessa rete perimetrale ed un impianto di sollevamento che recapiti le acque verso la laguna lungo i cunicoli esistenti (Figura 3.2).

22

Capitolo 3

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

3.2

La soluzione progettuale in esame

Attualmente la soluzione progettuale che è stata esaminata riprende sia il pensiero del vecchio progetto del 1998 dal punto di vista dell’estensione dell’area considerata, sia il progetto della salvaguardia del Nartece del 2017 per quanto riguarda il risanamento dei cunicoli e l’utilizzo di un impianto di sollevamento atto allo smaltimento delle acque.

La protezione che questi interventi devono fornire è molteplice a seconda del tipo di allagamento che può instaurarsi, classificabili in: 1. Allagamento per sormonto, causato da un afflusso dato dall’entrata di acqua di mare attraverso quei punti perimetrali dell’area identificata che si trovano a quote più basse del livello esterno; 2. Allagamento per infiltrazione dai cunicoli esistenti, causato sia da un afflusso dato dalla marea che con l’innalzarsi dei livelli penetra attraverso gli scarichi nei cunicoli fino a riversarsi sulla piazza tramite le caditoie, sia da una lenta infiltrazione di acqua dal terreno circostante attraverso le imperfezioni dei gàtoli; 3. Allagamento per precipitazione, causato da un afflusso dato dalle consistenti precipitazioni che possono provocare sommersioni di durata non trascurabile di alcune zone della Piazza; Pertanto i conseguenti punti fondamentali dell’ipotesi progettuale, di cui si può prendere visione con l’elaborato 6, sono: • la disposizione della quota di salvaguardia non più a +1,00 m s.P.S. ma a +1,10 m s.P.S., quota a cui corrisponde anche la chiusura del MO.S.E.. Fissare una quota di salvaguardia significa determinare un livello oltre il quale la marea non può crescere, e pertanto predisporre una serie di misure descritte in seguito in relazione a questa soglia; • il rialzamento di quei marginamenti maggiormente esposti all’entrata dell’acqua per sormonto, in particolare il rialzo di parte della pavimentazione fino a quota +1,12 m s.P.S. dei seguenti siti: – di quota parte di Riva San Marco, verso Ponte di Pescaria, collegando i due displuvi altimetricamente più alti (vedesi Tavola 4); – di Calle Salvadago, verso Barcino Orseolo; – del Sottoportego del Cavalletto verso Rio de le procuratie – delle Mercerie, verso l’incrocio con Calle Larga San Marco; – di Calle Specchieri San Marco, verso Calle Larga San Marco – di Calle della Canonica, a ridosso del Palazzo Patriarcale Il rialzo della pavimentazione potrà avvenire tramite il sollevamento di un minor numero possibile di masegni, data la loro fragilità, e con l’inserimento un telo impermeabile posto sopra uno strato di terra previsto per la compensazione delle quote, con adeguata compattazione al fine di evitare fenomeni di infiltrazione; Capitolo 3

23

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 3.3: Scarico verso Rio Luna e relativo schema del manufatto

Figura 3.4: Scarico verso Bacino Orseolo e relativo schema del manufatto

• Il risanamento di quei gàtoli che si trovano in elevato stato di degrado ed intasamento, sia da un punto di vista della pulizia che di rifacimento perimetrale della sezione; • la manutenzione di quei gàtoli di recente restauro che necessitano di una semplice pulizia; • la chiusura definitiva di tutti i cunicoli di piccole dimensioni che sfociano lungo un qualsiasi Rio o verso la Laguna, interclusione possibile tramite malta cementizia; • la chiusura controllata di soli tre gàtoli di modesta dimensione, in particolare posizionati uno lungo il Sottoportego dell’arco Celeste verso Bacino Orseolo, uno lungo Calle della Canonica e uno al di sotto delle Procuratie Nuove verso Rio Luna. Questi cunicoli saranno liberi di scaricare fino ad una quota di marea di +0,70 m s.P.S., oltre la quale i tre dispositivi di chiusura saranno fatti entrare in funzione per evitare ulteriore entrata di acqua dall’esterno.

Per i primi due sbocchi in questione, quelli verso Bacino Orseolo e Rio Luna la chiusura dei cunicoli sarà effettuata tramite paratoie a ghigliottina (Figura 3.3 e 3.4), per lo sbocco di Calle della Canonica sarà posizionato un tubo a sifone con una valvola a farfalla che non consentirà la risalita dell’acqua nel momento in cui il cunicolo si trova colmo d’acqua (Figura 3.6).

24

Capitolo 3

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 3.5: Scarico di Calle della Canonica e relativo schema del manufatto

Figura 3.6: Particolare valvola a farfalla di possibile utilizzo per lo scarico di Calle della Canonica

• la chiusura delle “porte d’acqua”, ovvero di tutti quei punti lungo i Rii che possono facilitare l’ingresso dell’acqua dall’esterno attraverso i varchi di abitazioni come porte, cavane, scantinati e quant’altro. In questo caso è necessario assicurare l’adozione di paratie anti-allagamento già comunemente in uso tra gli abitanti di Venezia (Figura 3.7); • l’utilizzo di un impianto di sollevamento sito lungo Riva San Marco nei pressi del Ponte di Pescaria atto a smaltire i diversi afflussi meteorici, di infiltrazione e di possibile sormonto. Per il dimensionamento e lo schema dell’impianto si rimanda alla sua trattazione completa svolta nel Capitolo 7.

Particolare attenzione verrà riposta in seguito all’impianto di sollevamento: si prevede infatti che questo entri in funzione ad una quota di marea pari a +0,70 m s.P.S..

Al raggiungimento di tale quota infatti le 3 valvole descritte prima verranno chiuse, garantendo l’isolamento della rete dall’innalzamento della marea, consentendo così ai cunicoli di poter solamente collezionare acqua proveniente da precipitazione, infiltrazione o sormonto.

Le pompe all’interno dell’impianto di sollevamento pertanto entreranno in funzione con l’obiettivo di limitare per il minor tempo possibile fenomeni di sommersione di alcuni punti della piazza più depressi, in relazione ai fenomeni di afflusso descritti.

Capitolo 3

25

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 3.7: Esempio di una porta d’acqua e di una paratia anti-allagamento

Figura 3.8: Allagamenti di Piazza San Marco per un livello di marea di +0,70m s.P.S.

26

Capitolo 3

LEGENDA:

Int.1

Int.1

Int.3

Intervento di tipo 1: chiusura definitiva dei cunicoli

Int.3

Intervento di tipo 2: chiusura controllata dei cunicoli

Int.4

Intervento di tipo 3: rialzo pavimentazione

Int.1

Intervento di tipo 4: porte d'acqua

Int.1 Int.3

.9 +0

0

INO

AZZ UNE MAG COM + 0.98

REI

cm cm a=16.93

30

01 p=30.00

30 REI

Intervento di tipo 5: impianto di sollevamento Cunicoli da risanare Cunicoli da mantenere

Int.4

Int.4

Cunicoli esistenti

L DE O E R T ET T C O AL L V CA

0

, 54 +1

. 98 +0

90 175

H=3 90 210

P.F.

Int.4 +2.0

a=18.0

Int.1

DI NE A O BIN AZI CA R M FO AS TR

+0.9

7

Int.4

Cunicoli di collegamento

14.0

90

REI

30

90 200

REI 30

REI 30

Int.4

200

Valvole rete perimetrale Basilica

a=26.0

06

07

01 cm cm

a=16.89 p=30.00

H=2

12.0

a=8.0

+ 0.98

Int.4

+0.9

Int.4

8

Int.3

90 + 0.

O IC CN TE LE CA LO

ALE LOC NICO 8 TEC +0.9

Int.4

ALE LOC NICO TEC . 98 +0

Int.4 Int.1

P.F.

Impianto di sollevamento Basilica

a=2.0

Int.1

Int.4

EL E D TO T RT CO AL LE V CA

Int.3 Int.4 + 1.51

Int.4

P.F.

Int.1 Int.4

Int.1 Int.1

Int.4

Int.1

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Dipartimento di Ingegneria Civile,

Int.1

Int.1

Edile e Ambientale A. A. 2019-2020

Int.4

Int.4

Int.1

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

Int.4 Int.4

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

Int.4

INA CAB CA ZEC

L ENE

Professore:

Int.4 Int.4 Int.3 BUN

KER

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

OGGETTO: Attività previste per difesa dell'Insula di San Marco

N

Int.3

SCALA:

0

10

20

30

40

Paolo Salandin

50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°6

Capitolo 4 Contributi di portata al sistema di drenaggio I principale afflussi da tenere in considerazione, come precedentemente detto, sono tre: afflussi per precipitazione, per sormonto a per infiltrazione. La stima del preciso valore di questi contributi e della loro variazione nel tempo è fondamentale per la stima della portata totale entrante nella sezione di chiusura, ovvero all’impianto di sollevamento. Questa stima ricadrà pertanto sulla scelta del tipo e del numero di pompe da utilizzare per lo smaltimento delle acque.

4.1

Gli aflussi meteorici

La portata di precipitazione entrante nel sistema costituisce un elemento che sollecita la rete in ogni punto, interessando tutte le caditoie e i cunicoli presenti nell’area considerata. La stima di questa portata è strettamente dipende da due parametri: il tempo di ritorno e la durata dell’evento.

4.1.1

Il tempo di ritorno

Il tempo di ritorno è un concetto largamente usato nel dimensionamento delle opere civili e può essere definito come l’intervallo di tempo che mediamente è necessario attendere tra due eventi che superano una determinata soglia fissata. Dal punto di vista operativo, la definizione passa attraverso la teoria della probabilità, data la forte aleatorietà di un evento come la precipitazione: considerando una variabile aleatoria X ed infinite sue osservazioni xi , e fissato un valore di riferimento x0 , si indica con xk un’osservazione in cui si è sperimentato xk > x0 e con xk+m > x0 la successiva. Il numero m rappresenta il numero di osservazioni che è necessario fare affinchè si superi la soglia x0 fissata, ed è una variabile aleatoria discreta. La probabilità del valore m è ottenibile moltiplicando la probabilità di non osservare il superamento di x0 in m − 1 volte per la probabilità di osservarlo l’m-esima volta.

Data l’indipendenza dei due eventi questo si scriverà come:

p(m) = P (X 6 x0 )m−1 · P (X > x0 ) = P (X 6 x0 )m−1 · P [1 − P (X ≤ x0 )] 27

(4.1)

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

In cui P (X > x0 ) rappresenta la probabilità di superamento mentre P (X ≤ x0 )] la probabilità di non superamento. Si definisce pertanto tempo di ritorno Tr del valore x0 la media della variabile m che vale: Tr =

∞ X m=1

m · p(m) =

∞ X

m · P (X 6 x0 )m−1 · P [1 − P (X ≤ x0 )]

(4.2)

m=1

Essendo poi nota il principio per cui, per una certa variabile z: ∞ X

m · z m−1 =

m=1

1 (1 − z)2

(4.3)

Si otterrà che [7]:

Tr =

1 1 P (X 6 x0 ) 1 = (4.4) − = 2 2 (1 − P (X 6 x0 ) (1 − P (X 6 x0 )) 1 − P (X 6 x0 ) P (X > x0 )

Attualmente la normativa italiana prevede per il dimensionamento e lo studio delle reti di drenaggio delle acque meteoriche che si adotti un tempo di ritorno di 5 anni.

4.1.2

La curva di possibilità pluviometrica

Al fine di ottenere la portata massima che sollecita il sistema è fondamentale definire l’altezza di precipitazione da considerare. In tal senso risulta importante definire la curva di possibilità climatica, che consente di conoscere, fissato un certo tempo di ritorno, l’altezza di precipitazione in funzione della durata dell’evento e della superficie del bacino considerato. L’equazione che permette di descrivere ciò è: h = a · tn

(4.5)

in cui il parametro a è funzione dell’area del bacino e del tempo di ritorno, n dell’area (ed assume valore 0 < n < 1), e t rappresenta la durata di precipitazione.

Per ricavare la curva è necessario conoscere i parametri a e n, deducibili attraverso una trattazione probabilistica del cosiddetto metodo di Gumbel. Tale metodo probabilistico si basa sulla definizione di una funzione cumulata di probabilità che permetta di descrivere la distribuzione dei massimi annuali di precipitazione e di poter ricavare i parametri di interesse tramite una trattazione ai minimi quadrati.

Innanzitutto pertanto, grazie all’agenzia ARPAV, si sono ottenuti i dati di precipitazione massimi annuali, ovvero i massimi valori registrati nell’arco di un anno, per il periodo 2000-2018 e per diverse durate di evento (Figura 4.1).

