dipartimento per le infrastrutture, i sistemi informativi

COMUNI DI PORTO RECANATI (MC) E POTENZA PICENA (MC)

INTERVENTO DI DIFESA DELLA COSTA NEL PARAGGIO DAL FIUME POTENZA AL

FOSSO PILOCCO NEI COMUNI DI PORTO RECANATI (MC) E POTENZA PICENA (MC)

ACCORDO DI PROGRAMMA SUGLI INTERVENTI CONTRO IL DISSESTO IDROGEOLOGICO STIPULATO IN DATA 03.02.2016

- PROGETTO PRELIMINARE GENERALE -

IMPORTO PERIZIA …………………………………….…..….. €. 17.700.000,00

Progettisti: Dott. Ing. Renato Paolo Mastroberti (MIT) Dott. Ing. Giorgio Filomena (RM)

Dott. Ing. Andrea Bartoli (RM) Progettista e Coordinatore della Sicurezza in fase di progettazione: Dott. Ing. Francesco Valenza (MIT)

Per gli aspetti geologici: Geol. Lorenzo Magi Galluzzi (RM) Geol. Gianni Scalella (RM)

Per gli aspetti ambientali: Dott.ssa Katjuscia Granci (RM) Dott.ssa Vera Storoni (RM)

Ancona, lì Prot. n°

Il Commissario straordinario delegato

Decreto legge 91/2014 convertito in legge 116/2014

Collaboratori: Funz. Tecn. Pierfrancesco Priante (MIT) Funz. Tecn. Maurizio Ricordi (MIT)

Ass.te Geom. Massimo Mela (MIT)

Geol. Stefano Parlani (RM) Geom. Mauro Sinigaglia (RM)

Il Responsabile del Procedimento (MIT): Dott. Ing. Corrado Maria Cipriani

Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti

Dipartimento per le Infrastrutture, i Sistemi Informativi e Statistici PROVVEDITORATO INTERREGIONALE PER LE OO.PP. TOSCANA – MARCHE – UMBRIA - SEDE COORDINATA DI ANCONA

Ufficio 4 - Tecnico, Amministrativo e OO.MM. per le Marche

A3 Relazione meteo marina e dei calcoli

INTERVENTO DI DIFESA DELLA COSTA

NEL PARAGGIO DAL FIUME POTENZA AL FOSSO PILOCCO NEI COMUNI DI PORTO RECANATI (MC) E POTENZA PICENA (MC)

ACCORDO DI PROGRAMMA SUGLI INTERVENTI CONTRO IL DISSESTO IDROGEOLOGICO

STIPULATO IN DATA 03/02/2016

PROGETTO PRELIMINARE

RELAZIONE METEOMARINA E DEI CALCOLI

REGIONE

MARCHE

Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti

Il Commissario straordinario delegato Decreto legge 91/2014 convertito in legge 116/2014

ACCORDO DI PROGRAMMA SUGLI INTERVENTI Relazione meteo marina e dei calcoli CONTRO IL DISSESTO IDROGEOLOGICO STIPULATO IN DATA 03/02/2016

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INDICE

1. PREMESSA ..................................................................................................................................... 3

2. CARATTERISTICHE METEOMARINE DELL’ADRIATICO ........................................................... 4

2.1. Livello del mare ............................................................................................................................ 8 2.2. Dinamica costiera ....................................................................................................................... 12

3. CONDIZIONI METEO-MARINE DEL PARAGGIO ....................................................................... 14

3.1. Condizioni meteo-marine generali di correnti, maree e venti lungo la costa marchigiana ........ 14 3.2. Misure di moto ondoso della boa appartenente alla rete ondametrica nazionale (R.O.N.) al largo di Ancona ....................................................................................................................................... 16 3.3. Analisi delle correnti marine costiere alla foce del fiume Potenza ............................................. 20

4. RILIEVI TOPO-BATIMETRICI....................................................................................................... 24

5. SCELTA DEL TIPO DI OPERA IN BASE ALLE ISTRUZIONI TECNICHE DEI LL.PP. DEL 28/6/1991 ....................................................................................................................................... 25

