impianto idroelettrico “bettolelle” – senigallia – … · 2.3 calcolo della portata di...

IMPIANTO IDROELETTRICO “BETTOLELLE” – Senigallia – Fiume Misa –

Soggetto proponente: ENERGY SEEKERS s.r.l.

RELAZIONE IDROLOGICA ED IDRAULICA – Veri fica di assoggettabilità a VIA 2

Indice

1. Premessa ........................................................................................................................... 3

2. Idrologia............................................................................................................................ 4

2.1 Descrizione del bacino ................................................................................................ 4

2.2 Analisi del PAI (Piano di Assetto Idrogeologico) .......................................................... 6

2.3 Calcolo della portata di piena con Tr =50 - 100 - 200 anni ............................................10

2.4 Calcolo della portata di piena con metodo cinematico ..................................................15

2.5 Stima del livello di piena nelle sezioni di interesse .......................................................17

3. Studio idrologico delle portate derivabili ............................................................................20

3.1 Metodo di calcolo della curva di durata delle portate ....................................................20

3.2 Costruzione della curva di durata ................................................................................21

3.3 Determinazione del deflusso minimo vitale (DMV) .....................................................22

3.4 Curva di durata delle portate.......................................................................................29




1. Premessa

La società Energy Seekers s.r.l. prevede la realizzazione di una derivazione di acqua

fluviale dal fiume Misa con la costruzione di una centrale mini-idroelettrica nel territorio

comunale di Senigallia, precisamente in località “Bettolelle”.

A tal fine sono state descritte le caratteristiche idrogeologiche della zona e sono stati

elaborati i dati idrologici per determinare i parametri idraulici sul fiume Misa.

Il sito si trova in prossimità di due briglie, poste alla distanza di circa 250 metri, poco a

monte del ponte fluviale in località “Bettolelle”

Cartograficamente l’area è individuabile sulla Carta Tecnica Regionale 1:10.000 alle

sezioni 281100 e sulla cartografia IGM alla tavoletta 117 IV° in scala 1:25.000.

A livello catastale, l’opera si inserisce in parte all’interno dell’alveo fluviale ed in parte

occupa le particelle catastali al foglio 115 mappale 25, 42, 43, 46, 63.

Il sito in cui ricade la parte dell’impianto che non posta in aree demaniali, è classificato

secondo il PRG con le seguenti destinazioni urbanistiche:

- Zona agricola “E” – ZONA AGRICOLA

Le coordinate Gauss Boaga delle opere sono le seguenti:

briglia esistente: 43° 39' 33,07'' N –13° 09' 33,67'' E




2. Idrologia

2.1 Descrizione del bacino

Il percorso del fiume Misa, lungo 45 km, è completamente compreso nella provincia di

Ancona ed il suo bacino idrico si estende per una superficie complessiva di 377 chilometri

quadrati (vedi figura 3.1). Ha origine nelle pendici sud-occidentali dell'anticlinale arceviese

nella zona di San Donnino che si trova nel comune di Genga e sfocia nel Mare Adriatico dopo

aver attraversato parecchi comuni dell'entroterra anconetano in direzione est: Arcevia, Serra

de' Conti, Ostra Vetere, Casine di Ostra ed infine termina il suo percorso a Senigallia che si

trova a circa 35 km da Arcevia.

Figura 2.1 Bacino idrografico fiume Misa




Il fiume Misa, come gran parte dei fiumi marchigiani, è caratterizzato da un regime

"torrentizio" cioè con portate scarse o nulle nel periodo di magra (estivo) e portate di centinaia

di metri cubi nel periodo di piena (autunno-inverno). Questi caratteri sono dipendenti dalle

caratteristiche geologiche, geomorfologiche, litologiche e climatiche, del bacino idrografico.

In particolare, il bacino imbrifero del fiume Misa è costituito per circa l'85% da rocce

prevalentemente argillose e quindi a bassa permeabilità, solo l'area più interna, corrispondente

ai rilievi della dorsale Arcevia-Monte Donnino, è costituita da rocce calcaree aventi una

permeabilità secondaria dovuta principalmente alla fratturazione di tali rocce.

Questa conformazione litologica favorisce il rapido e quasi totale smaltimento delle acque

meteoriche dai versanti al reticolo di deflusso che danno luogo a tempi di corrivazione

relativamente brevi ed elevata portata a causa della scarsa infiltrazione nel sottosuolo. Inoltre

è da tener conto che il bacino idrografico del Misa è caratterizzato da due corsi d'acqua, il

Misa e il Nevola con superfici simili, che si uniscono a circa 13Km dalla foce, nei pressi della

località Brugnetto, e ciò provoca, nel tratto terminale, dopo la confluenza un forte incremento

della portata liquida e solida.

La sezione di chiusura di interesse, in corrispondenza della quale è stata progettata la

derivazione per l’impianto idroelettrico in oggetto, sottende un bacino idrografico di 300

Kmq. (vedi fig. 3.1).