La distribuzione di Gumbel assume la particolare forma di un doppio esponenziale: F (h) = e−e

−α(h−u)

(4.6)

in cui α e u sono due parametri ricavabili tramite la seguente trattazione: • Si valutano innanzitutto i parametri indipendenti dalla durata di precipitazione ma funzione solamente nel numero di dati a disposizione, in particolare: – per ogni durata di precipitazione si hanno a disposizione j = 19 dati per ogni diverso anno (dal 2000 al 2018), e si procede a disporli in ordine crescente di altezza di altezza di precipitazione; 28

Capitolo 4

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 4.1: Valori massimi annuali di altezza di precipitazione per diversi anni e durate

– si valuta per ogni j la frequenza cumulata di non superamento Fj , tramite la formula di “plotting position” definita come: Fj =

j N +1

(4.7)

in cui N rappresenta il totale dei dati a disposizione, cioè 19; – si calcola il parametro yj tramite il doppio logaritmo della frequenza di non superamento: yj = −ln(−ln(Fj )) (4.8) – si calcolano la media e la frequenza campionaria di yj :  1 P  yj  yn = N r 1 P   Sn = (yj − yn )2 N −1

(4.9)

• In secondo luogo si sono calcolati i valori dipendenti dai dati delle altezze di precipitazione, ovvero media e varianza:  1 P  hj  hn = N r (4.10) 1 P   Sh = (hj − hn )2 N −1 Una volta calcolati tutti questi valori è possibile procedere al calcolo di α e u come:  S  α = n Sh (4.11) S   u = h n − h yn Sn e dell’altezza di precipitazione in riferimento al tempo di ritorno fissato combinando la definizione di frequenza di probabilità del metodo di Gumbel e la definizione di tempo di ritorno:  −α(h−u) F (h) = e−e 1 (4.12) Tr = 1 − F (h) Capitolo 4

29

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella 4.1: Esempio dati di calcolo per precipitazione di 5 minuti per vari Tr

Tabella 4.2: Altezze di precipitazione per Tr = 5 anni ricavati tramite il metodo di Gumbel t

t [ore]

h [mm]

logt

logh

5 min 10 min 15 min 30 min 45 min 1 ora 3 ore 6 ore 12 ore 24 ore 48 ore 72 ore 96 ore 120 ore

0,08 0,17 0,25 0,50 0,75 1,00 3,00 6,00 12,00 24,00 48,00 72,00 96,00 120,00

10,26 18,44 25,67 40,66 50,56 55,76 71,30 82,24 92,71 106,98 118,89 130,63 132,69 137,36

-1,079 -0,778 -0,602 -0,301 -0,125 0,000 0,477 0,778 1,079 1,380 1,681 1,857 1,982 2,079

1,011 1,266 1,409 1,609 1,704 1,746 1,853 1,915 1,967 2,029 2,075 2,116 2,123 2,138

che isolando h fornisce:

1 Tr − 1 h = u − ln −ln α Tr

(4.13)

L’equazione 4.13 permette di ricavare, fissato a piacere un tempo di ritorno, l’altezza di precipitazione ricercata. Per ogni durata di evento si è calcolata l’altezza di precipitazione per un tempo di ritorno di 5, 20 e 50 anni. I risultati vengono riportati in Appendice C. Si riportano in Tabella 4.2 i risultati ottenuti per un tempo di ritorno di 5 anni al variare della durata di precipitazione, in cui vengono aggiunte due colonne di calcolo dei relativi logaritmi in modo da graficare la curva di possibilità climatica in forma logaritmica, in cui lungo l’ascissa si trova il logaritmo della durata dell’evento e lungo l’ordinata il logaritmo dell’altezza di precipitazione, con equazione: logh = n · logt + loga 30

(4.14) Capitolo 4

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

in cui i parametri ricercati a e n sono calcolati tramite una trattazione ai minimi quadrati:  P P P (logti · loghi ) − 1/N · logti · loghi    i i   n= i

2   P P   (logti )2 − 1/N · logti (4.15) i i P P P P 2  logh · (logt ) − logt · (logh · logt )  i i i i i   i i   P P i 2 loga = i  2  N · (logti ) − ( logti )  i

i

I risultati vanno divisi per durate di evento < 1 ora e durate di evento > 1 ora: Durata di evento < 1 ora I risultati sono n = 0, 727 e loga = 1, 819, e quindi a = 65, 964. Le relative curve di possibilità pluviometria in forma logaritmica e non, hanno i dati riportati in Tabella 4.3.

Tabella 4.3: Dati per la curva di possibilità pluviometrica di durata < 1 ora t [ore]

logt

h = a · tn

logh = n · logt + loga

0,083 0,167 0,250 0,500 0,750

-1,079 -0,778 -0,602 -0,301 -0,125

10,84 17,94 24,08 39,86 53,52

1,034 1,254 1,382 1,601 1,729

Durata di evento > 1 ora I risultati sono n = 0, 187 e loga = 1, 761, e quindi a = 57, 614. Le relative curve di possibilità pluviometria in forma logaritmica e non, hanno i dati riportati in Tabella 4.4.

Tabella 4.4: Dati per la curva di possibilità pluviometrica di durata > 1 ora t [ore]

logt

h = a · tn

logh = n · logt + loga

1,000 3,000 6,000 12,000 24,000 48,000 72,000 96,000 120,000

0,000 0,477 0,778 1,079 1,380 1,681 1,857 1,982 2,079

57,61 70,77 80,57 91,74 104,45 118,92 128,30 135,40 141,17

1,761 1,850 1,906 1,963 2,019 2,075 2,108 2,132 2,150

Grazie pertanto alla curva di possibilità pluviometrica (Figura 4.3) è immediatamente possibile ricavare l’altezza di precipitazione h scelta la durata dell’evento di riferimento. È utile notare dal grafico logaritmico come la curva abbia una pendenza diversa tra le durate di precipitazione inferiori e superiori all’ora, risultato coerente con la diversificazione fatta dei calcoli.

Capitolo 4

31

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 4.2: Curva di possibilità pluviometrica logaritmica

Figura 4.3: Curva di possibilità pluviometrica

Figura 4.4: Curva di possibilità pluviometrica per durata <1 ora

32

Capitolo 4

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

4.1.3

Il metodo cinematico

Stabilita l’altezza di precipitazione è possibile calcolare la relativa portata tramite un metodo di comune uso per la sua semplicità di applicazione, ovvero il metodo cinematico. Il metodo è utile per bacini scolanti di estensione limitata come in questo caso, e fornisce il valore di picco della portata di un’onda di piena generata da una certa precipitazione. La formulazione che consente di ricavare la portata massima alla sezione di chiusura è: Qmax =

ϕ·S·h τc

(4.16)

In cui i vari termini che compaiono nell’equazione sono: • il coefficiente di deflusso ϕ che indica quanta parte della precipitazione (detta efficace) contribuisce effettivamente all’onda di piena rispetto al totale; • l’estensione del bacino considerato S; • l’altezza di precipitazione h; • il tempo di corrivazione τc , ovvero il tempo che impiega la particella d’acqua idraulicamente più lontana ad arrivare alla sezione di chiusura.

Quest’equazione è il risultato dell’aver considerato l’uguaglianza tra durata dell’evento e tempo di corrivazione, dato che è la situazione che comporta il picco massimo di portata tra i restanti casi in cui la durata di precipitazione sia minore o maggiore del tempo di corrivazione.

Si adottano i seguenti valori per i parametri in gioco: • un valore di superficie pari a S = 27500 m2 ; • un valore di coefficiente di deflusso ϕ = 1, indicando in questo modo che tutta la precipitazione è efficace per andare a favore di sicurezza; • un valore di tempo di corrivazione τc dalla formulazione τc = t0 + t00 = t0 +

L v

(4.17)

in cui t0 rappresenta il tempo che impiega la particella d’acqua ad andare dal punto in cui cade al più prossimo organo di cattura, supposto essere pari a 5 minuti data l’esiguità del bacino; t00 = L/v il tempo di residenza della particella all’interno delle condotte dal punto di cattura alla sezione di chiusura, con L la lunghezza della rete considerata e v la relativa velocità. Considerando il più lungo dei percorsi possibili pari a L = 600 m, e ricavando dal modello SWMM successivamente descritto una velocità media di v = 0, 38 m/s si è giunti al risultato di τc = 53 minuti.

• un’altezza di precipitazione pari ad un evento di 1 ora, cioè h = 55, 76 mm, essendo il valore con durata di eventi prossimo a quello di corrivazione.

L’inserimento di tutti i dati trovati all’interno dell’equazione porta ad un risultato di Qmax = 475 l/s.

Capitolo 4

33

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

4.2

La portata di sormonto

Il valore e la precisa collocazione della portata di sormonto entrante nel sistema è stato fornito da uno studio di consulenza recentemente svolto dal Dipartimento di Marittime dell’Università di Padova [9].

Il sito oggetto di studi è quello di Riva San Marco e dell’antistante Bacino di San Marco: la banchina è stata divisa in tre principali tratti (A, B e C) di caratteristiche diverse a seconda del tipo di banchina e dell’andamento altimetrico della pavimentazione antistante. La riva comprendente i tratti A e B è costituita da una banchina a parete verticale, composta da un muro di riva di bolognini in pietra poggianti su una fondazione su pali e completata da conci di coronamento in sommità.

La riva comprendente il tratto C invece consta in una banchina parzialmente a gradoni in sommità e un muro di sponda formato sempre da bolognini.

La distanza tra il muro di sponda e la quota del colmo della pavimentazione antistante (rappresentata dalla linea di tratteggio in Figura 4.5) gioca un ruolo fondamentale sulla quantità di acqua che entra per sormonto: infatti il tratto A che presenta la quota più bassa del colmo pari a 110 cm s.P.S. risulta essere il tratto più soggetto al passaggio d’acqua di mare.

Figura 4.5: Suddivisione in tratti A,B e C della Riva San Marco e relative caratteristiche

Le simulazioni sono state effettuate in laboratorio tramite un modello in scala 1:5 realizzato all’interno di una canaletta in grado di simulare le diverse configurazioni di moto ondoso e con una diversa struttura della banchina a seconda del tratto studiato. Le diverse configurazioni sollecitanti inoltre sono state 24, in particolare si sono considerati: • n. 3 livelli di prova (90, 100, 110 cm s.P.S.); • n. 4 altezze dell’onda significativa incidente (20, 30, 40, 50 cm); • n. 2 ripidità d’onda (periodi di picco compresi tra 1,5s e 3,5s); I risultati in termini di portata entrante oltre il colmo della pavimentazione nelle peggiori condizioni riscontrate tra le diverse configurazioni sono riportati in Tabella 4.5.

34

Capitolo 4

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 4.6: Composizione delle banchine per i diversi tratti e relativo modello di laboratorio Tabella 4.5: Afflussi di portata per sormonto per ogni tratto di riva considerato Tratto di riva

Portata [l/s/m]

Lunghezza tratto [m]

Portata [l/s]

A B C

10 0,5 0,5

20 15 85

200 7,5 42,5

Si stima che tale fenomeno possa sussistere per una durata massima di 30 minuti, essendo il risultato di una concomitanza di eventi particolari che mantengono inalterate le loro caratteristiche, come direzione ed intensità del vento. È da precisare inoltre come tali valori siano ricavati ipotizzando l’installazione di un elemento di attenuazione del moto ondoso fronte Riva in maniera da consentire la trasmissione d’onda con Hs non maggiore di 20 cm a fronte di un Hs incidente pari a circa 50 cm.

Questi afflussi per sormonto verranno opportunamente trattati nella modellazione tramite il codice SWMM, prevedendo che tali portate siano adeguatamente ripartite tra le caditoie presenti oltre il colmo di ciascun tratto considerato. È da osservare in ogni caso come il fetch massimo agente sull’area considerata, ovvero la lunghezza di mare su cui il vento può spirare al fine di formare un’onda, è Capitolo 4

35

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 4.7: Andamento tipico del moto ondoso durante il giorno alla stazione di Punta della Dogana

limitato dalla presenza del Lido antistante Venezia. I grafici dei valori medi mensili dell’altezza d’onda massima Hm e significativa Hs hanno evidenziato come questi valori siano fortemente influenzati dall’attività antropica: l’andamento dell’onda significativa ha un andamento giornaliero ciclico concorde al traffico di natanti nel Bacino San Marco.

4.3

La portata di infiltrazione

L’ultimo contributo di portata entrante all’interno della rete di drenaggio è rappresentato dall’infiltrazione. La permeabilità della struttura di mattoni costituente i cunicoli fa in modo che all’interno della rete si registri una portata derivante dal terreno circostante costante nel tempo.

Le Società Thetis e Mate in marzo e maggio 2019 hanno svolto una campagna di indagine geognostica al fine di comprendere la natura e la diversa stratificazione del terreno sotto Piazza San Marco. I risultati delle prove hanno evidenziato una stratigrafia sviluppata come segue: • “presenza di uno strato superficiale maggiormente permeabile costituito in genere da limi debolmente sabbiosi arricchiti di resti organici vegetali e animali spinto fino alla profondità di circa -3, 00/3, 50 m dal P.C.”;

• “presenza di uno strato impermeabile limo argilloso, intestato a quota -6, 00/7, 00 m dal P.C.. Nell’area della banchina questo raggiunge maggiori profondità intestandosi a circa -10, 00 m dal P.C”.

Tramite l’inserimento di 10 piezometri le indagini hanno potuto registrare la risposta idraulica del terreno in funzione delle variazioni di marea.

I livelli al momento della chiusura dei cunicoli esterni sono pari a +0,70 m s.P.S. all’interno della rete e di +1,10 m s.P.S. all’esterno. Lo schema assunto per il calcolo 36

Capitolo 4

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

della portata di infiltrazione è pertanto quello di una galleria filtrante con portata emunta dai lati, calcolabile tramite le formule di Dupuit e di Sichardt:  2 2   q = H − h0 K 2L (4.18)  L = C √K(H 2 − h2 ) r 0 in cui i vari termini stanno ad indicare: • q la portata specifica per unità di lunghezza del cunicolo [m3 /s · m]; • K la coducibilità del terreno assuna pari a 10−3 m/s; • H = 1, 10 m l’altezza della falda indisturbata; • h0 = 0, 70 m il livello idrico nella galleria; • L la distanza della falda in condizioni indisturbate dalla galleria filtrante; • Cr un parametro empirico pari a 3000.