6. LA TECNICA DEL RIPASCIMENTO ............................................................................................ 28

7. CONSIDERAZIONI SUL PROFILO DI EQUILIBRIO TRASVERSALE ....................................... 30

8. ANALISI A LUNGO TERMINE DELLA LINEA DI RIVA TRAMITE IL SOFTWARE “CEDAS - Coastal Engineering Design Analysis System” ....................................................................... 40

8.1. GENESIS – Shoreline change model ........................................................................................ 41 8.2. Caratteristiche della forzante ondosa ........................................................................................ 43 8.3. Costruzione della time history simulata SIMUL01 ..................................................................... 52 8.4. Calibratura del modello .............................................................................................................. 57 8.5. Simulazione dello stato di progetto ............................................................................................ 63

9. CONCLUSIONI .............................................................................................................................. 76

10. MANUTENZIONE PERIODICA ..................................................................................................... 77

11. VERIFICHE DI STABILITÀ ........................................................................................................... 79

12. VALUTAZIONE DELL’ALTEZZA DI RISALITA DELL’ONDA (RUN-UP), DELL’ENTITÀ DELLA TRACIMAZIONE (OVERTOPPING) E DELL’ALTEZZA D’ONDA TRASMESSA A TERGO (TRANSMISSION). ........................................................................................................................ 83

13. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................. 89


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1. PREMESSA

L'ambiente litoraneo è attualmente caratterizzato da forti elementi di vulnerabilità e rischio per la presenza di accentuati fenomeni di erosione e di ingressione marina. Questi fenomeni, che interessano gran parte del litorale marchigiano, dipendono dalla dinamica del mare ma sono significativamente influenzati dall'uso che si è fatto in passato del territorio e delle sue risorse.

In particolare, la riduzione della spiaggia emersa per effetto della diminuzione dell'apporto di sedimenti da parte dei fiumi, l'abbattimento delle dune costiere che costituivano il serbatoio naturale di sabbia, la presenza delle opere portuali, marittime e di difesa che modificano il trasporto del sedimento lungo costa e l'intenso processo di urbanizzazione della fascia costiera rappresentano le principali cause dell'erosione e dell'ingressione marina. L'area costiera è esposta anche al rischio di allagamento ad opera delle piene fluviali dei territori posti alle quote più basse. Occorre considerare anche gli scenari futuri relativi ai cambiamenti climatici, globali e locali, che prevedono l'innalzamento del livello medio del mare e l'aumento della frequenza degli eventi climatici estremi (acqua alta, mareggiate intense, trombe d'aria, alluvioni, ecc.).

Le previsioni al 2090 indicano per il Mediterraneo un innalzamento del livello medio del mare compreso tra 18 e 30 cm e il conseguente rischio di ingressione marina per gran parte delle aree costiere e delle pianure italiane.

Da questo quadro è chiaro come la protezione della costa sia una priorità nelle strategie di difesa del nostro territorio.

L’erosione delle spiagge è per lo più causata dalla riduzione dell’input sedimentario dei fiumi (Aminti e Pranzini, 1993). Nonostante alcune misure adottate per ristabilire il trasporto solido dei corsi d’acqua che alimentano i litorali, non è pensabile che essi riacquisiscano quella capacità di apporto che aveva determinato l’espansione delle spiagge nei secoli passati, anche perché una efficace politica del territorio finalizzata alla conservazione dei litorali, è in contrasto con quella tesa alla riduzione dell’erosione del suolo e alla prevenzione delle alluvioni.

In questo contesto la difesa dei litorali passa attraverso misure finalizzate a ridurre l’energia del moto ondoso incidente sulla costa e gli interventi di ripascimento artificiale, alimentando il “sistema spiaggia”, rappresentano senz’altro uno dei sistemi di difesa costiera più eco-sostenibili per l’ambiente costiero adottati negli ultimi decenni.