Figura 2.2 Sezione di chiusura del bacino idrografico




2.2 Analisi del PAI (Piano di Assetto Idrogeologico)

Il PAI è lo strumento di pianificazione settoriale che ha individuato e perimetrato le aree a

rischio idrogeologico per frana ed esondazione stabilendo, in base al grado di pericolosità,

esposizione e vulnerabilità, le priorità di intervento. Esso rappresenta quindi il riferimento per

le azioni di eliminazione/riduzione del rischio a livello regionale; nel caso della bassa valle

del f. Misa, che ricade nel territorio del Comune di Senigallia, il PAI ha perimetrato una

fascia di esondazione continua con grado di rischio moderato (R2) nelle aree agricole, rischio

elevato (R3) in quelle in cui sono esistenti insediamenti artigianali e rischio molto elevato

(R4) in corrispondenza del centro abitato di Senigallia.

In riferimento al Piano di Assetto Idrogeologico (P.A.I.) dell’Autorità di Bacino della

Regione Marche approvato con deliberazione del consiglio Regionale n. 116 del 21 gennaio

2004 e pubblicato al B.U.R. della regione Marche n. 15 del 13 febbraio 2004, si evince che le

opere in progetto ricadono in area esondabile con rischio medio (R2).

Di seguito è riportato uni stralcio della tavola in cui è evidenziata l’area di inserimento

della centrale e della cabina di controllo.

Figura 2.3 - Carta del dissesto e delle aree esondabili - PAI




Il progetto dell’ impianto idroelettrico in oggetto prevede la manutenzione straordinaria

della briglia esistente in c.a., oltre alle opere proprie dell’impianto.

L’ intervento proposto, inoltre,

- non produce effetti negativi sulle situazioni di pericolosità idraulica e di rischio

idraulico ovvero sui beni naturali esistenti nelle aree perimetrate dal PAI;

- mantiene l'efficienza delle opere idrauliche e non produce ostacoli al libero deflusso

delle acque;

- non produce alterazioni significative a carico della naturalità degli alvei, della

biodiversità degli ecosistemi fluviali, dei valori paesaggistici;

- è progettato nel rispetto degli indirizzi, criteri e metodi per la realizzazione di interventi

sui corsi d’acqua della Regione Marche.

Al fine di minimizzare anche i rischi residui, l’impianto idroelettrico ha le seguenti

caratteristiche:

- l'opera non ha ripercussioni sulla qualità delle acque utilizzate poiché non ne modifica

le caratteristiche chimico fisiche;

- viene assicurato l'equilibrio del bacino idrico perché viene garantito il rilascio di una

adeguato deflusso di minimo vitale;

- non riduce la disponibilità idrica del bacino poiché tutta la portata prelevata viene

restituita in alveo;

- non ha influenza sulla capacità di ravvenamento della falda;

- non interferisce con le destinazioni d'uso della risorsa pubblica.

Sono state inoltre valutate eventuali soluzioni alternative.

Il posizionamento dell’opera di presa è subordinato alla presenza della briglia fluviale, che

permette l’utilizzo della paratoia mobile; questa consentirà di avere un tirante idrico tale da

consentire il deflusso della risorsa idrica all’opera di presa in condizioni di normale portata;

qualora il pelo libero naturale superasse un livello definito limite (quota 150 cm superiore al

livello della briglia attuale), un sistema automatico permette di ritrarre completamente la

paratoia mobile riportandola al livello naturale e consentendo il deflusso completo della

portata con il passaggio del detrito solido.

Per quanto riguarda la definizione del tracciato del canale ed il posizionamento della

centrale di produzione, questi sono stati progettati tenendo in considerazione il minimo

utilizzo di suolo, avendo un salto adeguato al corretto sfruttamento della risorsa a disposizione




con un investimento accettabile. Le soluzioni adottate consentono inoltre di non interferire

con il naturale andamento del fiume, garantendo in ogni momento il deflusso minimo vitale

ed al contempo il passaggio del detrito solido.

Per quanto riguarda la compatibilità tra l’intervento, le condizioni di dissesto ed il livello di

rischio dichiarato, si precisa che l’area sulla quale si interviene non è perimetrata PAI, e

l’intervento non introduce alcun aggravio del rischio idraulico.

La compatibilità dell'intervento risulta dalle seguenti considerazioni:

- in caso di piena, le opere civili (vasche e canali in terra) non subiscono danni derivanti

dalla completa sommersione;

- le turbine ed i generatori installati nella centrale sono progettati per lavorare

completamente immersi in acqua;

- i quadretti locali di comando delle centraline oleodinamiche di movimentazione delle

paratoie di macchina, sgrigliatrici e di rotazione delle pale delle turbine, saranno

installate in apposito locale presso la centrale di produzione ad una quota tale da

preservarli dall'immersione in caso di piena;

- i quadri elettrici di comando, controllo e consegna saranno installati ad una certa

distanza dalla sponda del fiume, in un locale prefabbricato posizionato in prossimità

della piazzola di accesso all’area;

- La posizione della centrale di produzione e del locale prefabbricato per i quadri elettrici

di comando e controllo è in zona priva di rischio esondazione, ma entrambi verranno

realizzati con i quadri e le apparecchiature elettriche poste al di sopra della massima

piena bicentenaria.