La portata complessiva di infiltrazione che ne risulta è di Q = 26, 10 m/s ed ha una durata costante per tutto il tempo in cui i livelli esterni mantengono quota +1,10 m s.P.S.. All’interno delle simulazioni questo valore sarà fatto perdurare per tutto il tempo di simulazione preso in considerazione.

Figura 4.8: Schema di una galleria filtrante

Sommando in definitiva tutti e tre i contributi fino ad ora trovati, è possibile stimare una portata massima da smaltire, pari a:

Qtot = Qprecip + Qsorm + Qinf = 475 l/s + 250 l/s + 26, 1 l/s = 751, 1 l/s Capitolo 4

(4.19) 37

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Una prima considerazione in riguardo al risultato può farsi in merito alla sua entità: la portata entrante nella sezione di chiusura posta in corrispondenza del sistema di sollevamento risulterà inferiore a quanto calcolato, per via dell’effetto di laminazione della rete. L’estensione della rete e la sua volumetria offrono infatti una capacità di immagazzinamento dell’acqua che permette di ridurre il picco di piena in maniera significativa. Questa supposizione verrà poi confermata tramite il codice SWMM.

38

Capitolo 4

Capitolo 5 La modellazione tramite il codice SWMM 5.1

Il software

SWMM (Storm Water Management Model) è un software sviluppato da EPA (Environmental Protection Agency), ovvero l’Agenzia statunitense per la protezione dell’ambiente, che simula il movimento della precipitazione e degli inquinanti da essa veicolati dalla superficie esterna alla rete di canali e condotte che costituiscono un sistema di drenaggio urbano.

Assegnata una determinata forzante di precipitazione, e dopo aver disegnato la rete costituita da sottobacini (“subcatchments”), condotte (“links”), pozzetti (“junctions”) e altri organi, il modello è in grado di determinare la quantità e la qualità del runoff per ogni sottobacino, i valori di portata e di tirante per ogni condotta e la quantità di acqua uscente da una certa sezione di chiusura. Grazie alla suddivisione in subcatchments il modello è in grado quindi di considerare la variabilità spaziale dei processi idrologici, tramite suddivisione in sub-aree permeabili ed impermeabili [10].

La modellazione tramite questo codice è in grado di simulare diversi aspetti idrologici che concorrono alla formazione del deflusso come: • la precipitazione, anche variabile nel tempo; • l’evaporazione dagli accumuli superficiali; • lo scioglimento delle nevi; • l’intercettazione della precipitazione nelle depressioni superficiali; • l’infiltrazione della precipitazione negli strati insaturi superficiali; • la percolazione di acqua negli strati profondi; • lo scambio tra acqua di falda e rete di drenaggio urbano; • il comportamento delle varie opere di NBS (Nature Based Solution), ovvero quelle opere verdi atte alla gestione o alla laminazione temporanea delle acqua (tetti verdi, trincee drenanti, pavimentazioni permeabili,...)

39

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 5.1: Rappresentazione di una rete reale e della relativa astrazione in SWMM

Le principali applicazioni dell’utilizzo del codice possono essere: • il dimensionamento e la verifica degli elementi costitutivi di una rete di drenaggio urbano per il controllo delle piene; • la progettazione delle strategie di controllo al fine di minimizzare l’allagamento delle aree urbane; • la progettazione degli interventi per il controllo della qualità delle acque; • la valutazione dell’influenza di flussi in ingresso e di infiltrazioni sulla riduzione di funzionalità delle reti di fognatura; La Figura 5.3 permette di visualizzare come una normale rete fisica di smaltimento delle acque reflue o di drenaggio urbano possa essere idealizzata tramite il modello, con l’inserimento di opportuni manufatti quali condotte, stazioni di sollevamento, trattamento delle acque, ecc... ognuno dei quali può essere caratterizzato in ogni sua parte.

5.2

Gli strumenti del programma

Gli elementi in gioco di possibile utilizzo sono molteplici, tra i più importanti si riporta: 1. Junction Nodes, che possono rappresentare pozzetti, tombini o punti di confluenza di canali a superficie libera, e per cui è possibile specificare l’elevazione del fondo, la massima distanza tra il fondo e la superficie, la possibile area di allagamento soprastante (“ponded area”); 40

Capitolo 5

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 5.2: Esempio di un semplice schema di rete contenente alcuni elementi descritti

2. Outfall Nodes, nodi rappresentativi le condizioni al contorno di un tratto finale di rete, e per cui è possibile specificare se il relativo sbocco sia libero o regurgitato, fisso o mobile, dipendente o meno dalle condizioni di marea esterna; 3. Conduit links, ovvero condotte o canali che collegano più nodi, caratterizzabili per forma, lunghezza, sezione, rugosità, pendenze e quote di imbocco e sbocco; 4. Pump Links, pompe atte al sollevamento delle acque per cui è possibile specificare la curva di funzionamento, lo stato iniziale (acceso/spento) e i livelli di attacco/stacco; 5. Subcatchment, aree riceventi la precipitazione e modellabili a seconda delle condizioni idrologiche tramite superficie, pendenza, percentuale di impermeabilità, nodo di outlet; 6. Rain Gages, ovvero la forzante idraulica con cui sollecitare la rete, come la precipitazione, definibile per valori di intensità, volume o volume cumulativo e per diverse durate (5min, 30 min, 1 ora,...).

Questi diversi elementi vengono ripartiti dal software in diversi layer, al fine di ottenere una sequenza a cascata di funzionamento. In particolare la suddivisione può essere schematizzata come segue: • L’Atmosfera rappresenta il primo layer che tramite i dati di input di precipitazione contenuti nel Rain Gage genera una pioggia che insiste sul secondo layer; • La Superficie è il secondo compartimento che riceve la precipitazione in ingresso e divide i possibili output tra evaporazione che ritorna all’Atmosfera, infiltrazione verso il layer di Territorio o runoff di superficie che finisce verso il layer Trasporto; • Il Territorio riceve l’infiltrazione dal layer di Superficie e ne recapita una parte al layer di Trasporto; Capitolo 5

41

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 5.3: Schema del funzionamento dei vari layer

• il Trasporto infine, contenente la rete di canali, condotte, nodi e quant’altro, riceve tutti gli inflow e li manda ad uno specificato recapito. In questo compartimento avviene lo studio vero e proprio del moto all’interno delle condotte, che può essere descritto tramite vari modelli (stazionario, cinematico, dinamico).

5.3 5.3.1

Le equazioni governanti i fenomeni utilizzate dal programma Il calcolo del deflusso superficiale

Per quanto concerne la descrizione del runoff, ovvero del deflusso superficiale all’interno dei sottobacini, il software utilizza l’equazione di Manning: √ β Q = W (d − dp )5/3 S n

(5.1)

in cui W e d sono rispettivamente la larghezza e la profondità del deflusso superficiale, dp la profondità delle depressioni superficiali, S la pendenza del sottobacino, β un coefficiente pari a 1,49 per unità US e 1 per unità SI e n il coefficiente di Manning (pari all’inverso del coefficiente di Gauckler-Strickler n = 1/Ks ). Il valore di d è costantemente aggiornato dal programma durante la simulazione, così da effettuare ad ogni step un nuovo bilancio idrico del sottobacino.

5.3.2

Il calcolo dell’infiltrazione

L’infiltrazione rappresenta una quota parte dell’afflusso meteorico che viene disperso tramite il suolo, solamente in quei sottobacini dove vi sia specificata la percentuale di area permeabile.

Il programma permette il calcolo tramite tre noti modelli di infiltrazione, che si differenziano tra loro per le condizioni iniziali del terreno: 42

Capitolo 5

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 5.4: Schematizzazione dei diversi deflussi di un sottobacino

• il modello di Horton, per cui la velocità di infiltrazione al tempo generico t (ft ) attraverso il suolo è descritta tramite la formulazione: ft = fc + (f0 − fc )e−kt

(5.2)

in cui f0 è il valore massimo di infiltrazione per terreno secco al tempo t0 in cui inizia a piovere, fc è il valore minimo di velocità di infiltrazione al tempo t∞ infinito, k un coefficiente di decadimento [1/s] che esprime la differenza di velocità tra l’istante iniziale e finale. Le ipotesi di base per cui vale quest’equazione è che il terreno sia già saturo all’inizio dell’evento; • il modello di Green-Ampt, che prevede il calcolo del tasso di infiltrazione come: f (t) = Ksat + Ksat

ψf (θf − θ0 ) F (t)

(5.3)

dove Ksat rappresenta la conducibilità idraulica del suolo saturo [mm/h], ψf la suzione al tempo finale, ovvero la capacità dei pori del terreno di assorbire acqua, θ0 la saturazione del terreno al tempo iniziale, θf la saturazione del terreno al tempo finale, F (t) il volume di acqua infiltrato al generico tempo t. In questo caso il terreno non è supposto saturo ma ha un certo profilo di saturazione mutevole nel tempo e direttamente proporzionale alla precipitazione; • il modello SCS o Curve Number invece prevede che, dato un certo evento di precipitazione, un volume iniziale V0 sia richiesto per saturare il terreno e che una volta che questa capacità sia stata esaurita vi possa essere una suddivisione tra volume partecipante al deflusso superficiale e volume partecipante all’infiltrazione a seconda della destinazione d’uso del terreno. Ogni tipo di terreno (uso agricolo, boschivo, sabbioso, limoso, stradale, ecc...) viene classificato in base alla capacità di infiltrazione che offre tramite un valore prestabilito e tabulato (CN). La velocità e il volume di infiltrazione sono pertanto direttamente calcolabili come quota parte del volume totale piovuto. In particolare la massima capacità di infiltrazione è calcolata come: S=

25400 − 254 CN

(5.4)

Ai fini dei calcoli, si ricorrerà all’utilizzo del modello di Green-Ampt, che permette una descrizione dell’infiltrazione più accurata e fisicamente basata rispetto agli altri due modelli.

Capitolo 5

43

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

5.3.3

Il calcolo della portata all’interno delle condotte

Le equazioni che governano i fenomeni di propagazione delle onde di piena all’interno delle condotte invece sono le classiche equazioni di De Saint Venant in forma monodimensionale. Tali onde di piena fanno parte della categoria delle cosiddette Onde Lunghe in Acque Basse, caratterizzate dall’avere una lunghezza d’onda molto maggiore sia della profondità locale sia dell’altezza d’onda. Unitamente all’equazione di continuità di ogni nodo queste offrono una soluzione per ogni condotta in termini di variazione di portata e di livello [11] e si esplicano come:  ∂h ∂Q ∂(Q2 /A)   + + gA + gAif = 0  ∂t ∂x ∂x (5.5)  ∂Q ∂A   + =0 ∂x ∂t In cui con h si indica il tirante definito come differenza tra pelo libero e quota del fondo, con if la pendenza del fondo, con x la coordinata spaziale perpendicolare al tirante. A seconda dei termini che vengono trascurati nella prima delle equazioni 5.5, si possono contraddistinguere due modelli che descrivono in maniera più o meno precisa la propagazione dell’onda di piena, ovvero il modello cinematico e il modello dinamico.

Il modello cinematico risolve la prima delle equazioni sopra riportate tramite una drastica semplificazione dei termini, riducendola all’uguaglianza tra la pendenza della superficie libera e la pendenza del fondo. È un modello adatto a simulazioni di lunga durata ma ha diversi svantaggi come non poter tenere conto di fenomeni di rigurgito, di perdite in ingresso e in uscita o di flusso in pressione. Inoltre il modello non è in grado di simulare l’attenuazione dell’onda di piena, ma anzi perviene al risultato che questa franga, evento impossibile nella realtà [3].

Il modello dinamico invece utilizza il sistema di equazione 5.5 in maniera completa, senza alcun ipotesi di semplificazione, aumentando la complessità dei calcoli ma allo stesso tempo migliorando la qualità della soluzione. In questo caso al contrario di prima l’attenuazione del colmo di piena è ben descritta dal modello (Figura 5.5).

Risulta pertanto evidente come la scelta tra i due modelli all’interno del codice SWMM ricada su quest’utlimo.

Per poter risolvere le equazioni è necessario disporre per ogni singola condotta di lunghezza L un set di condizioni iniziati (ht=0 ; Qt=0 ) e un set di condizioni al contorno per x = 0, x = L a tutti i tempi t. Al fine di ottenere innanzitutto l’equazione che descrive la variazione della portata nel tempo, è necessario combinare le due equazioni del sistema 5.5. Partendo dalla prima delle due, il termine ∂(Q2 /A)/∂x si può riscrivere come: ∂(v 2 A) ∂v ∂A ∂(Q2 /A) = = 2Av + v2 (5.6) ∂x ∂x ∂x ∂x L’equazione di continuità (la seconda delle equazioni 5.5) può invece essere sviluppata parzializzando i termini che compongono la portata Q: ∂Q ∂A ∂v A +v + =0 (5.7) ∂x ∂x ∂t Moltiplicando entrambi i membri della 5.7 per v e separando i termini si ottiene: ∂v ∂A ∂A = −v − v2 (5.8) Av ∂x ∂t ∂x 44

Capitolo 5

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 5.5: Confronto tra un’onda di piena descritta tramite soluzione cinematica e dinamica [8]

Che sostituita nella 5.6 fornisce: ∂A ∂A ∂(Q2 /A) = −2v − v2 (5.9) ∂x ∂t ∂x Questa infine va sostituita nuovamente dentro la prima delle 5.5 arrivando a: ∂Q ∂A ∂A ∂h = 2v + v2 − gA − gAif ∂t ∂t ∂x ∂x

(5.10)

Per poter invece ottenere una relazione simile ma per i livelli, SWMM provvede a creare un cosiddetto “nodo assemblato” in modo da crearsi una relazione di continuità tra elementi. Come mostrato in Figura 5.6 questo elemento consiste nell’unione tra il nodo stesso e metà condotta di entrata e di uscita, garantendo la conservazione dei volumi verificando passo per passo che: ∂V ∂h ∂h X ∂V = = As = Q ∂t ∂h ∂t ∂t

(5.11)

P in cui V e As sono rispettivamente il volume e l’area del nodo assemblato, e Q la differenza tra portata entrante ed uscente dal costrutto.