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2. CARATTERISTICHE METEOMARINE DELL’ADRIATICO

L'Adriatico è un mare chiuso, il canale di Otranto (largo 40 miglia marine) costituisce l'unico collegamento, leggermente strozzato, con il mar Ionio ed il Mediterraneo. E’ abbastanza stretto (la distanza frontale fra la costa italiana e l’arcipelago dalmata è dell'ordine di 70 miglia marine) soprattutto se raffrontato alla lunghezza (circa 350 miglia marine) ed è orientato secondo la direzione Nord/NordOvest-Sud/SudEst.

L'Adriatico è il bacino più continentale del mare Mediterraneo. Il suo volume acqueo è pari ad 1/125 del volume del Mediterraneo, l’area della sua superficie liquida è la ventesima parte di quella dello stesso Mediterraneo, e riceve mediante il Po e gli altri fiumi minori che sfociano in massima parte nel bacino settentrionale, circa 1/3 di tutte le acque dolci continentali del Mediterraneo. In caso di piene eccezionali del Po l'influenza di una tale massa d'acqua dolce si risente sino alle latitudini marchigiane ed oltre.

I fondali adriatici hanno profondità relativamente basse che aumentano procedendo dall’alto verso il basso bacino, con le massime profondità spostate verso il lato orientale. Alla trasversale fra Ancona e l’isola di Premuda la profondità raggiunge appena i 75m. Al traverso della foce del fiume Tronto è situato il ciglio della piattaforma continentale a circa 140m di profondità. Oltre questo giace, nel basso Adriatico, la Depressione Mesoadriatica con profondità massime fino a 1200m. Nel tratto marchigiano l'isobata -20m rappresenta il limite che separa fondali pressoché pianeggianti sottocosta, da fondali a maggior pendenza verso il largo. Essa dista dalla costa circa 7 miglia marine a Nord del Conero e si avvicina progressivamente verso Sud fino a 5 miglia marine al limite meridionale.

L'Adriatico va soggetto alle più forti escursioni termiche, fra inverno ed estate, del Mediterraneo.

Il forte gradiente di densità che si viene a formare fra le coste italiane e slave nell'alto Adriatico costituisce il motore delle correnti superficiali di gradiente, ascendenti lungo la costa dalmata e discendenti lungo quella italiana, che sono il motivo dominante della circolazione adriatica. Lungo la costa marchigiana tale corrente litoranea di circolazione si risente generalmente fino a 5-6 miglia marine dalla costa ed oltre. In mancanza di relative misurazioni, estese nel tempo e nello spazio, si stima che essa raggiunga la massima intensità a circa 2 miglia marine dalla riva. A 5-10 miglia marine di distanza l’intensità media della corrente raggiunge il valore di mezzo nodo (dalle indicazioni dell’Istituto Idrografico della Marina).

Un tale schema generale di circolazione è però modulato, nella sua intensità, dalla periodicità delle stagioni, dalla ingressione nell’Adriatico di acqua proveniente dal mar Ionio, dalla portata del fiume Po, oltre che soprattutto dalle condizioni meteorologiche: si intensifica considerevolmente con venti settentrionali, specie in inverno quando tali condizioni possono persistere anche a lungo. Il Portolano dell’I.I.M. indica che con tempo buono la velocità della corrente sottocosta è generalmente di circa un nodo d’estate e 2-3 nodi d’inverno, ma con Tramontana e Ponente-Maestro intensifica fino a raggiungere anche i 5-6 nodi all’estremità settentrionale della costa marchigiana.

La corrente litoranea mantiene la sua direzione normale (verso SudEst) fino al golfo di Ancona che provoca qualche modificazione dello schema normale. Si inflette nell’insenatura a gomito, costeggia le strutture portuali meridionali intensificandosi fino a raggiungere e superare la velocità di 3 nodi. Quindi essa attraversa l’imboccatura da Sud verso Nord e, una volta oltrepassate anche le strutture del bacino dei cantieri navali, ripiega di nuovo per riprendere la primitiva direzione e lambire così il promontorio del


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Conero ed il litorale marchigiano meridionale (dalle indicazioni del Portolano).

