Prove su modello fisico della cassa di espansione sul fiume Panaro

L’Agenzia Interregionale per il fiume Po (AIPo), in seguito agli straordinari eventi di piena verificatesi tra la fine del 2009 e l’inizio del 2010, ha riscontrato l’urgenza di adeguare la cassa di espansione sul fiume Panaro per la messa in sicurezza del territorio modenese, con l’intenzione di dotare le luci di fondo dello sbarramento di paratoie mobili. In virtù di questi fatti, AIPo ha affidato al Dipartimento di Ingegneria Civile, dell’Ambiente, del Territorio e Architettura (DICATeA) dell’Università degli Studi di Parma l’incarico di eseguire uno studio “per la realizzazione del modello fisico del manufatto di regolazione della cassa di espansione sul fiume Panaro nel comune di San Cesario (MO)”.

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Figura: Manufatto regolatore della cassa di espansione sul fiume Panaro.

 

Il modello fisico è stato realizzato seguendo il criterio di similitudine di Froude, adottando una scala geometrica, indistorta, pari a 1:50. Il modello riproduce:

  • Il manufatto principale, composto di uno sbarramento tracimabile in cui sono aperte nove luci di fondo, di cui quattro già dotate di paratoie, e da uno sfioratore di superficie sagomato secondo un profilo di geometria nota;
  • La vasca di dissipazione, costituita da una platea depressa rispetto all’alveo di valle, nella quale sono collocate quattro file di denti Rehbock;
  • Un breve tratto dell’alveo a valle della vasca di dissipazione (fino alla briglia di sostegno);
  • Una porzione del serbatoio che costituisce la cassa di espansione a monte del manufatto, comprensivo dell’arginatura.

Figura - Modello fisico visto da valle

Figura: Modello fisico visto da valle

Figura: Schema dell’installazione sperimentale con indicazione delle principali misure eseguite

Figura: Schema dell’installazione sperimentale con indicazione delle principali misure eseguite

Figura: Particolare dei condotti aerofori.

Figura: Particolare dei condotti aerofori.

 

Sono state condotte le prove necessarie alla ricostruzione della scala di deflusso del manufatto regolatore nelle condizioni antecedenti la modellazione. Quindi, sono state eseguite altre prove necessarie per ricostruire le scale di deflusso che caratterizzerebbero il manufatto se una, due o tre delle luci centrali fossero completamente chiuse (condizione resa possibile dalle paratoie mobili che AIPo ha successivamente installato a completamento dell’opera). Il funzionamento dello sfioratore è stato analizzato con prove apposite, condotte occludendo tutte le luci di fondo, in modo che la portata potesse essere evacuata esclusivamente al di sopra del ciglio sfiorante.

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Figura: Esecuzione di una prova su modello.

L’esecuzione di tutte le prove sopracitate ha richiesto alcune verifiche e studi preliminari. In particolar modo, è stato necessario eseguire una serie di prove di sommergenza, volte a valutare l’influenza del livello di valle su quello di monte (ossia l’effettiva capacità del manufatto e/o della briglia di sostegno di garantire l’indipendenza del livello idrico all’interno dell’invaso dai tiranti idrici di valle).

Verificata la dipendenza del livello a monte dell’invaso da quello di valle, è stata realizzata una modellazione numerica dell’alveo di valle per valutare le condizioni al contorno da imporre nel modello fisico in corrispondenza della briglia di sostegno (limite del modello fisico). Il tratto di alveo modellato si estende per circa 24 km, dalla sezione immediatamente a valle della vasca di dissipazione.

Figura: Scala delle portate ottenuta tramite modellazione matematica e scala imposta nel modello fisico.

Figura: Scala delle portate ottenuta tramite modellazione matematica e scala imposta nel modello fisico.

Figura: Quadro riassuntivo delle scale di deflusso.

Figura: Quadro riassuntivo delle scale di deflusso.

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