SpecificandoPinfine con Asn l’area del nodo facente parte dell’elemento nodo assemblato e con Asl la somma delle due aree delle semicondotte in entrata e in uscita, è possibile scrivere la formulazione ricercata sui livelli come: P ∂h Q P = (5.12) ∂t Asn + Asl Dunque le equazioni 5.10 e 5.12 rappresentano un sistema di due equazioni differenziali a due incognite che permettono di ricavare la portata Q nelle condotte e il livello idrico h nei nodi per ogni tempo t. La soluzione purtroppo non può essere Capitolo 5

45

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 5.6: Schematizzazione del nodo assemblato

trovata in maniera analitica e sarà dunque necessario procedere ad una soluzione numerica basata sulle differenze finite, scrivendo ciascuna derivata parziale come differenza tra due contributi spazialmente diversi, cioè alla fine e all’inizio di ogni condotta (pedici 1 e 2):  A2 − A1 ∂A   =   ∂x L     h2 − h1 ∂h    =   ∂x L    ∂A ∆A (5.13) =  ∂t ∆t     ∆Q ∂Q    =   ∂t ∆t       ∂h = ∆h ∂t ∆t in cui ∆t è l’intervallo temporale, ∆A la variazione di area nell’intervallo ∆t e allo stesso modo ∆Q e ∆h per portata e tirante.

Pertanto le equazioni che governano il campo di moto sono:  ∆Q ∆A ∆h 2 ∆A    ∆t = 2v ∆t + v ∆x − gA ∆x − gAif P (5.14)  ∆h Q   P = ∆t Asn + Asl Queste verranno infine risolte da SWMM con un metodo di Eulero modificato.

46

Capitolo 5

Capitolo 6 Simulazioni con SWMM 6.1

Modellazione della rete e casistiche considerate

La rete dell’Insula di San Marco e la suddivisione in bacini scolanti precedentemente ricostruiti in AutoCad è stata riportata all’interno del software SWMM al fine di procedere alle simulazioni.

Ogni area di ciascun gruppo di caditoie è stato tramutato in subcatchment e di ciascuna di esse la caditoia di quota più bassa è stata trasformata in node junction; la rete di cunicoli viene invece riportata come descritta tramite links.

Nel punto di posizionamento delle tre valvole di chiusura, lungo Calle della Canonica, lungo il Sottoportego dell’arco Celeste e sotto le procuratie Nuove verso Rio Luna, sono stati posti 3 nodi outfall, che permettono un deflusso di acqua controllato.

Tutte le simulazioni effettuate sono state fatte partire da un condizione iniziale sui livelli di +0,70 m s.P.S che, come spiegato nel Capitolo 3, risulta essere la condizione di chiusura delle 3 valvole esterne e di entrata in funzione dell’impianto di sollevamento.

Per quanto riguarda la stazione di sollevamento, a seguito del risultato di afflussi totali riportato alla fine del Capitolo 4, si è scelto l’utilizzo di un massimo di n ◦ 6 pompe di sollevamento Amerex KRT 200-316 multicanale K di girante 305Φ e della capacità di sollevamento 115 l/s per un rendimento massimo dell’84 %. Le caratteristiche tecniche della pompa presa in considerazione vengono riportate in Appendice D. Considerati gli elevati volumi di acqua che, nelle situazioni estreme contemplate, raggiungono la stazione di sollevamento in un limitato periodo di tempo, si decide di far funzionare le pompe in contemporanea per quanto riguarda l’avviamento.

Avendo deciso di utilizzare una Sequenza 2, è assunta la contemporaneità anche per quanto riguarda lo spegnimento. In questo modo si vuole limitare quanto possibile i fenomeni di allagamento che interesseranno la Piazza nei punti più depressi. Il numero effettivo di pompe utilizzate e il loro funzionamento ottimale viene modellato tramite il codice, al fine di dimensionare poi in modo opportuno la vasca di collettamento delle acque. Un ulteriore affinamento del calcolo che preveda una sequenza differenziata dei livelli di attacco delle pompe, non è stata presa in considerazione in questo lavoro di tesi, trattandosi comunque di una successiva fase di affinamento da sviluppare prevedendo la frequenza probabile degli afflussi di entità inferiore a quelli del caso estremo qui considerato.

47

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Le simulazioni effettuate sono state ripartite in due principali gruppi: 1. stato di fatto attuale del sistema, in cui la maggior parte dei cunicoli versa in uno stato di degrado ed intasamento secondo quanto riportato negli elaborati 2a/2b; 2. stato post risanamento/manutenzione dei gàtoli, secondo quanto previsto nell’elaborato 6.

Al fine di considerare il deposito di materiale sul fondo, le sezioni delle gallerie all’interno del programma SWMM sono state riportate ridotte in altezza, tenendo in considerazione quindi solo l’area in cui l’acqua è libera di scorrere. Conseguentemente la quota del fondo è stata alzata di un valore pari all’altezza di ostruzione.

Per le simulazioni riguardanti lo stato risanato si è tenuto in considerazione di un grado di intasamento proporzionale al tipo di intervento previsto per ciascuna galleria: • per quei tratti di condotte soggette a risanamento completo si è tenuto conto di una riduzione finale del 20 % dell’altezza, in modo da considerare un possibile degrado futuro ed andare così a favore di sicurezza; • per quei tratti di condotte soggette a sola manutenzione si è ridotto il grado di intasamento del 50 % rispetto all’attuale.

Per ciascuno dei due casi in versa lo stato della rete si è proceduto poi a far variare il numero delle pompe: • n◦ 1 pompe entrante in funzione a +0,70 m s.P.S.; • n◦ 2 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S.; • n◦ 3 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S.; • n◦ 4 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S.; • n◦ 5 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S.; • n◦ 6 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S.; • n◦ 1 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S. e n◦ 5 pompe entranti in funzione a +0,80 m s.P.S.; Non sono state prese in considerazioni ulteriori casistiche di pompe entranti in funzione a +0,80 m s.P.S. in quanto già con l’utilizzo di 2 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S. i livelli all’interno della vasca non crescevano fino a +0,80 m s.P.S., non facendo così entrare in funzione le restanti pompe.

Infine, per ogni stato di fatto della rete e per ciascuna predisposizione del numero di pompe, si sono considerate diverse durate t di precipitazione per un tempo di ritorno di 5 anni, in particolare: • Tr = 5 anni, t = 5 minuti; • Tr = 5 anni, t = 15 minuti; 48

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

• Tr = 5 anni, t = 30 minuti; • Tr = 5 anni, t = 1 ora; • Tr = 5 anni, t = 2 ore; Il numero totale di casistiche risulta essere quindi pari a 70.

Tabella 6.1: Resoconto simulazioni effettuate sia per lo stato di fatto sia per lo stato risanato della rete

6.2

Gli afflussi esterni alla rete

Il modello SWMM è in grado di tener conto degli afflussi di precipitazione in maniera autonoma, dopo aver correttamente specificato tutti i parametri di interesse in gioco, ma per quanto concerne gli afflussi esterni alla rete (sormonto e infiltrazione) si è dovuto procedere ad un inserimento manuale in specifici nodi tramite il comando “Direct inflow”.

Il contributo di infiltrazione, il cui valore totale è pari a 26, 10 l/s, è stato distribuito uniformemente in ogni nodo della rete suddividendo il contributo totale per i nodi a disposizione, con una durata pari al tempo di simulazione (5 ore).

La portata di sormonto invece è stata suddivisa in maniera puntuale, immaginando il percorso per runoff che questa potesse fare in superficie e considerando la capacità di smaltimento di ciascun tipo di caditoia per una corretta ripartizione dell’afflusso.

Questo tipo di contributo è stato fatto durare 30 minuti, essendo una valore derivante da condizioni di moto ondoso particolari. Noti i valori e i tratti di riva di interesse (Capitolo 4, Tabella 4.5) e note le altimetrie della zona, si è supposto che l’acqua entrante nel sistema potesse scorrere al massimo fino alle ultime caditoie poste nei pressi del Campanile San Marco, prima di essere completamente intercettata da Capitolo 6

49

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.1: Planimetria di San Marco e relativa rete ricostruita tramite modello

50

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.2: Separazione degli afflussi di sormonto tra le forine

tutti gli organi di cattura presenti lungo il percorso.

Definita la superficie di interesse, si è suddivisa l’area in due zone a seconda del tratto di provenienza della portata di sormonto. Raggruppate le portate dei tratti A e B, data l’esiguità della portata del tratto B rispetto a quella del tratto A, si è supposto che: • la portata di 207, 5 l/s dei tratti A e B interessasse i gruppi di caditoie F1, B2, B3, B5, B7 B9, B11, ovvero quei gruppi posti ad Ovest della Piazzetta San Marco e di Riva San Marco; • la portata di 42, 5 l/s del tratto C interessasse i gruppi di caditoie F2, F3, F4, F5, B1, B4, B6, B8, B10, B12, ovvero quei gruppi posti ad Est della Piazzetta San Marco e di Riva San Marco (Figura 6.2).

Ogni caditoia pertanto, e quindi ogni nodo all’interno del programma, è capace di smaltire quota parte della portata di sormonto a seconda del tratto di interesse e della relativa capacità di smaltimento, deducibile dalle curve delle scale delle portate in Appendice B. Al fine di ricavare questa capacità si costruisce un vettore w per ognuno dei due tratti tramite alcuni passaggi • si deduce la portata sottobattente smaltita per un tirante di 5 centimetri qh=5cm guardando la scala delle portate in Appendice B per ogni caditoia. Ad esempio per il gruppo di caditoie F2 (Appendice B, Figura B.2 )la portata smaltita per un tirante di 5 centimetri corrisponde a qh=5cm,F 2 = 2, 55 l/s; • si sommano questi valori per ottenere una portata totale per ognuno dei due tratti considerati. Per esempio per i gruppi interessati dal sormonto del tratto C avranno una qtot,h=5m data dalla somma di tutte le qh=5cm dei gruppi F2, F3, F4, F5, B1, B4, B6, B8, B10, B12. Allo stesso modo per il Tratto A e B; Capitolo 6

51

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella 6.2: Suddivisione delle portate di sormonto tra gruppi di caditoie per ciascun tratto

• si ottiengono le componenti wi del vettore w come: qh=5cm wi = qtot,h=5m

(6.1)

Questo vettore permette di dedurre la percentuale sul totale che ogni gruppo di caditoie è in grado di smaltire. È quindi ora possibile moltiplicare in relazione al tratto considerato le componenti di questo vettore per la portata di sormonto totale, al fine di ottenere quanta portata di sormonto viene captata da ogni gruppo di caditoie. Si riportano i risultati in Tabella 6.2.

Gli afflussi così trovati verranno inseriti manualmente in SWMM nei relativi nodi e per una durata di 30 minuti.

Come si può notare caditoie con una capacità di smaltimento maggiore saranno soggette ad un maggiore afflusso: il gruppo F1 posto alla sinistra di Riva San Marco ad esempio fa parte della tipologia di caditoie a griglia caratterizzate da un’elevata capacità di cattura. Conseguentemente, il 58 % dell’afflusso totale del Tratto A e B viene intercettato da questo gruppo, mentre il restante 42 % verrà suddiviso per i restanti gruppi.

Il Tratto C invece, caratterizzato dalla presenza di forine lungo la Riva e bussoloni lungo la piazzetta, ha una distribuzione dell’afflusso più omogenea avendo caditoie di capacità simile tra loro.

6.3

Simulazioni

Lo scopo delle simulazioni è stato quello di prendere visione dell’entità degli allagamenti in termini di volumi e di durata, al fine di trovare la migliore configurazione 52

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.3: Opzione Summury Results in SWMM da cui sono stati estrapolati i parametri

dell’impianto di sollevamento che permettesse di minimizzare i volumi e il tempo di allagamento della Piazza in relazione ad un determinato evento di precipitazione.

La durata media di allagamento pertanto è risultata il parametro fondamentale di confronto che permettesse di relazionare le diverse simulazioni sotto un unico punto di vista.

Questo parametro è stato calcolato estrapolando dal software al termine di ogni simulazione dall’opzione “Summury Results” due parametri fondamentali, ovvero il volume totale di allagamento in ogni nodo (“Total Flood Volume”) e il tempo che questo volume ha impiegato fuori dal sistema (“Hours Flooded”) (Figura 6.3). Per ogni nodo si è calcolato il prodotto tra questi due valorii (Vi · ti ) e si è fatta la sommatoria su tutti i nodi. Rapportando poi questo valore alla sommatoria dei volumi di allagamento di tutti i nodi si è ottenuta una durata media di allagamento, ovvero un tempo pesato rispetto ai volumi: P 0 i V i · ti (6.2) t = P i Vi Altro parametro parametro di interesse riportato è la percentuale di funzionamento delle pompe in termini di tempo, ovvero il tempo in cui l’impianto è rimasto attivo rispetto al tempo totale di simulazione (5 ore). Tale parametro ha permesso di prendere visione di quanto l’impianto di sollevamento fosse sollecitato rispetto alla durata di precipitazione e al numero di pompe attive.