In generale dal punto di vista climatologico l’Adriatico risulta essere un mare caratterizzato da un clima alquanto mutevole, specie in inverno, soprattutto a causa della presenza di un attivo processo di ciclogenesi e del frequente transito delle depressioni di origine atlantica.

Le condizioni del tempo sono principalmente influenzate dalla presenza sul Mediterraneo dell’anticiclone delle Azzorre. D’inverno questo scende generalmente alle basse latitudini richiamando le perturbazioni oceaniche che caratterizzano il tempo di tipo occidentale, ventoso e piovoso. D’estate l’anticiclone si sposta generalmente a latitudini più elevate e si protende sul Mediterraneo, sul quale il tempo quindi resta bello. Nell’Adriatico sono comunque frequenti i temporali estivi, dovuti a condizioni di contrasto termico. In autunno spesso l’aria fredda dall’Europa invade il Mediterraneo ancora caldo, ciò determina fenomeni di instabilità ed associati temporali.

La circolazione ventosa sull’Adriatico è fortemente influenzata dalle caratteristiche orografiche della costa e del suolo. In particolare la geografia piuttosto regolare dell’Adriatico, di forma pressoché rettangolare, lunga e stretta, con la presenza delle dorsali montuose che si stendono parallele, per tutta la sua lunghezza, in direzione NordOvest-SudEst, in prossimità dei due margini costieri laterali del mare (cioè le catene dei Velebiti e delle Alpi Dinariche sul lato orientale e quella degli Appennini sul lato occidentale), l’arco delle Alpi a chiusura del margine settentrionale del bacino, nonché la presenza delle “porte” naturali di Trieste a NordEst e della pianura Padana a NordOvest e l’apertura del canale di Otranto a SudSudEst, determinano modifiche sostanziali della circolazione nel bacino stesso rispetto alle aree contigue nel Mediterraneo, rendendo a volte difficile l’interpretazione dei venti sulla sola base della configurazione del campo barico.

In Adriatico il regime dei venti, come quello dei mari, è legato ai cicli stagionali. I venti regnanti sono a prevalente regime di brezza, specialmente in estate. Tuttavia assumono notevole importanza, per intensità o per i fenomeni burrascosi associati, alcuni venti caratteristici locali. Infatti è noto che il mare Adriatico è una fra le aree mediterranee con maggior frequenza di burrasche (il 10% di tutte quelle mediterranee). I venti di traversia dominanti, cioè i più intensi, che per i loro effetti sul mare interessano maggiormente le coste marchigiane, sono quelli caratteristici adriatici: i principali sono la bora e lo scirocco. Gli altri venti provocano mareggiate importanti solo raramente.

La bora è un vento settentrionale, freddo e secco. Generalmente spira da NordNordEst o NordEst sull’alto Adriatico. E’ dovuto all’afflusso di aria continentale, polare o artica, attraverso la “porta” naturale di Trieste o, a volte, attraverso le catene montuose della costa orientale adriatica. In quest’ultimo caso la bora ha direzione da EstNordEst o occasionalmente addirittura da Est. La bora spira violenta soprattutto d’inverno e raggiunge spesso intensità di burrasca. E’ particolarmente intensa a Trieste ove i venti raggiungono i 70 nodi con raffiche superiori anche ai 100. La frequenza e l’intensità della bora diminuisce avvicinandosi alle coste occidentali del bacino e procedendo da Nord verso Sud. Tuttavia lungo le coste italiane, da Venezia ad Ancona, la bora è ancora abbastanza forte e frequente. A Sud di Ancona la direzione del vento di bora subisce una graduale rotazione disponendosi da NordNordEst al largo e da Nord o NordNordOvest in prossimità della costa. Il mare associato alle burrasche da bora è caratterizzato da onde alte, corte e ripide: è il classico “mare vivo” (in inglese “sea”) con creste spumeggianti e frangimenti diffusi dal largo fino alla riva.