- la centrale sarà gestita con automatismi e tramite telecontrollo, per cui le strutture

saranno normalmente NON presidiate dal personale;

- tutti i locali dell’impianto rimarranno prevalentemente chiusi e non saranno accessibili

al personale non addetto;

- l'entità delle strutture, in prevalenza realizzate sotto terra o senza discostarsi

sensibilmente dal profilo attuale del terreno, è tale da non creare ostacolo al deflusso

della corrente né da comportare una riduzione del volume d'invaso dell'area di

espansione.

In conclusione l’opera in progetto non contrasta con le norme attuative perchè:

- si tratta di una tipologia di opera consentita dal PAI ;




- è compatibile con le norme e le prescrizioni dettate dal PAI;

- è previsto un miglioramento delle opere di regimazione delle portate fluviali

(manutenzione straordinaria della briglia, pulizia dell’alveo e delle sponde).




2.3 Calcolo della portata di piena con Tr =50 - 100 - 200 anni

Il calcolo della portata di piena è stato eseguito a partire da un’analisi statistica delle

precipitazioni di massima intensità e durata oraria registrate dalla stazione pluviografica

“Bettolelle”, su di un campione di 21 anni (1990-2010) riportati negli Annali Idrologici del

Sistema Idrografico e Mareografico Nazionale (S.I.M.N.) – Parte I – Tab.III.

Il metodo statistico utilizzato per il calcolo dell’equazione di possibilità pluviometrica è

quello di Gumbel.

Il calcolo della portata di piena Qmax relativa al bacino idrografico della sezione di

interesse è stato realizzato applicando il metodo cinematico o razionale con la formula di

Giandotti per il calcolo del tempo di corrivazione tc .

Calcolo dell’equazione pluviometrica con metodo di Gumbel

Il metodo di Gumbel, detto anche doppio esponenziale, permette di descrivere con la

seguente equazione statistica gli eventi estremi di data durata che costituiscono una serie di

elementi fra loro indipendenti:

X (Tr ) = X + F ⋅ Sx

Dove:

X(Tr)= è l’evento relativo al tempo di ritorno Tr, nel nostro caso l’altezza di pioggia h(Tr);

X = è il valore medio degli eventi considerati, cioè m(t) al tempo di ritorno considerato;

SX = è lo scarto quadratico medio, s(t);

F è un valore definito fattore di frequenza.

Il fattore di frequenza adottato in questo caso è quello della distribuzione doppio

esponenziale di Gumbel definito per mezzo della variabile ridotta Y(Tr) funzione del tempo di

ritorno dell’evento piovoso che si sta indagando:

;)(

N

Nr

S

YTYF

−=

−−−=

r

r

rT

TTY

1lnln)(

Della variabile ridotta vengono ricavati la media, NY

, e lo scarto quadratico medio, SN, che

risultano funzione del solo numero di osservazioni effettuate N.

Nel caso pratico si parte dal ricavare per ogni serie di osservazioni delle massime

precipitazioni (h) di durata oraria (t = 1, 3, 6, 12, 24 ore) le grandezze statistiche

caratteristiche:




Media: X

n

ht i ==∑)(µ

;

Scarto quadratico Medio: xi

Snht =−−= ∑ )1/()()( 2µσ

Riportando la formulazione di F e le grandezze Statistiche m(t) e s(t) nella descrizione

statistica di Gumbel si ottiene:

)()()(

)()( r

N

N

N

r TYS

tY

S

ttTX

σσµ +−=

Dai parametri delle precipitazioni di durata t (m e s), della variabile ridotta (YN e S) e

fissati tempo di ritorno (Tr=50 – 100 - 200) e numero di osservazioni (N=30), si ricavano con

le seguenti equazioni i valori dei parametri “alpha”, a(t) e moda, u(t) caratteristici della

distribuzione di Gumbel:

NStt /)()( σα =

N

N

YS

tttu

)()()(

σµ −=

Applicando questo procedimento si ricavano una serie di coppie di valori di altezza h per la

durata t che si verificano dopo un tempo di ritorno Tr.

Riportando i punti su un piano bilogaritmico è possibile, col metodo dei minimi quadrati,

ricavare una retta interpolatrice della tendenza avente la seguente forma:

nath =

Non si riportano, per brevità di trattazione, le formule relative al metodo dei minimi

quadrati, ma l’operazione è facilmente eseguibile tramite foglio di calcolo tipo Excel che

contiene all’interno la suddetta funzione di calcolo della retta interpolatrice.