Partendo dallo stato di fatto e prendendo in considerazione ciascuna diversa durata di precipitazione, si è fatto variare il numero di pompe attive all’interno dell’impianto di sollevamento calcolando di volta in volta la durata media di allagamento che ne risultava, ripetendo l’operazione per lo stato risanato del sistema di cunicoli.

Si riportano di seguito i risultati al fine di prendere in considerazione la configurazione del sistema di sollevamento migliore. Una volta trovata, si studierà in termini più specifici gli allagamenti nella loro distribuzione lungo la piazza ed entità.

Capitolo 6

53

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.1

Simulazione 1.1

Dati di input: • Stato di fatto della rete; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 5 minuti (h = 10, 26 mm, j = 123, 61 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.3); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.3: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.4: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

54

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.2

Simulazione 1.2

Dati di input: • Stato di fatto della rete; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 15 minuti (h = 25, 67 mm, j = 102, 68 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.4); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.4: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.5: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Capitolo 6

55

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.3

Simulazione 1.3

Dati di input: • Stato di fatto della rete; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 30 minuti (h = 40, 66 mm, j = 81, 32 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.5); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.5: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.6: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

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Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.4

Simulazione 1.4

Dati di input: • Stato di fatto della rete; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 1 ora (h = 55, 76 mm, j = 55, 76 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.6); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.6: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.7: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Capitolo 6

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Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.5

Simulazione 1.5

Dati di input: • Stato di fatto della rete; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 2 ore (h = 64, 56 mm, j = 32, 38 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.7); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.7: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.8: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

58

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.6

Confronto tra le diverse simulazioni per lo stato di fatto della rete

Al fine di comprendere meglio il comportamento dell’impianto in relazione alla durata di precipitazione, è utile relazionare in un grafico volumi e durate di allagamento per una stessa configurazione ma facendo variare la durata di precipitazione.

Figura 6.9: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S1 al variare del tempo di precipitazione

Figura 6.10: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S2 al variare del tempo di precipitazione

Capitolo 6

59

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.11: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S3 al variare del tempo di precipitazione

Figura 6.12: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S4 al variare del tempo di precipitazione

60

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.13: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S5 al variare del tempo di precipitazione

Figura 6.14: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S6 al variare del tempo di precipitazione

Capitolo 6

61

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.15: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S7 al variare del tempo di precipitazione

Come è possibile notare dal confronto tra i diversi grafici, si possono fare molteplici considerazioni: • Per un basso numero di pompe utilizzate (S1, S2) gli allagamenti risultano consistenti e le precipitazioni che mettono maggiormente in crisi l’impianto sono ovviamente quelle di durata maggiore, avendo un numero di pompe minore del necessario; • Per le configurazioni che vanno da S3 a S6 si riscontra un trend simile, in cui al crescere della durata dell’evento di precipitazione crescono anche gli allagamenti, fino ad un picco in corrispondenza di una durata di evento di 30 minuti. Aumentando la durata si nota come gli allagamenti tornano a calare; • L’ultima configurazione S7 in cui 1 pompa si accende ad un livello di +0,70 m s.P.S. e 5 pompe a +0,80 m s.P.S. non offre alcun miglioramento, anzi i risultati sono confrontabili con le configurazioni S1 e S2; • Tra i casi significativi (da S3 a S6) è possibile osservare come il volume e la durata media di allagamenti siano minimi per la configurazione S4, in cui vi sono 4 pompe che attaccano ad un livello di +0,70 m s.P.S..

Si riportano ora le stesse condizioni di simulazioni e i relativi confronti per lo stato della rete risanato.

62

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.7

Simulazione 2.1

Dati di input: • Stato della rete risanato; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 5 minuti (h = 10, 26 mm, j = 123, 61 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.8); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.8: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.16: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Capitolo 6

63

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.8

Simulazione 2.2

Dati di input: • Stato della rete risanato; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 15 minuti (h = 25, 67 mm, j = 102, 68 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.9); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.9: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.17: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

64

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.9

Simulazione 2.3

Dati di input: • Stato della rete risanato; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 30 minuti (h = 40, 66 mm, j = 81, 32 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.10); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.10: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.18: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Capitolo 6

65

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.10

Simulazione 2.4

Dati di input: • Stato della rete risanato; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 1 ora (h = 55, 76 mm, j = 55, 76 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.11); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.11: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.19: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

66

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.11

Simulazione 2.5

Dati di input: • Stato della rete risanato; • Evento di precipitazione: Tr = 5 anni, t = 2 ore (h = 64, 56 mm, j = 32, 38 mm/ora); • Variazione numero di pompe da 1 a 6 (Tabella 6.12); • Livello iniziale della rete: +0,70 m s.P.S.; Tabella 6.12: Dati di allagamento e di funzionamento delle pompe per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Figura 6.20: Volume e durata media di allagamento per diverse configurazioni dell’impianto di sollevamento

Capitolo 6

67

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

6.3.12

Confronto tra le diverse simulazioni per lo stato della rete risanato

Figura 6.21: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S1 al variare del tempo di precipitazione

Figura 6.22: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S2 al variare del tempo di precipitazione

68

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.23: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S3 al variare del tempo di precipitazione

Figura 6.24: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S4 al variare del tempo di precipitazione

Capitolo 6

69

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.25: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S5 al variare del tempo di precipitazione

Figura 6.26: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S6 al variare del tempo di precipitazione

70

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.27: Volume e durata media di allagamento per la Configurazione S7 al variare del tempo di precipitazione

Ancora una volta al netto dei risultati anche in questo caso è possibile dedurre le stesse considerazioni fatte per lo stato di fatto della rete. Al pari di prima, le configurazioni dell’impianto S1, S2, S7 sono da scartare in quanto non offrono un risultato soddisfacente, le simulazioni S4 e S5 invece producono i risultati migliori in termine di volumi e tempistiche di di allagamenti.

6.4

Configurazione ottimale dell’impianto di sollevamento e considerazioni finali

Al fine di mettere in accordo i risultati delle simulazioni dei due stati della rete, si decide che la configurazione migliore da adottare per l’impianto di sollevamento è di 4 pompe entranti in funzione a +0,70 m s.P.S..

Una volta determinato questo risulta utile comparare i dati tra lo stato di fatto della rete di cunicoli e lo stato risanato, in modo da evidenziare le sostanziali differenze che si avrebbero con gli interventi di risanamento.

Tabella 6.13: Dati di confronto tra stato di fatto e stato risanato della rete per la configurazione dell’impianto scelta

Capitolo 6

71

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 6.28: Volumi di allagamento in relazione alle diverse durate di precipitazione

Figura 6.29: Durate medie di allagamento in relazione alle diverse durate di precipitazione

Figura 6.30: Percentuale di funzionamento delle pompe in relazione alle diverse durate di precipitazione

72

Capitolo 6

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Mettendo a confronto i diversi risultati tra i due stati del sistema è possibile notare come per durate di precipitazione minori o uguali a 30 minuti i due sistemi abbiano un comportamento praticamente uguale: i volumi e le durate medie di allagamento infatti rimangono parzialmente inalterati, mentre la percentuale di utilizzazione delle pompe nello stato risanato è minore rispetto allo stato di fatto, testimoniando come l’impianto di sollevamento sia in grado di smaltire lo stesso quantitativo di acqua ma con una ridotta utilizzazione delle pompe. Con l’aumentare delle durate di precipitazione invece la situazione migliora, facendo registrare volumi e durate medie di allagamento minori.

Il fatto che per precipitazioni di breve durata gli allagamenti risultino simili può essere ricercato nel volume di immagazzinamento offerto dalla rete. Con il risanamento dei cunicoli infatti il volume iniziale presente nella rete all’accensione delle pompe è maggiore rispetto allo stato di fatto, in quanto il livello di attacco dell’impianto rimane lo stesso (+0,70 m s.P.S.) ma l’area libera in sezione aumenta, essendo diminuita l’ostruzione di materiale nei gàtoli. Inoltre si ricorda come il tempo di corrivazione della rete sia stato calcolato pari a 53 minuti, pertanto l’effetto benefico di risanamento della rete si nota maggiormente per precipitazioni di lunga durata (1 ora, 2 ore).

Le tavole che vanno dal numero 7 al 16 hanno permesso infine di avere una visualizzazione grafica dell’entità e della posizione degli allagamenti in maniera tale da offrire un colpo d’occhio su quali zone siano maggiormente a rischio. Le tavole riprendono i risultati per la configurazione finale dell’impianto di sollevamento al variare dello stato del sistema e della durata dell’evento di precipitazione. Gli elaborati che vanno da 7 a 11 in particolare raffigurano gli allagamenti risultanti da una condizione di stato di fatto della rete per diverse precipitazioni, da 12 a 16 per lo stato risanato.

Si è scelto di graficare il fenomeno tramite cerchi proporzionali ai volumi che consentissero di avere un immediato riscontro dell’entità dei risultati.

Confrontando l’esito dei casi di allagamenti più importanti (tempo di precipitazione 30 minuti, Tavole 9 e 13) con la Tavola 4 riguardante le altimetrie dell’Insula, è possibile notare come le zone più depresse siano anche quelle soggette a maggiori fenomeni di allagamento: sono particolarmente consistenti i volumi che persistono al di sopra delle caditoie dei gruppi B19, B20, B22, B23, mentre si possono classificare di minor misura nei gruppi presenti all’inizio di Piazzetta San Marco (B9, B10, B12) e fronte Procuratie Vecchie verso l’Ala Napoleonica (B28, B27, B26).

Inoltre confrontando gli overflow per un tempo di precipitazione di 30 minuti tra stato di fatto e stato risanato si nota come in quest’ultimo gli allagamenti siano meno distribuiti rispetto al primo ma più concentrati nella zona fronte Basilica. Data l’importanza del Nartece della Basilica di San Marco si valuteranno più in dettaglio gli allagamenti dei gruppi fronte Basilica nel Capitolo 8.

Capitolo 6

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LEGENDA:

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

B7

B14

Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14 F19 F18

B13

Edile e Ambientale

B6

F15

A. A. 2019-2020

B5

F16

F17

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

F2

B3 F5

F4

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

condotte, durata evento 5 minuti.

F1 KE BUN

Arturo Giovanni Pierobon 1179046

OGGETTO: Allagamenti di Piazza San Marco: stato di fatto delle

N

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Studente: Matricola:

SCALA:

R

0

10

20

30

40

50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°7

LEGENDA:

F49 F52

F50

F51

4

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F65 F42 F66

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F37 F38

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V=5x10 litri

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EL E D TO T RT C O ALL E V CA , 54 +1

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DI E NA ZI ON BI C A R MA FO AS TR

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B9

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F12

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

B7

B14

Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14 F19 F18

B13

Edile e Ambientale

B6

F15

A. A. 2019-2020

B5

F16

F17

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

F2

B3 F5

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

F4

Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato di fatto delle

B2

OGGETTO: condotte, durata evento 15 minuti.

N

F1 BUN

SCALA:

KER

0

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50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°8

LEGENDA:

F49 F52

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

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Dipartimento di Ingegneria Civile,

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Edile e Ambientale

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A. A. 2019-2020

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ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

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F4

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato di fatto delle

OGGETTO: condotte, durata evento 30 minuti.

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SCALA:

KER

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03.2020

TAV. N°9

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

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Dipartimento di Ingegneria Civile,

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A. A. 2019-2020

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ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

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Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

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Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

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OGGETTO:

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Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

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Allagamenti di Piazza San Marco: stato di fatto delle condotte, durata evento 1 ora.

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LEGENDA:

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01 p=30.00

90

REI 30

90 200

REI 30

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REI

F32

200

30

a=26.0

F71

06

07

01 cm cm

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H=2

12.0

4

V=6x10 litri

a=8.0

F72

F31

a=2.0

F73 + 0.98

P.F.

ALE LOC NICO 8 TEC +0.9

F30

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ALE LOC NICO 8 TEC .9 +0

+0.9

F34

8

F29 B21 F28 .9 +0

F75

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0

LO

LE CA

C TE

CO NI

EL E D TO RT ET CO AL L V CA

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B23

F26 B24 + 1.51

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B19 B26

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F10 F9

F6

B10

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B9

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F12

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

B7

B14

Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14 F19 F18

B13

Edile e Ambientale

B6

F15

A. A. 2019-2020

B5

F16

F17

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

F2

B3 F5

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

F4

Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

OGGETTO:

B2

N

F1 BUN

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato di fatto delle condotte, durata evento 2 ore.

SCALA:

KER

VISTO:

0

10

20

30

40

50 m

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°11

LEGENDA:

F49 F52

F50

F51

4

V=10 litri F48

F53

F47

4

V=2x10 litri

F54

F58

F46

F55

4

V=3x10 litri

F45

F44

F60

F61

F64

F56

F59

F62

F63

F57

4

F43

V=4x10 litri

F65 F42 F66

F68 .9 +0

F41

F37 F38

F36

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F35

F39

F40

4

V=5x10 litri

0

INO AZZ UNE MAG COM + 0.98

+2.0

L DE O E R T ET T C O AL L V CA , 54 +1

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DI NE A O BIN AZI CA R M FO AS TR

REI

90 175

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P.F.