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Lo scirocco è un vento meridionale che spira sul Mediterraneo. E’ dovuto all’afflusso di aria continentale tropicale proveniente dalle regioni dell’Africa settentrionale. Si presenta ancora caldo e secco sulle coste africane, diventa umido al passaggio sul mare Mediterraneo e quando raggiunge le coste europee, in particolare quelle italiane, risulta sgradevole agli abitanti, produce forti mareggiate e spesso è accompagnato da scarsa visibilità. In Adriatico, per un effetto di canalizzazione il vento, che al suo ingresso nel bacino proviene da SudSudEst, tende a ruotare disponendosi da SudEst, con una intensificazione lungo le coste slave. In prossimità delle coste marchigiane e romagnole esso tende a ruotare ancora fino a disporsi attorno ad Est. Le intensità massime sono inferiori a quelle della bora, anche se, in inverno ed in primavera, si possono raggiungere valori superiori ai 40 nodi. A differenza della bora, lo scirocco cresce abbastanza gradualmente. Fenomeni associati allo scirocco lungo le coste occidentali centrosettentrionali sono: una forte sopraelevazione del livello medio del mare, un’onda da Est raramente molto alta ma particolarmente lunga ed una intensificazione delle correnti marine costiere con conseguente forte trasporto solido lungocosta, una forte risalita del moto ondoso montante lungo la spiaggia (fenomeno inversamente proporzionale alla ripidità ondosa) e quindi un più facile potere aggressivo ondoso sul litorale esposto.


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2.1. Livello del mare

Per quanto riguarda i moti di marea si può dire anzitutto che le oscillazioni della componente astronomica nel mare Adriatico non sono autonome, ma risultano indotte dalle oscillazioni di marea ioniche. Le componenti semidiurne presentano un nodo anfidromico (punto in cui l’escursione di marea è nulla) a circa 20 miglia marine a NordEst di Ancona con linee cotidali che ruotano intorno ad esso in senso antiorario. Lungo la costa marchigiana, per la vicinanza al suddetto punto, le componenti principali della marea sono quelle diurne come si evince dai valori delle costanti armoniche della marea valide per il porto di Ancona.

Dal punto di vista mareometrico il porto di Ancona risulta essere il più monitorato (la stazione mareografica di Ancona è posta all’interno del porto in corrispondenza delle coordinate geografiche LAT.43° 37' 46'', LONG.13° 30' 13'') essendo sede da più decenni di un mareografo registratore gestito dal Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale del Dipartimento dei Servizi Tecnici Nazionali della Presidenza del Consiglio dei Ministri. Le informazioni raccolte non erano però disponibili al pubblico in forma ordinata, ma solo in forma parziale. Solo con l’istituzione della Rete Mareografica Nazionale da parte dello stesso S.I.M.N. i dati aggiornati sono stati resi disponibili all’indirizzo web http://www.mareografico.it/.

Per le informazioni già note dal passato si può far riferimento ancora alle indicazioni del Portolano. Nel porto di San Benedetto del Tronto le maree astronomiche sono le meno notevoli della costa occidentale adriatica: ampiezza media alle sizigie 19 cm, pressoché nulla alle quadrature. Nel porto di Ancona, le ampiezze massime delle maree astronomiche oscillano intorno ai 58 cm. L’ampiezza media alle sizigie è di 47 cm mentre alle quadrature è di 14 cm. Nel porto di Pesaro l’ampiezza media della marea si aggira sui 50 cm, con qualche variazione in dipendenza delle condizioni meteomarine. Nel porto canale di Cattolica-Gabicce l’escursione di marea raggiunge giornalmente un dislivello massimo di un metro.

L’oscillazione del livello della superficie del mare è molto influenzato, oltre che dai fattori astronomici, anche da quelli meteorologici: con forte bora si sono talvolta verificate escursioni di marea superiori al metro, come indicato sul Portolano. Le massime alte maree si verificano in autunno, in condizioni di bassa pressione. Con tempo cattivo e con burrasche provenienti da scirocco-levante si verificano sopraelevazioni del livello del mare anche oltre il metro di altezza, con valori crescenti risalendo la costa verso la parte settentrionale (queste condizioni provocano anche le cosiddette "acque alte" nell’alto Adriatico e nelle lagune venete). Le minime basse maree (abbassamenti anche oltre il mezzo metro e più nel tratto settentrionale della regione) si hanno in inverno, con tempo buono, alta pressione e venti settentrionali.