Si riportano i dati di precipitazione utilizzati per il calcolo:

Anno t = 1 ora t = 3 ore t = 6 ore t = 12 ore t = 24 ore

h (mm) h (mm) h (mm) h (mm) h (mm)

2010 38,60 42,40 42,60 56,20 64,40

2009 37,20 37,80 41,20 41,40 51,20

2008 49,20 76,40 85,60 109,60 109,80

2007 36,40 39,00 50,40 55,80 68,80

2006 80,80 101,60 105,40 110,40 124,00

2005 31,40 46,20 74,40 89,00 93,20

2004 45,40 47,60 53,60 59,20 72,20

2003 39,60 39,60 44,60 60,60 60,60

2002 61,60 78,20 84,00 90,60 94,00

2001 21,00 22,20 26,80 32,60 36,80

2000 21,20 24,60 24,60 29,20 44,20

1999 25,60 40,60 41,60 42,20 55,80

1998 54,20 79,60 84,00 91,80 120,20

1997 40,00 53,60 53,60 53,60 53,60

1996 71,20 94,80 97,40 97,80 110,60

1995 65,20 72,40 72,40 73,00 79,00

1994 70,00 72,40 76,60 87,20 102,60

1993 13,00 19,80 26,00 32,80 42,60

1992 16,20 26,40 26,80 31,40 46,20

1991 45,00 77,20 77,80 77,80 89,40

1990 24,60 29,20 31,20 51,00 80,00

Tabella B.1: Dati delle precipitazioni




Il risultato dell’elaborazione numerica è il seguente:

Tabella 1 - Valori per ciascuna durata t, della media µ(ht) , dello scarto quadratico medio

σ(ht) e dei due parametri αt e u t della legge di Gumbel (prima legge del valore estremo

"EV1")

N = 21 t = 1 ora t = 3 ore t = 6 ore t = 12 ore t = 24 ore

µ(ht) 42,26 53,41 58,12 65,39 76,15

σ(ht) 19,27 24,91 25,49 26,37 27,06

αt = 1,283/σ(ht) 0,07 0,05 0,05 0,05 0,05

ut = µ(ht) - 0 ,45σ(ht) 33,59 42,20 46,65 53,52 63,98

Tabella 2 - Altezze massime di pioggia regolarizzate ( mm)

Tr t = 1 ora t = 3 ore t = 6 ore t = 12 ore t = 24 ore

10 anni hmax = 67,38 85,90 91,36 99,78 111,44

30 anni hmax = 84,41 107,92 113,89 123,08 135,35

50 anni hmax = 92,18 117,97 124,18 133,72 146,27

100 anni hmax = 102,67 131,53 138,05 148,07 160,99

200 anni hmax = 113,12 145,04 151,87 162,37 175,66

Tabella 3 -

Tr LEGGE DI PIOGGIA h = a x t

n

10 anni → h=69,39xt^0,1515

30 anni → h=87,547xt 0̂,1417

50 anni → h=95,841xt 0̂,1384

100 anni → h=107,032xt 0̂,1347

200 anni → h=118,185xt 0̂,1316

Tabella B.2: Elaborazioni dati di pioggia




Riportando i dati in forma grafica si calcolano i parametri a e n.

Le equazioni di possibilità pluviometrica sono le seguenti:

- Tempo di ritorno 50 anni

1384,0

)50( 841,95 thrT ==


1347,0

)100( 032,107 thrT

==


1316,0

)200( 185,118 thrT

==

Figura 3: Equazioni di possibilità pluviometrica




2.4 Calcolo della portata di piena con metodo cinematico

Il metodo cinematico o razionale o del ritardo di corrivazione è largamente utilizzato per il

calcolo della portata conseguente ad un data precipitazione che si verifichi su bacini scolanti

di relativamente limitata estensione.

In breve il metodo parte dalla considerazione che la massima portata alla sezione

considerata si raggiunga nel momento in cui giungono i contributi di tutte le parti che

formano il bacino. Il tempo necessario perché il contributo della parte di bacino

idraulicamente più lontana raggiunga la sezione è definito tempo o ritardo di corrivazione tc.

La conclusione raggiunta dal metodo cinematico è che considerando varie durate di

precipitazione, quella che produce la massima portata di deflusso è la precipitazione di durata

pari allo stesso tempo tc.

Una volta definito il valore di tc in ore la portata massima in mc/sec è ricavabile dalla

seguente formula:

c

ShQ

τϕ

3600

106

max =

dove:

⋅ f = coefficiente di deflusso del bacino;

⋅ S = l’estensione in kmq;

⋅ h = l’altezza di pioggia in m calcolata tramite l’equazione di possibilità

pluviometrica per il t = tc.

Il parametro che risente maggiormente di variabilità è il coefficiente di deflusso, poiché

dipende non solo dalle caratteristiche intrinseche del bacino (geologia, pedologia,

vegetazione, morfologia, ecc.) ma anche dalla stagione in cui si verifica l’evento e dal grado

di imbibimento del suolo a causa di precedenti precipitazioni o particolari condizioni

stagionali di falda.

Un aiuto nella definizione del parametro si ricava dal valore di permeabilità media del

bacino del Misa pari al 39% riportato dagli Annali Idrologici. Considerando anche la

bassissima probabilità che una pioggia di intensità critica possa essere estesa all’intero bacino

e l’elevata capacità di invaso del reticolo idrografico del fiume, si può cautelativamente

assumere un valore del coefficiente di deflusso istantaneo pari a f = 0,40




Il tempo di corrivazione in ore si è determinato con la formula di Giandotti (1933):

;)(8,0

5,14

ZH

LSc

−

+=τ

avendo considerato:

⋅ L = lunghezza dell’asta principale in km;

⋅ H = altitudine media del bacino imbrifero sotteso in m s.l.m.;

⋅ Z = la quota della sezione considerata in m s.l.m.;

⋅ S = l’estensione del bacino in kmq.