0

. 98 +0

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+0.9

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F33

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REI

cm cm a=16.93

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01 p=30.00 90

REI 30

90 200

REI 30

F70

REI

F32

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F71

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V=6x10 litri

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F72

F31

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EL ED O RT E TT CO AL L V CA

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B17 B16

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F11 F13

B11 F7

F10 F9

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B9

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F12

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

B7

B14

Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14 F19 F18

B13

Edile e Ambientale

B6

F15

A. A. 2019-2020

B5

F16

F17

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

F2

B3 F5

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

F4

Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

OGGETTO:

B2

N

F1 BUN

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato risanato delle condotte, durata evento 5 minuti.

SCALA:

KER

0

10

20

30

40

50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°12

LEGENDA:

F49 F52

F50

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V=10 litri F48

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F37 F38

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V=5x10 litri

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cm cm a=16.93

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F32

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

B7

B14

Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14 F19 F18

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Edile e Ambientale

B6

F15

A. A. 2019-2020

B5

F16

F17

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

F2

B3 F5

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

F4

Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

B2

OGGETTO:

N

F1 BUN

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato risanato delle condotte, durata evento 15 minuti.

SCALA:

KER

0

10

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50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°13

LEGENDA:

F49 F52

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B7

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F14 F19 F18

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Edile e Ambientale

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ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

F2

B3 F5

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

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L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

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B1

L ENE

B2

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F1 BUN

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Arturo Giovanni Pierobon

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1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato risanato delle condotte, durata evento 30 minuti.

SCALA:

KER

0

10

20

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50 m

VISTO:

1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°14

LEGENDA:

F49 F52

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

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Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14 F19 F18

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Edile e Ambientale

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A. A. 2019-2020

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ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

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B3 F5

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

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Professore:

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L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

OGGETTO:

B2

N

F1 BUN

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

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1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato risanato delle condotte, durata evento 1 ora.

SCALA:

KER

VISTO:

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1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°15

LEGENDA:

F49 F52

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UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

B7

B14

Dipartimento di Ingegneria Civile,

F14 F19 F18

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Edile e Ambientale

B6

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A. A. 2019-2020

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F17

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

B4

F2

B3 F5

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

F3

F4

Professore:

Paolo Salandin

L ENE INA CAB ORIA VVIS PRO

INA CAB CA ZEC

B1

L ENE

Studente:

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Matricola:

1179046

Allagamenti di Piazza San Marco: stato risanato delle

OGGETTO: condotte, durata evento 2 ore.

B2

N F1 BUN

SCALA:

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1:1000

DATA:

03.2020

TAV. N°16

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

74

Capitolo 6

Capitolo 7 L’impianto di sollevamento A seguito dei risultati ottenuti tramite il software SWMM si procede al dimensionamento della vasca di convogliamento acque, avendo appurato che il numero di pompe da utilizzare sia 4. A questa si aggiungeranno due ulteriori pompe di riserva per ovviare ad emergenze di malfunzionamento di una delle quattro principali, e conferire ridondanza al sistema incrementando l’affidabilità.

7.1

Volume da assegnare alla vasca di raccolta

Si assegna innanzitutto un tempo di ciclo Tc delle pompe: tale tempo, definito come l’intervallo che intercorre tra due avviamenti di una pompa, è necessario ad evitare il surriscaldamento degli organi elettrici dando così modo alla pompa di dissipare il calore prodotto. Di norma il tempo di ciclo può essere preso all’interno di un intervallo che va dai 12 ai 4 avviamenti l’ora, quindi tra i 900 e i 300 secondi. Nel caso in esame si considera un numero di avviamenti massimi pari a 10 per ora e quindi un tempo di ciclo pari a Tc = 600 s.

Definito questo e nota la portata scaricabile è possibile calcolare il volume da assegnare ad ogni pompa come: Vi =

600 s · 0, 115 m3 /s T c · Qi = = 17, 25 m3 4 4

(7.1)

Moltiplicando questo valore per il numero di pompe che si hanno a disposizione si ottiene il volume totale da assegnare alla vasca di raccolta: Vtot = Vi · 4 = 69 m3

(7.2)

Si suppone che tale volume sia collocato lungo Riva degli Schiavoni in corrispondenza del molo già esistente subito prima del Ponte di Pescaria, essendo un punto ideale per l’ordinaria manutenzione che è necessario fare senza creare disagi al numero consistente di turisti che attraversano la zona di San Marco durante l’anno.

Avendo un’altezza utile tra gli attacchi e stacchi delle pompe di 0,70 m, l’area che ricoprirà la vasca sarà pari al volume diviso l’altezza, ovvero A = 69/0, 70 m2 = 98, 6 m2 , che verrà a sua volta ripartita per una larghezza di 4,5 metri e una lunghezza di 22.

La progettazione della vasca richiede normalmente una serie di requisiti geometrici 75

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 7.1: Posizione della stazione di sollevamento

di disposizione degli organi tali per cui non si creino fenomeni di cavitazione che riducono sensibilmente la vita utile delle pompe di sollevamento [4]. Alcuni accorgimenti fondamentali sono: • il flusso in arrivo deve essere indirizzato verso le giranti delle pompe con limitate perdite di carico e senza dar luogo a vortici; • per impedire la formazione di vortici sono da evitare zone di ristagno; • per le pompe di grande portata è opportuno disporre, in prossimità delle giranti, setti per evitare la formazione di vortici locali e il conseguente trascinamento d’aria; • il tirante minimo sopra la girante deve essere tale da impedire vortici.

Inoltre devono essere sviluppati ulteriori accorgimenti, quali: • per non dar luogo a depositi solidi si deve evitare la creazione di zone con velocità troppo basse; • la vasca deve essere dotata di adeguata ventilazione; Al fine di osservare queste indicazioni è suggerito da alcune aziende di pompe l’uso di un abaco (Figura 7.2) in cui vengono indicati gli spazi minimi da rispettare tra organi di sollevamento e disposizioni murarie in relazione alla portata massima della singola pompa. Per una pompa con una capacità di 115 l/s come in questo caso, le dimensioni sono: A = 1, 80m, B = 0, 74m, C = 0, 36m, D = 0, 23m, E = 1, 20m F = 0, 68m (7.3) Considerando che le pompe si trovano sempre immerse con battente non trascurabile, tali misure sono da intendersi come ragionevoli valori minimi.

Si provveduto inoltre al dimensionamento di una piccola vasca in grado di dissipare il getto proveniente dall’impianto prima della restituzione all’ambiente. La condotta 76

Capitolo 7

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 7.2: Schema di impianto con alimentazione laterale e abaco per l’assegnazione delle dimensioni

Capitolo 7

77

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella 7.1: Calcolo dell’incremento di livello al variare dell’area delle aperture A [m2 ]

∆h [m]

D [cm]

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

4,31 1,08 0,48 0,27 0,17 0,12 0,09 0,07 0,05 0,04

9,2 13,0 16,0 18,4 20,6 22,6 24,4 26,1 27,6 29,1

di mandata principale, che raccoglie le varie portate delle singole pompe, è caratterizzata da velocità e portata considerevoli, e la restituzione deve essere controllata al fine di evitare la presenza di vene concentrate in prossimità della vasca di sollevamento che creino disagio alle imbarcazioni o inducano fenomeni erosivi localizzati al fondo. La condotta viene fatta deviare verso il basso con raggio di curvatura pari al diametro e il getto viene indirizzato verso il fondo della vasca su cui è adagiata una piastra in acciaio dello spessore di un centimetro utile per evitare il deterioramento del calcestruzzo. La vasca di dissipazione, di forma semi-cilindrica, viene lasciata aperta sul lato superiore e vengono realizzate delle aperture laterali lungo le pareti di calcestruzzo in modo da far defluire il flusso d’acqua verso l’esterno. I fori vengono dimensionati secondo le leggi della foronomia, in particolare dalla relazione del deflusso rigurgitato: p (7.4) Q = Cq · A 2g · ∆h dove ∆h è la differenza fra il livello nella vasca di dissipazione e in laguna. Fissando un coefficiente Cq = 0, 5, ed essendo noto il valore di portata massimo uscente dalla condotta pari a 460 l/s, si calcola l’area totale delle aperture facendo variare ∆h in modo che questo risulti piccolo, ovvero che l’incremento di livello dell’acqua al di sopra dello sbocco sia contenuto. Si suppone infine di predisporre un numero di 15 fori circolari e si ricava il diametro che ciascuno di essi dovrebbe avere (Tabella 7.1).

Si ritiene accettabile un valore di ∆h di pochi centimetri che porta all’utilizzo di fori di diametro di 30 centimetri. Prevedendo per il futuro un grado di intasamento del 50 %, per andare a favore di sicurezza si decide di predisporre di 30 fori che garantiscono velocità di eflusso di circa 0,23 m/s.

7.2

Dimensionamento delle condotte di mandata delle pompe

Fissando una velocità della corrente in uscita da ciascuna pompa di 3 m/s è possibile dimensionare le condotte di mandata semplicemente dividendo la portata con la velocità, ottenendo un risultato di 0, 04 m2 che si traduce in una condotta circolare dal diametro nominale presente in commercio di 250 millimetri. Al fine di facilitare le operazioni di manutenzione e gli interventi sulle valvole, si prevede che le mandate delle pompe convergano a due a due in un unica mandata che sboccherà poi in quella principale. La mandata di raccordo per una portata di 230 l/s avrà un diametro 78

Capitolo 7

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

nominale di 300 mm.

Per la condotta di mandata principale invece, quella che raccoglie le acque di tutte le mandate, per una portata massima di Q = 460 l/s porta ad ottenere un diametro nominale di 450 millimetri, assegnando una velocità di 3 m/s, .

Per ogni condotta è importante assicurare un adeguato fissaggio alle pareti o al solaio allo scopo di contrastare le spinte conseguenti alle deviazioni plano-altimetriche delle condotte e al loro peso, come a quello delle valvole. Le tubazioni saranno frazionate in tronchi di lunghezza inferiore o pari ad un metro, collegati tramite flangiature, in modo da facilitare l’ingresso e la posa all’interno della vasca. Tutte le tubazioni, le giunzioni e il valvolame saranno in acciaio AISI 316L per mitigare gli effetti dell’ambiente aggressivo in cui ci si trova, caratterizzato dalla presenza di acqua marina. Infine, le valvole di non ritorno e le saracinesche saranno sostenute da un grigliato sorretto da profili UPN 140 fissati a loro volta alle pareti laterali. Per quanto riguarda la condotta principale è previsto il suo ancoraggio al solaio lungo tutto il suo percorso, essendo il tratto terminale allo sbocco nella vasca di dissipazione ancorato alle pareti della stessa vasca tramite profili a C. Per la configurazione finale della vasca di sollevamento si rimanda agli elaborati 17 e 18.

7.3

Affidabilità e ridondanza dell’impianto

Risulta utile calcolare l’affidabilità che l’utilizzo di 2 ulteriori pompe oltre a quelle necessarie offrano al sistema.

Viene definita affidabilità (A) la misura della probabilità che il funzionamento di un dispositivo, semplice o complesso, è in grado di assicurare per svolgere correttamente, in un assegnato intervallo di tempo il compito che gli è stato assegnato. Al contrario, la probabilità che il dispositivo non funzioni correttamente è definita fallanza (F ).

Le due definizioni sono legate tra loro dalla relazione: F =1−A

(7.5)

L’affidabilità può essere espressa diversamente a seconda che si tratti di elementi in serie o in parallelo costituenti un certo sistema.

Per gli elementi in serie, il malfunzionamento di uno di essi causa il blocco a cascata di tutta la catena produttiva, e pertanto l’affidabilità può essere definita come la probabilità che tutti gli elementi in serie siano contemporaneamente in funzione. Questo può essere espresso definendo con ai l’affidabilità di ogni elementi e As l’affidabilità del sistema calcolabile come: As = a1 · a2 · · · · an = an

(7.6)

in cui n rappresenta il numero degli elementi, e la relativa fallanza quindi come : Fs = 1 − As = 1 − an = 1 − (1 − f )n

(7.7)

in cui con f si considera la fallanza di ogni singolo elemento.

L’affidabilità in parallelo invece, caso che può essere ricondotto all’impianto di sollevamento in questione, è così detta allorquando più elementi lavorano indipendentemente l’uno dall’altro e il sistema continua la produzione anche se uno di questi Capitolo 7

79

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

riscontra un malfunzionamento. In questo caso l’affidabilità può essere espressa tra vari stadi: • stato di produzione massimo: Ap = an

(7.8)

Ap = 1 − f n

(7.9)

• stato di produzione minimo:

• stato di produzione tra il massimo e il minimo, in cui avendo un numero di elementi n si può esprimere tutte le combinazioni possibili tramite una distribuzione di probabilità binomiale: n X n n−k k a f = (ai + fi ) = 1 (7.10) k k=0 Nel caso di 4 pompe funzionanti come in questo caso, la probabilità che descrive il funzionamento degli elementi nelle varie possibilità si esprime pertanto come: A = a4 + 4a3 f + 6a2 f 2 + 4af 3 + f 4

(7.11)

Prendendo ad esempio il caso in cui 3 pompe funzionino contemporaneamente (ossia che funzionino 3 pompe o 4) l’espressione diventa: A = a4 + 4a3 f

(7.12)

in cui il termine a4 rappresenta il caso in cui 4 pompe funzionino contemporaneamente mentre 4a3 f il caso in cui siano 3. Supponendo un valore di 0,8 per ogni pompa e ricordando che f = (1 − a), si ottiene un affidabilità del sistema pari ad A = 0, 819. Ripetendo lo stesso ragionamento per le altre possibili casistiche si ottiene la curva in giallo di Figura 7.3 che mostra come per l’impianto di sollevamento così come dimensionato l’affidabilità sia sempre maggiore di 0,9 circa [4].