Posto che le caratteristiche del bacino considerato sono le seguenti:

⋅ L = 45 Km

⋅ Hm = 408 m s.l.m.

⋅ Z = 25 m s.l.m.

⋅ S = 330 kmq

Si ricava:

;07,725,5888,0

455,13304=

⋅+=cτ

Di conseguenza l’altezza di pioggia corrispondente in mm è:

mmhrT 63,12525,77,147 125,0

)50( =⋅==

mmhrT 28,13925,706,165 123,0

)100( =⋅==

mmhrT 88,15225,736,182 122,0

)200( =⋅==

Applicando tutti i dati precedentemente calcolati alla formula per il calcolo della portata

massima si ottiene, in mc/s:


smcQ Tr /651)50max( ==


smcQ Tr /42,722)100max( ==


smcQ Tr /95,792)200max( ==




2.5 Stima del livello di piena nelle sezioni di interesse

Il livello di piena si può stimare in termini bidimensionali in base alla relazione Q = S x v,

dove con Q si è definita la portata in mc/s, con S la sezione bagnata in mq e con v la velocità

di deflusso in m/s.

Se si considera cautelativamente una velocità di deflusso della portata di piena pari a v =

2,5 m/s, la sezione liquida richiesta dal moto del fluido sarà pari a


28,2605,2

652mS ==


29.2885,2

42,722mS ==


218.3175,2

95,792mS ==

Per la stima dei livelli idraulici è stata presa in considerazione la sezione fluviale in

corrispondenza della centrale di produzione:

Figura 4: Area di progetto




Per la piena bicentenaria, si è considerata una sezione liquida di 205 mq, senza considerare

le zone golenali, che corrisponde ad una quota per il livello di piena bicentenaria pari a

26,7 m s.l.m.

Nel tratto di fiume attorno alla sezione corrispondente alla briglia esistente, il corso del

Misa può essere considerato mediamente costante come forma e come caratteristiche

idrauliche (scabrezza delle superfici, presenza di vegetazione, ecc.); questa risulta essere la

sezione di più interesse per il calcolo del livello di massima piena con un tempo di ritorno di

200 anni. Va sottolineato che la presenza delle opere in progetto non influenzerà

negativamente sul deflusso delle piene, in quanto queste non creano modifiche alla sezione

attuale dell’alveo fluviale

Il valore ricavato è puramente di stima, ma è lecito pensare che l’errore rispetto al

comportamento reale sia dell’ordine delle decine di centimetri.

Prevedendo una escursione massima rispetto al valore stimato di 0,5 m. si può considerare

una quota del pelo libero nel punto di interesse non superiore a 27 m. s.l.m.


Figura 3.6: Sezione del Misa in corrispondenza della centrale di produzione e livello della massima piena bicentenaria


3. Studio idrologico delle portate derivabili

Lo studio delle portate disponibili è di grande importanza perché permette di determinare

la portata massima da derivare e di dimensionare in modo adeguato l’impianto elettrico.

La caratteristica del deflusso fluviale estremamente importante ai nostri scopi è la “curva

di durata delle portate” (FDC – flow duration curve).

La durata di una portata è definita come la frazione di anno, solitamente giorni, in cui s i

hanno portate uguali o maggiori di tale portata nella sezione cons iderata. La curva di durata è

dunque rappresentata su un piano cartesiano avente come ascissa la durata, in giorni, e come

ordinata la portata corrispondente; il suo andamento è naturalmente decrescente

all’aumentare della durata.

Avendo a disposizione i dati di portata giornaliera relativi ad un intero anno, il calcolo

della curva di durata sarebbe di relativa facilità; in caso contrario, es istono diversi studi che

propongono vari metodi di calcolo per la regionalizzazione delle portate.

Occorre tuttavia considerare che il potenziale idrico a disposizione è inferiore di quello

rappresentato dalla curva delle durate, stante il vincolo di rilascio al F iume nella sezione di

derivazione di una quantità d’acqua pari al Deflusso Minimo Vitale.

Ai nostri fini è importante dunque determinare la Curva di Utilizzazione, ovvero la Curva

di Durata della portata realmente derivabile, con i valori di portata decurtati di una quantità

d’acqua pari al DMV.

Nei pressi della sezione di chiusura del bacino del fiume Misa considerato, sono presenti

dati idrologici di un periodo di 9 anni, della stazione di “Vallone”, circa 2 km a valle della

sezione considerata. Questi dati sono sufficienti per caratterizzare la portata nel tratto del

fiume Misa in località Bettolelle.

3.1 Metodo di calcolo della curva di durata delle portate

Per avere un confronto dei dati calcolati con metodi empirici, e valori della portata

misurati, si è utilizzato un campione di dati di 9 anni (1970-1978) relativi alla stazione

“Vallone” sita a circa 2 km a valle della derivazione.

Nella tabella seguente riportiamo i dati del bacino imbrifero di riferimento del fiume Misa

alla stazione di “Vallone”.




Bacino di dominio 330 kmq

Altitudine sezione chiusura 23m sl.m.

Altitudine media 408m sl.m.

3.2 Costruzione della curva di durata

I dati di portata a disposizione non si riferiscono alla stazione di derivazione, ma alla

sezione interessata dalla sezione di misura. Questo è un problema che si verifica spesso, non

trovandosi in genere, nelle sezioni di nostro interesse, una stazione di misura.

Tuttavia in linea semplificata si può definire, attraverso il metodo della similitudine

idrologica, che la curva di durata delle portate per una sezione non monitorata sia deducibile

da quella nota nella stazione di misura in proporzione al rapporto dei rispettivi bacini

imbriferi.

Pertanto, detta A la sezione in cui è presente la stazione di misura e B la sezione

interessata dalla derivazione e tracciati i relativi bacini imbriferi (SB e SA) si avrà:

A

B

ABS

SQQ ⋅=

che risolve il problema permettendo di trovare le portate giornaliere nella sezione di

interesse.

La valutazione di un solo anno non è molto indicativa, in quanto potrebbe trattarsi di un

anno molto o poco piovoso, e quindi non dare un areale indicazione delle portate in gioco.

Sono stati cons iderati dunque, i valori di portata giornalieri di tutti i 9 anni a disposizione

e si è rappresentata la curva di utilizzazione su un piano cartesiano avente come ascissa un

valore percentuale di giorni su di un periodo di 9 anni, in cui si verificava tale portata (figura

52).

Moltiplicando nel foglio di calcolo ogni valore percentuale per 365, vale a dire il numero

di giorni in un anno, in ascissa è rappresentato stavolta il numero di giorni di un anno tipo,

ottenuto considerando tutti i valori di portata dei 9 anni a disposizione (figura 5.3).




Figura 3.7_Curva di durata delle portate relativa ad un periodo di osservazione di 9 anni, in ascissa si trova la percentuale di giorni in cui si verifica una portata su di un periodo di 9 anni

3.3 Determinazione del deflusso minimo vitale (DMV)

Per la valutazione della portata istantanea derivabile dal fiume Misa alla sezione di

interesse risulta indispensabile la preliminare valutazione della portata di deflusso minimo

vitale del corso d’acqua, definita come “il deflusso che, in un corso d’acqua, deve essere

presente a valle delle captazioni idriche al fine di mantenere vitali le condizioni di

funzionalità e di qualità degli ecosistemi interessati”, ovvero la portata minima del fiume in

grado di garantire la conservazione dell’ecosistema e la sopravvivenza certa delle specie che

lo definiscono, con particolare riferimento alla fauna e alla flora ivi esistente.

Per il calcolo del DMV specifico per la sezione di interesse della derivazione in questione,

si è fatto riferimento alla formula proposta dal PIANO DI TUTELA DELLE ACQUE

(PTA), sezione D, Allegato I, II, approvato con D.A.A.L.R. N°145 DEL 26/01/2012.

0

5

10

15

20

25

30

35

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

Curva durate periodo di 9 anni




mondmvidr BHPSGqDMV ⋅⋅⋅⋅⋅=

TGPNEC mIFFma ⋅⋅⋅= ),max(

Principale scopo delle attività svolte dal gruppo di lavoro suddetto era quello di ottenere

una formulazione che potesse migliorare l’indicazione, fino ad allora assai generica per

l’intero territorio Marchigiano, di un DMV pari a 2 l/s per Kmq. Il metodo proposto tiene

invece conto di diversi fattori fisici ed ambientali (precipitazioni, altitudine, stato ecologico

del corso d’acqua, valore naturalistico, geomorfologia dell’alveo..).

La formula di calcolo del DMV è costituita da una componente idrologica, calcolabile con

la formula parametrica o, in alternativa, con la formula razionale, con una ulteriore

specificazione per i bacini montani, e da una componente morfologico - ambientale:

dove:

DMV = deflusso minimo vitale complessivo, espresso in l/s;

DMVidr = componente idrologica del DMV, calcolata con la formula parametrica definita

come segue:

Cma = componente morfologica-ambientale, intesa come fattore moltiplicativo della

componente idrologica, definita come segue

I fattori inclusi nella formula della componente idrologica sono i seguenti:

• Q d,m,v = rilascio specifico = 1,6 l/s x kmq.

Stabilisce una portata minima di riferimento proporzionale alla

superficie del bacino sottesa alla sezione del corpo idrico nel

quale si calcola il DMV.

• G = Fattore geografico

Stabilito in corrispondenza delle sezioni fluviali dotate di stazioni

idrometrografiche SIMN in modo tale che il prodotto dei fattori della

componente idrologica (Q d,m,v x G x S x P x A) della formula

risultasse pari all’incirca al 10 % della portata media annua del corso

d’acqua.