In conclusione l’affidabilità del sistema decresce all’aumentare degli elementi funzionanti. La produzione minima con un numero di elementi funzionanti pari a 1 risulta essere la più affidabile, la produzione massima con un numero di elementi pari a 4 la più soggetta a fallanza. Se però si crea una disparità tra elementi disponibili ed elementi necessari, ovvero si rendano disponibili uno o più elementi maggiori di quelli necessari, si può vedere come l’affidabilità del sistema cresce di molto. Questo concetto è esprimibile con il termine di ridondanza, definibile come la misura di quello stato produttivo in cui un certo numero di elementi disposti in parallelo sia in numero maggiore, almeno di un’unità, di quello strettamente necessario. Ecco che aver disposto di 6 pompe di sollevamento anziché 4 ha consentito di alzare l’affidabilità, aumentando i costi ma contemporaneamente anche la probabilità di un corretto funzionamento del sistema (Figura 7.3). Si ricorda al proposito che la centrale di sollevamento, assieme alle valvole di interclusione dal sistema di drenaggio esterno all’Insula, costituisce il “cuore” del sistema di drenaggio in progetto, e per essa debba essere garantita una elevata affidabilità oltre che la possibilità di una facile manutenzione programmata e in emergenza. La posizione scelta per la centrale di sollevamento facilmente raggiungibile da natanti, garantisce senza dubbio tali operazioni di manutenzione.

80

Capitolo 7

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 7.3: Affidabilità di un sistema con al massimo 6 elementi disponibili nell’ipotesi che sia a=0,8 l’affidabilità di ciascun elemento

7.4

Dimensionamento della scogliera di protezione del fondale

Per evitare l’instaurarsi di fenomeni erosivi localizzati risulta opportuno l’inserimento di una scogliera a protezione del fondale lagunare in prossimità della piccola vasca di dissipazione semi circolare.

Per il calcolo del d50 da adottare, ovvero la dimensione in metri della maglia del setaccio che lascia passare il 50 % in peso del materiale, ci si rifà alla formula di Isbash: r γs − γw (7.13) v k = C 2 g d50 γw in cui i vari termini indicano: • v la velocità della corrente in uscita dai fori della vasca di dissipazione, che può essere calcolata come rapporto tra la portata uscente dalla condotta di sbocco principale (460 l/s) e l’area totale dei fori (30 · π r2 = 2, 12 m2 ), che porta ad un valore di v = 0, 22m/s; • K un coefficiente che per una scogliera di protezione di una pila circolare, caso simile a quello analizzato, può essere assunto pari a 1,5; • γs il peso specifico dei massi, pari a 26 kN/m2 ; • γw il peso specifico dell’acqua, pari a 9, 8 kN/m2 ; Inserendo all’interno della formula tutti questi valori si ricava un diametro d50 = 0, 25 m, ma per andare a favore di sicurezza si decide di adottare un valore di 0, 40 m L’assortimento granulometrico da utilizzare in ogni caso non deve avere elementi con un diametro superiore a 1, 5 d50 , garantendo per i diametri inferiori a d50 un buona varietà per riempire progressivamente le cavità ed innalzare la resistenza del rivestimento [5].

Capitolo 7

81

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

La lunghezza della scogliera infine viene ipotizzata essere pari a 5 metri dalla vasca di dissipazione, ritenendo che per tali distanze le vene a velocità concentrata siano ampiamente diffuse. La presenza di una berma al termine della scogliera ne garantisce la stabilità complessiva.

82

Capitolo 7

30

25

25

profilo HEB 160

25

chiusino

profilo UPN 140

30

255

210

30

guida per inserimento pancone di chiusura condotta

collare di tenuta saldato

D

SEZ. A-A

grigliato di sostegno saracinesca valvola di ritegno a clapet

passaggio ribassato

60

-1,25 m

510

B -1,25 m

B

100 50 100 50 -2,40 m

150

150

220

vasca di accumulo materiale galleggianti

vasca di sedimentiazione

struttura in mattoni muro di riva

collare con laminato di sostegno singola condotta

268

pali di fondazione in legno

-2,40 m

cordolo in c.a.

flange

profilo UPN 100

palancola

C

40

A

Attacco P1, P2, P3, P4 Arresto P1, P2, P3, P4

230

175

150

+0,00 m

A

profilo HEB 160 profilo UPN 140

saracinesca valvola di ritegno a clapet

240

34

+0,70 m

-1,25 m

collare con laminato di sostegno condotta principale

+1,45 m

+1,34 m

C

2200

100

SEZ. B-B

collare di tenuta

D

479

118

luci di fondo 50x25

140 scaletta di accesso

-2,40 m

367

fori phi 30 cm

150

30

piastra in acciaio

luci di fondo 50x25

225

30

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale A. A. 2019-2020

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento Professore:

OGGETTO:

0

1

2

3

4

5m

Tutte le opere metalliche sono realizzate in AISI 316 L Le quote sono riferite allo zero di Punta della Salute

Paolo Salandin

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

Impianto di sollevamento 1/2

SCALA:

VISTO:

1:100

DATA:

03.2020

TAV. N°17

scogliera di protezione con massi d50 =0,40 m

SEZ. C-C

chiusino di ispezione di luce phi 80

chiusino di montaggio pompe di luce 100x100 chiusino di ispezione valvole di luce 45x90

rampa di accesso +1,45 m

+1,34 m

guida per inserimento pancone di chiusura condotta

chiusino di passaggio manufatti di luce 140x140

tubo di ventilazione phi 20 di altezza 2 metri

Pali in legno di ormeggio phi 60

SEZ. D-D condotta phi 45 in acciaio inox condotta phi 30 in acciaio inox

30

450

30 +1,45 m

30

barra guida condotta phi 25 in acciaio inox

510

15

Attacco P1, P2, P3, P4

500

Arresto P1, P2, P3, P4

415 355

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA

Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale A. A. 2019-2020

ELABORATO DI TESI MAGISTRALE

elettropompa sommergibile

40 124

pali di fondazione

111 25 150

geotessuto massi d50=0,40 m

100

1

1

Il nuovo sistema di drenaggio di Piazza San Marco a Venezia: valutazione del rischio di allagamento

50

40 30

-2,40 m

Professore:

Paolo Salandin

Studente:

Arturo Giovanni Pierobon

Matricola:

1179046

berma al piede OGGETTO:

0

1

2

3

4

Impianto di sollevamento 2/2

5m SCALA:

1:100

DATA:

03.2020

Tutte le opere metalliche sono realizzate in AISI 316 L VISTO:

Le quote sono riferite allo zero di Punta della Salute

TAV. N°18

Capitolo 8 Le criticità della Basilica di San Marco Particolare attenzione è stata posta alla Basilica di San Marco, essendo l’elemento più vulnerabile dell’intera Insula in quanto posta alla minima quota.

Come già anticipato, la Basilica è dotata di una rete di drenaggio scollegata dalla restante dell’Insula tramite valvole, che permette lo smaltimento delle acque meteoriche e il recapito verso i cunicoli di Piazzetta San Marco tramite un piccolo impianto di sollevamento da 50 l/s. Con il già citato progetto di Riduzione del rischio di allagamento del Nartece e nelle aree limitrofe della Basilica (2017) si sono studiate le aree di displuvio che insistessero sulla zona di interesse, raggruppandole in tre zone (Figura 8.1): • in viola, le superfici del tetto della Basilica per un totale di circa 2900 m2 ; • in arancio le superfici scoperte delle piazze con pendenze tali da scolare verso la Basilica, per un’area totale di circa 2200 m2 ; • in verde le falde dei tetti degli edifici prospicenti Piazzetta dei Leoni e pendenti verso la piazza stessa, corrispondenti a una superficie di circa 480 m2 .

La superficie totale solante risulta essere quindi pari a 5580 m2 .

All’interno di questo approfondimento si è provveduto a scindere le aree influenti la Basilica dalle aree interessate nell’attuale progetto, in quanto lo smaltimento delle piogge meteoriche all’interno di quest’area è già stato oggetto di studi con il progetto del 2017. È da sottolineare comunque come nelle considerazioni finali del progetto esecutivo della Riduzione del rischio di allagamento del Nartece e aree limitrofe la Basilica vi sia specificato come si sia preso in considerazione ai fini progettuali eventi di precipitazione con tempo di ritorno di circa 1 anno, in quanto “ l’impianto di sollevamento progettato a servizio della Basilica non può essere concepito per la gestione di eventi estremi, con tempo di ritorno maggiore a 1 anno, poiché gli spazi a disposizione non consentono l’installazione di impianti di grandi dimensioni” [12]. L’impianto, ricavato appunto in spazia angusti e difficilmente raggiungibili, soffre anche di una evidente difficoltà di manutenzione, come appare chiaro anche alla luce del recente allagamento del 22 ottobre 2019, avvenuto con un livello di marea medio-alto (ben inferiore a 110 cm s.P.S.) per malfunzionamento delle pompe.

Conseguentemente pertanto risulta di fondamentale importanza ridurre eventuali ulteriori apporti di acqua verso la Basilica, onde evitare fenomeni di allagamento 83

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 8.1: Superfici scolanti influenti sul sistema di drenaggio della Basilica

difficilmente smaltibili da un impianto di piccola portata quale quello installato nei pressi del Nartece, essendo invece da valutare come la difesa della Basilica possa trovare un giovamento da questo progetto.

Per la valutazione di questo si è innanzitutto provveduto a tracciare sulla base delle altimetrie una linea di displuvio che consentisse di determinare quali aree effettivamente non contribuissero al sistema di drenaggio di Piazza San Marco, e ad assicurarsi che gli allagamenti dei gruppi di caditoie prospicienti la Basilica (individuati nel Capitolo 6) non avessero un tirante tale da oltrepassare la linea di displuvio e gravare ulteriormente la rete del monumento (Figura 8.2).

Fatto ciò, si è proceduto ad individuare per ogni gruppo di caditoie limitrofo alla Basilica quale fosse la quota più bassa lungo tale linea riscontrando un andamento sostanzialmente lineare delle quote, che va da +0,87/0,88 m s.P.S verso Piazzetta San Marco e fronte Basilica, a +0,85 m s.P.S verso Piazzetta dei Leoncini (Figura 8.3).

Quest’ultima zona in particolare non riscontra una vera e propria linea di displuvio, ma vi è una graduale riduzione delle quote dagli edifici prospicenti Piazzetta dei Leoncini verso la Basilica. Pertanto i possibili allagamenti lungo i gruppi F35, F37 e F42 avranno un apporto immediato alla rete della Basilica essendo liberi di scorrere per gravità. Si è proceduto pertanto ad estrapolare dal software SWMM i livelli liquidi dei nodi limitrofi la zona di interesse per l’evento più gravoso, ovvero con durata di precipitazione di 30 minuti per lo stato risanato della rete, in modo da equiparare tali livelli con quelli critici. Oltre ai gruppi di caditoie immediatamente a ridosso della linea di displuvio si sono considerati anche i gruppi B20 e B21 posti fronte Basilica immediatamente dietro ai gruppi F20, F21, F22 in quanto il loro volume di allagamento era molto più significativo di altri. Si precisa in ogni caso che tale confronto non è perfettamente riscontrabile con la realtà: SWMM infatti accetta per ogni nodo, e quindi per ogni superficie, un unico valore di quota di campagna, non potendo quindi descrivere in pieno le variazioni di quote presenti in ogni sottobacino, e quindi il modo in cui l’acqua risiede o può scorrere. La comparazione dei livelli è in ogni caso utile per un confronto di massima.

84

Capitolo 8

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 8.2: Linea di displuvio attorno alla Basilica

Figura 8.3: Individuazione dei punti critici lungo la linea di displuvio per ogni gruppo di caditoie limitrofo la Basilica

Capitolo 8

85

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 8.4: Livello idrico del gruppo B11

Figura 8.5: Livello idrico del gruppo B12

Figura 8.6: Livello idrico del gruppo B20

86

Capitolo 8

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 8.7: Livello idrico del gruppo B21

Figura 8.8: Livello idrico del gruppo F20

Figura 8.9: Livello idrico del gruppo F21

Capitolo 8

87

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 8.10: Livello idrico del gruppo F22

Figura 8.11: Livello idrico del gruppo F34

Figura 8.12: Livello idrico del gruppo F35

88

Capitolo 8

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura 8.13: Livello idrico del gruppo F37

Figura 8.14: Livello idrico del gruppo F42

Dalle Figure 8.4 - 8.14 si nota come i livelli che si stabiliscano in corrispondenza dei gruppi prospicienti la basilica siano in quasi tutti i casi contenuti al di sotto delle quote critiche, a differenza degli ultimi tre casi in cui questo non accade. Come sottolineato in precedenza e riscontrabile dai grafici, il fatto che la quota critica sia inferiore alla quota del nodo non dà modo agli allagamenti di essere contenuti, ma sono soggetti direttamente a scorrimento per gravità verso la Basilica. Inoltre anche le quote altimetriche delle Calli immediatamente a nord di Piazzetta dei Leoncini (Mercerie, Calle S. Basso) potrebbero provocare un deflusso di acqua meteorica per gravità che difficilmente può essere intercettata da esigue caditoie come le forine.