I valori indicati per i principali corsi d’acqua sono i seguenti:

maidrCDMVDMV ⋅=




Trattandosi del fiume Misa, il fattore assume valore 0,3.




• S = Superficie imbrifera espressa in Kmq del bacino idrografico sotteso alla

sezione di derivazione = 330 Kmq

• P= Parametro di precipitazione media

Le classi ed i fattori del parametro sono indicati nella seguente tabella:

Per la stima delle precipitazioni medie annue si utilizzeranno i dati ufficiali e le serie

storiche, pubblicati sugli Annali Idrologici, delle stazioni pluviometriche del SIMN e dei

Centri Funzionali Regionali, relative al periodo 1950-1989, ricadenti all’interno o in

posizione limitrofa al bacino idrografico sotteso dalla sezione di interesse e distribuite in

maniera rappresentativa rispetto alla variazione altimetrica della superficie imbrifera. Tali dati

di precipitazione sono riportati nella pubblicazione “Campo medio della precipitazione

annuale e stagionale sulle Marche per il periodo 1950-2000” del Centro Funzionale della

Protezione Civile della Regione Marche e dell’Osservatorio Geofisico sperimentale di

Macerata.

Il dato di precipitazione media annua relativo al comune di Senigallia dove è ubicata la

nostra sezione di derivazione risulta essere di circa 750mm, come si desume dalla carta

relativa alla Regione Marche nel periodo 1950-1989.

il valore del fattore P associato sarà dunque di 1.

• H = Parametro di Altitudine media

Rappresenta l’altitudine media, in metri sul livello del mare, nel bacino idrografico

sotteso dal punto in cui si calcola il DMV.

Le classi ed i fattori del parametro sono indicati nella seguente tabella:




L’altitudine media del bacino nella zona di nostro interesse risulta pari a 220 m s.l.m.;

il valore del parametro H risulta quindi pari a 1,00

• Bmon = 1.0, fattore moltiplicativo per tratti di corsi d’acqua a regime di

flusso perenne evidenziati in Tav. 1-D.5 sotto la denominazione “Reticolo Idrografico

Principale per il DMV” e situati all’interno del “Limite Fascia Carbonatica Montana A”,

assunto uguale a:

- 2,0 per i soli tratti montani dei Fiumi Potenza, Scarsito, Chienti (rami di Gelagna e di

Pieve Torina), Fornace, Fiastrone, Tenna, Aso, Tronto, nonché dei loro tributari evidenziati;

- 1,0 per i restanti tratti fluviali.

I fattori inclusi nella formula della componente morfologica-ambientale Cma, intesa come

fattore moltiplicativo della componente idrologica sono:

E =, Parametro dello stato ecologico dei corsi d’acqua identificato dall’indice

SECA, che combina due indicatori:

• LIM (Livello di Inquinamento da Macrodescrittori) che fornisce

un’indicazione sullo stato trofico e microbiologico della matrice acquosa del corpo idrico

prendendo in considerazione 8 macrodescrittori, vale a dire una serie di parametri tipici delle

attività umane e che sono indici di inquinamento organico (ossigeno, azoto, fosforo..)

• IBE (Indice Biotico Esteso) che descrive lo stato biologico prendendo in

esame le comunità dei macroinvertebrati bentonici che vivono, almeno una parte del loro

ciclo biologico, a contatto con i substrati di un corso d’acqua.

La determinazione del SECA viene effettuata considerando il risultato peggiore tra il

dato relativo ai Macrodescrittori e quello relativo all’IBE.

Per il calcolo di E, si assume il valore del fattore corrispondente allo stato ecologico

della stazione ARPAM ubicata immediatamente a valle della derivazione. La tabella

seguente mostra la corrispondenza tra stato ecologico e valore del fattore.




Per il valore dello stato ecologico si farà riferimento a quello peggiore degli ultimi 5 anni.

A scopo cautelativo è stato scelto un valore di questo indice pari a 1,2.

Max (N, PIFF) tale espressione indica che nella formula sarà applicato il massimo tra i

valori del parametro N, naturalità, e del parametro PIFF, correlato all'indice di funzionalità

fluviale, calcolati distintamente.

Nel tratto fluviale considerato si è proceduto a calcolare distintamente entrambi i parametri N

e PIFF e nella formula verrà utilizzato solo quello tra i due parametri che assumerà il valore più

elevato.

I parametri N e PIFF da considerare sono quelli più elevati del tratto fluviale interessato:

• N = Parametro di Naturalità

L’opera in progetto è contigua aree urbanizzate, pertanto si assume N= 1

• IFF = Indice di Funzionalità Fluviale

Esso per definizione è valutato in relazione allo stato complessivo dell’ambient e

fluviale e della sua funzionalità, intesa come risultato della sinergia e dell’integrazione di una

serie di fattori biotici ed abiotici presenti nell’ecosistema acquatico ed in quello terrestre ad

esso collegato.

Nella formula sarà applicato, il massimo tra i valori dei due parametri N e IFF pari a 1.




• Gm = Parametro Geomorfologico

Il Parametro tiene conto delle caratteristiche geomorfologiche locali dell’alveo (i.e.

perimetro bagnato e raggio idraulico, rapporto lunghezza/profondità dell’alveo, pendenza e

tipologia morfologica dell’alveo, presenza di pools, permeabilità dei substrati.). La sua

determinazione spetta all’autorità competente al rilascio della concessione. In attesa assume

un valore unitario.

• T = Modulazione temporale di portata

Parametro differenziato per ogni mese e per bacini idrografici, che permette di variare il

DMV base nei vari periodi dell’anno, in funzione della variabilità idrologica delle portate

naturali. I fattori da assegnare al parametro in ogni mese dell’anno, nei vari bacini idrografici,

sono riportati nella successiva tabella.

Bacini Idrografici Foglia, Arzilla, Metauro,

Cesano, Misa, Esino, Musone, Ete Vivo, Tesino

Potenza, Chienti, Tenna,

Aso, Tronto

Mese Valori del parametro T

Gennaio 3,0 1,3

Febbraio 3,0 1,5 Marzo 3,0 1,5

Aprile 2,0 1,3

Maggio 2,0 1,3

Giugno 1,0 1,3

Luglio 1,0 1,0 Agosto 1,0 1,0

Settembre 1,0 1,0

Ottobre 1,0 1,0 Novembre 2,0 1,3

Dicembre 3,0 1,3

Quindi si assume per il parametro T:

T = 3 (gennaio, febbraio, marzo, dicembre)

T = 2 (aprile, maggio, novembre)

T = 1.0 (giugno, luglio, agosto, settembre, ottobre)

Pertanto, essendo DMV = DMVidr*Cma

Dove:

DMVidr =155,02 l/s

Cma = 3,6 (gennaio, febbraio, marzo, dicembre)

Cma = 2,4 (aprile, maggio, novembre)




Cma = 1,2 (giugno, luglio, agosto, settembre, ottobre)

Da cui:

DMV = 558 l/s (gennaio, febbraio, marzo, dicembre)

DMV = 372 l/s (aprile, maggio, novembre)

DMV = 186 l/s (giugno, luglio, agosto, settembre, ottobre)

Nota finale

Ai sensi delle N.T.A. del Piano di Tutela della Acque, nei tratti a valle della Fascia

Carbonatica Montana A, trova applicazione l'imposizione del minimo DMV pari a 50 l/s.

Tale requisito risulta soddisfatto.

3.4 Curva di durata delle portate

Ai valori ottenuti con lo studio delle portate e riportati nella curva di durata, sono stati

sottratti i valori mensili di DMV al fine di poter determinare le reali portate derivabili. In tal

modo abbiamo ottenuto la curva di utilizzazione delle portate.

0

5

10

15

20

25

30

35

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

Curva utilizzazione portata




In base a considerazioni basati sulla curva di utilizzazione della portata e facendo una

valutazione sui costi-benefici derivanti dalla produzione di energia elettrica, si è scelto, come

detto, un valore di portata massima derivabile pari a 2,50 mc/s, disponibile per circa 75 giorni

all’anno.

Nota la curva di durata è possibile stimare correttamente la portata media derivabile.

Infatti nell’ipotesi:

- di una portata massima di derivazione Qd pari a 2,50 mc/s (“tenuta” td pari a 75 giorni)

- e di una durata annua di derivazione t1 pari a 300 giorni, si ha che il volume derivato

annualmente è pari a:

annomcdttQtQVu

t

t

dd

d

/200.587.23)(1

=+⋅= ∫

Da cui si ottiene una portata media derivabile pari a 0,91 mc/s.

Nella tabella seguente sono riportati i dati di portata derivabile mensile ed annua.




Qdisp.

(mc/sec)

Durata

(%)

Durata

(gg/anno)

Quti.

(mc/sec)

30 1.37% 5 2.5

25 1.64% 6 2.5

20 2.05% 7.5 2.5

15 2.81% 10.25 2.5

10 4.38% 16 2.5

5 10.07% 36.75 2.5

2.5 20.68% 75.5 2.5

2.4 21.23% 77.5 2.4

2.3 22.19% 81 2.3

2.2 22.81% 83.25 2.2

2.1 23.97% 87.5 2.1

2 24.86% 90.75 2

1.9 26.03% 95 1.9

1.8 26.85% 98 1.8

1.7 28.56% 104.25 1.7

1.6 30.00% 109.5 1.6

1.5 31.58% 115.25 1.5

1.4 33.56% 122.5 1.4

1.3 34.25% 125 1.3

1.2 35.21% 128.5 1.2

1.1 36.78% 134.25 1.1

1 38.77% 141.5 1

0.9 41.03% 149.75 0.9

0.8 43.01% 157 0.8

0.7 45.41% 165.75 0.7

0.6 46.85% 171 0.6

0.5 48.29% 176.25 0.5

0.4 52.05% 190 0.4

0.3 56.23% 205.25 0.3

0.2 58.97% 215.25 0.2

0.1 64.66% 236 0.1

0 100.00% 365 0

impianto idroelettrico “bettolelle” – senigallia – … · 2.3 calcolo della portata di...

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