Per i gruppi B20 e B21 caratterizzati da abbondanti allagamenti vi è da sottolineare che nonostante la quota critica non venga raggiunta per pochi centimetri, questi hanno possibilità di “sfogo” verso i gruppi presenti verso l’Ala Napoleonica, in quanto caratterizzati da quote simili, permettendo dunque all’acqua di scorrere verso di essi. Una limitazione del modello in questo senso può essere ritrovata nella non comunicazione tra bacini limitrofi: il modello infatti non permette che quota parte di Capitolo 8

89

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

allagamento di un certo gruppo possa finire, per ad esempio scorrimento per gravità dovuto a diverse altimetrie, in un altro gruppo limitrofo. Questo permetterebbe di considerare un effetto benefico dato dalla redistribuzione degli allagamenti, che ridurrebbero i valori di picco ricavati. In ogni caso questi esempi possono considerarsi utili per un ragionamento fatto a favore di sicurezza con esclusione dei casi quale quello della Basilica appena menzionato, n cui la redistribuzione significa un incremento dell’afflusso alla Basilica.

90

Capitolo 8

Conclusioni In conclusione di questo lavoro risulta utile sottolineare le problematiche sorte durante l’analisi del progetto e i possibili futuri miglioramenti.

Dato per scontato che siano intercettati e separatemene restituiti i reflui urbani, e che il sistema di isolamento dalla rete dei gatoli esterna all’Insula funzioni correttamente, appare evidente come la progettazione degli interventi sul sistema di drenaggio sia basata su incertezza riguardante lo stato di fatto della rete, la sua estensione e soprattutto il grado di intasamento. Sono molteplici infatti i cunicoli dismessi negli anni che si trovano al centro della Piazza, e non è chiaro se questi contribuiscano effettivamente alla trasmissione delle acque verso gli sfoghi perimetrali dei cunicoli o meno. Si è supposto inoltre che le condizioni di ostruzioni trovate tramite indagine in una determinata sezione potessero valere per tutta la lunghezza del cunicolo in esame, con la possibilità pertanto di aver trascurato tratti di gàtoli maggiormente soggetti ad intasamento. Infine, la possibilità che la rete sia nuovamente soggetta ad ostruzione una volta risanata non è un fatto trascurabile: la manutenzione in questo senso dovrà essere periodica ed efficace in quanto vi è in gioco la fragilità di un elemento chiave quale la Basilica di San Marco. Futuri allagamenti dovuti ad ostruzioni potrebbero aggravare i valori calcolati in questo lavoro, accrescendo più del previsto i possibili afflussi alla Basilica oltre la linea di displuvio delineata dalla topografia.

Figura 8.15: Possibile nuovo rialzo della pavimentazione

91

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

A tal proposito inoltre, il rialzo della linea di displuvio a Nord della Basilica in corrispondenza dei possibili allagamenti delineati nel Capitolo 8 consentirebbero ai volumi di overflow dei gruppi F35, F37 e F42 di non insistere nel Nartece, ma di ristagnare temporaneamente nella propria zona fino ad un corretto defluire delle acque attraverso la rete una volta passata l’onda di piena (Figura 8.15).

Risulta infine necessaria l’installazione di un nuovo dispositivo di attenuazione ondosa che sia in grado di trasformare, come supposto per il calcolo dell’afflusso di sormonto, un’onda incidente da un Hs di 50 centimetri ad una passante di 20 centimetri.

Vi è da aggiungere inoltre come tutto lo studio descritto sia strettamente legato all’entrata in funzione del MO.S.E.: senza tale presupposto risulterebbe del tutto vanificata l’ipotesi progettuale fondamentale, rendendo di fatto la Piazza, come tutta Venezia, esposta alla marea per sormonto.

Nella -ormai si spera- ragionevole ipotesi della prossima entrata in funzione del sistema MO.S.E., la soluzione progettuale proposta si pone come una possibile soluzione per la difesa di un’area fra quelle certamente più famose ed osservate di Venezia, oltre a poter risultare di estrema utilità per rafforzare la difesa dagli allagamenti della Basilica di San Marco. La città necessita un’adeguata protezione al fine di evitare una perdita definitiva di tutti quei beni storico, artistico e culturali che rappresentano un patrimonio unico a livello mondiale.

92

Capitolo 8

Appendice A Curve quote-superfici e quote-volumi

Figura A.1: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F1

Figura A.2: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F2

93

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.3: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F3

Figura A.4: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F4

Figura A.5: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F5

94

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.6: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F6

Figura A.7: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F7

Figura A.8: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F8

Appendice A

95

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.9: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F9

Figura A.10: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F10

Figura A.11: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F11

96

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.12: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F12

Figura A.13: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F13

Figura A.14: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F14

Appendice A

97

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.15: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F15

Figura A.16: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F16

Figura A.17: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F17

98

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.18: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F18

Figura A.19: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F19

Figura A.20: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F20

Appendice A

99

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.21: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F21

Figura A.22: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F22

Figura A.23: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F23

100

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.24: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F24

Figura A.25: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F25

Figura A.26: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F26

Appendice A

101

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.27: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F27

Figura A.28: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F28

Figura A.29: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F29

102

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.30: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F30

Figura A.31: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F31

Figura A.32: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F32

Appendice A

103

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.33: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F33

Figura A.34: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F34

Figura A.35: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F35

104

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.36: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F36

Figura A.37: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F37

Figura A.38: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F38

Appendice A

105

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.39: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F39

Figura A.40: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F40

Figura A.41: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F41

106

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.42: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F42

Figura A.43: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F43

Figura A.44: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F44

Appendice A

107

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.45: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F45

Figura A.46: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F46

Figura A.47: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F47

108

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.48: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F48

Figura A.49: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F49

Figura A.50: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F50

Appendice A

109

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.51: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F51

Figura A.52: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F52

Figura A.53: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F53

110

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.54: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F54

Figura A.55: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F55

Figura A.56: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F56

Appendice A

111

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.57: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F57

Figura A.58: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F58

Figura A.59: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F59

112

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.60: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F60

Figura A.61: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F61

Figura A.62: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F62

Appendice A

113

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.63: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F63

Figura A.64: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F64

Figura A.65: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F65

114

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.66: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F66

Figura A.67: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F67

Figura A.68: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F68

Appendice A

115

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.69: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F69

Figura A.70: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F70

Figura A.71: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F71

116

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.72: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F72

Figura A.73: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F73

Figura A.74: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F74

Appendice A

117

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.75: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo F75

Figura A.76: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B1

Figura A.77: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B2

118

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.78: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B3

Figura A.79: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B4

Figura A.80: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B5

Appendice A

119

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.81: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B6

Figura A.82: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B7

Figura A.83: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B8

120

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.84: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B9

Figura A.85: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B10

Figura A.86: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B11

Appendice A

121

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.87: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B12

Figura A.88: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B13

Figura A.89: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B14

122

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.90: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B15

Figura A.91: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B16

Figura A.92: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B17

Appendice A

123

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.93: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B18

Figura A.94: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B19

Figura A.95: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B20

124

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.96: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B21

Figura A.97: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B22

Figura A.98: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B23

Appendice A

125

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.99: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B24

Figura A.100: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B25

Figura A.101: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B26

126

Appendice A

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura A.102: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B27

Figura A.103: Curve quote-superfici e quote-volumi per il gruppo B28

Appendice A

127

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

128

Appendice A

Appendice B Scala delle portate delle caditoie

Figura B.1: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F1

Figura B.2: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F2

129

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.3: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F3

Figura B.4: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F4

Figura B.5: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F5

130

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.6: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F6

Figura B.7: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F7

Figura B.8: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F8

Appendice B

131

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.9: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F9

Figura B.10: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F10

Figura B.11: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F11

132

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.12: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F12

Figura B.13: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F13

Figura B.14: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F14

Appendice B

133

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.15: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F15

Figura B.16: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F16

Figura B.17: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F17

134

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.18: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F18

Figura B.19: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F19

Figura B.20: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F20

Appendice B

135

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.21: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F21

Figura B.22: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F22

Figura B.23: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F23

136

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.24: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F24

Figura B.25: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F25

Figura B.26: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F26

Appendice B

137

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.27: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F27

Figura B.28: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F28

Figura B.29: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F29

138

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.30: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F30

Figura B.31: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F31

Figura B.32: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F32

Appendice B

139

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.33: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F33

Figura B.34: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F34

Figura B.35: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F35

140

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.36: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F36

Figura B.37: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F37

Figura B.38: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F38

Appendice B

141

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.39: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F39

Figura B.40: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F40

Figura B.41: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F41

142

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.42: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F42

Figura B.43: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F43

Figura B.44: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F44

Appendice B

143

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.45: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F45

Figura B.46: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F46

Figura B.47: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F47

144

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.48: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F48

Figura B.49: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F49

Figura B.50: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F50

Appendice B

145

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.51: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F51

Figura B.52: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F52

Figura B.53: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F53

146

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.54: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F54

Figura B.55: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F55

Figura B.56: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F56

Appendice B

147

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.57: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F57

Figura B.58: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F58

Figura B.59: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F59

148

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.60: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F60

Figura B.61: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F61

Figura B.62: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F62

Appendice B

149

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.63: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F63

Figura B.64: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F64

Figura B.65: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F65

150

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.66: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F66

Figura B.67: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F67

Figura B.68: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F68

Appendice B

151

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.69: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F69

Figura B.70: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F70

Figura B.71: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F71

152

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.72: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F72

Figura B.73: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F73

Figura B.74: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F74

Appendice B

153

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.75: Scala delle portate delle caditoie del gruppo F75

Figura B.76: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B1

Figura B.77: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B2

154

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.78: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B3

Figura B.79: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B4

Figura B.80: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B5

Appendice B

155

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.81: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B6

Figura B.82: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B7

Figura B.83: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B8

156

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.84: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B9

Figura B.85: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B10

Figura B.86: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B11

Appendice B

157

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.87: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B12

Figura B.88: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B13

Figura B.89: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B14

158

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.90: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B15

Figura B.91: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B16

Figura B.92: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B17

Appendice B

159

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.93: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B18

Figura B.94: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B19

Figura B.95: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B20

160

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.96: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B21

Figura B.97: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B22

Figura B.98: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B23

Appendice B

161

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.99: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B24

Figura B.100: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B25

Figura B.101: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B26

162

Appendice B

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Figura B.102: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B27

Figura B.103: Scala delle portate delle caditoie del gruppo B28

Appendice B

163

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

164

Appendice B

Appendice C Dati della curva di possibilità climatica Tabella C.1: Dati altezza di precipitazione per durata di 5 minuti e diversi Tr

Tabella C.2: Dati altezza di precipitazione per durata di 10 minuti e diversi Tr

165

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella C.3: Dati altezza di precipitazione per durata di 15 minuti e diversi Tr

Tabella C.4: Dati altezza di precipitazione per durata di 30 minuti e diversi Tr

Tabella C.5: Dati altezza di precipitazione per durata di 45 minuti e diversi Tr

166

Appendice C

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella C.6: Dati altezza di precipitazione per durata di 1 ora e diversi Tr

Tabella C.7: Dati altezza di precipitazione per durata di 3 ore e diversi Tr

Tabella C.8: Dati altezza di precipitazione per durata di 6 ore diversi Tr

Appendice C

167

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella C.9: Dati altezza di precipitazione per durata di 12 ore e diversi Tr

Tabella C.10: Dati altezza di precipitazione per durata di 24 ore diversi Tr

Tabella C.11: Dati altezza di precipitazione per durata di 48 ore e diversi Tr

168

Appendice C

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

Tabella C.12: Dati altezza di precipitazione per durata di 72 ore e diversi Tr

Tabella C.13: Dati altezza di precipitazione per durata di 96 ore diversi Tr

Appendice C

169

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

170

Appendice C

Appendice D Caratteristiche tecniche pompe di sollevamento

171

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

172

Appendice D

Bibliografia [1] Baldin G. e Crosato F. (2017), L’innalzamento del livello medio del mare a Venezia: eustatismo e subsidenza, ISPRA, Quaderni - Ricerca Marina 10/2017, Roma.

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[4] Da Deppo L. e Datei C. (2018), Fognature, Edizioni Progetto, Decima Edizione, Padova.

[5] Da Deppo L., Datei C. e Salandin P. (2018), Sistemazione dei corsi d’acqua, Edizioni Progetto, Undicesima edizione, Padova.

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[7] Marani M. (2017), Processi e modelli dell’Idrologia, Un’Introduzione, Corso di Idrologia, Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale, Università degli Studi di Padova.

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U.S.

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[10] Rossman L. A., Emeritus Envronmental Scientist and U.S. EPA (2015), Storm Water Management Model User’s Manual Version 5.1, National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, Cincinnati.

[11] Rossman L. A., Emeritus Envronmental Scientist and U.S. EPA (2017), Storm Water Management Model Reference manual, Volum II-Hydraulics, National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, Cincinnati.

173

Il drenaggio dell’Insula di San Marco

[12] Studio Rinaldo s.r.l. (2017), Opere di difesa dell’insula di San Marco dalle acque medio alte: Riduzione del rischio di allagamento nel Nartece e nelle aree limitrofe della Basilica, Relazione idrologico-idraulica, Venezia [13] Tosi L., Teatini P. e Strozzi T. (2013), Natural versus anthropogenic subsidence of Venice.

[14] Vecchio A., Anzidei M., Serpelloni E. e Florindo F. (2019), Natural Variability and Vertical Land Motion Contributions in the Mediterranean Sea-Level Records over the Last Two Centuries and Projections for 2100.

174

Appendice D