http://www.mareografico.it/


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Per quanto riguarda i massimi livelli marini rilevati, nel PGIAC della Regione Marche del 2005, si fa cenno in particolare all’evento di carattere eccezionale verificatosi nella notte fra il 31-1-1986 ed il 1-2-1986 lungo l’intero arco costiero adriatico centro-settentrionale, monitorato da mareografi posizionati temporaneamente a Pesaro, a San Benedetto e ad Ancona, e notevole per i suoi riflessi sul litorale e sulle opere di difesa esistenti. In tale occasione si è sovrapposto un fenomeno di acqua alta ad una mareggiata di intensità valutata dal Servizio Mareografico della Marina con vento a forza 7-8 al largo, altezza d’onda di 3,5-4 m con direzione di provenienza ESE. I valori massimi del dislivello sono stati raggiunti fra le 2 e le 5 del mattino e sono decrescenti andando da Nord verso Sud. A Pesaro sono stati registrati 104 cm, ad Ancona 86 cm, mentre a San Benedetto il livello raggiunto è stato pari a 47 cm, valore quest’ultimo che non è poi molto lontano dai valori usuali di alta marea.

Ma il cosiddetto fenomeno dell’acqua alta è diventato sempre più frequente in questo ultimo decennio a causa dell’intensificarsi dei fenomeni meteo-marini avversi, sia in frequenza che in intensità, che si abbattono lungo le coste come cicloni provocando localmente forti rialzi del livello medio mare causato da forti venti diretti verso costa associati a forti minimi barici.

Di seguito si riportano esempi degli ultimi anni di massimi livelli marini rilevati dalla stazione del porto di Ancona:

Data Ora Livello idrometrico (m.s.l.m.m.)

Pressione barometrica

(hPa)

Vento direz. (°N)

Vento vel.

(m/sec)

Note

06/02/2015 01:20 1,01 991,0 76 5.7 Mare da est/nord-est

22/09/2014 22:20 1,12 1008,0 13 18,4 Mare da nord/nord-est (Inondazione Cesenatico)

01/11/2012 06:40 0,93 989,0 173 2,5 Mareggiata da scirocco (inondazione Porto Recanati – Lido Nazioni)


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Mareggiata 1/11/2012 ore 10:27

(tratto di litorale in corrispondenza delle Ferran)

Mareggiata 1/11/2012 ore 10:29

(tratto di litorale in corrispondenza delle Ferran, retro-spiaggia con edifici)


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Mareggiata 1/11/2012 ore 10:40 - Materiale di spiaggia trasportato dalle onde (run-up) sulla strada comunale a ridosso del rilevato ferroviario (località Lido delle Nazioni):

Mareggiata 12/11/2013 – Lido Nazioni


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2.2. Dinamica costiera

La dinamica costiera è principalmente regolata dall’azione del moto ondoso da vento (sea) sul litorale che produce una ridistribuzione lungo la costa degli apporti solidi fluviali depositati sulle foci e la conseguente rimodellazione delle spiagge in continuo adattamento all’azione ondosa incidente. Le condizioni marine che interessano i processi costieri sono sia quelle del regime medio annuo, che quelle degli eventi più intensi, che producono invece le variazioni di spiaggia nel breve periodo, spesso particolarmente incisive. In genere queste ultime sono recuperate nel lungo periodo, anche se talvolta lentamente e solo parzialmente. L’esperienza maturata in questi anni dagli uffici regionali preposti alla difesa della costa porta a dire che le oscillazioni medie stagionali (tra estate e inverno, i cd. profilo estivo e profilo invernale) della linea di riva del litorale marchigiano sono dell’ordine di 10÷20 ml

Lo studio della dinamica costiera è di solito confinato all’interno dell’unità fisiografica.

Il tratto meridionale della costa marchigiana, a Sud del promontorio del monte Conero, può considerarsi appartenente ad un’ulteriore lunga unità fisiografica a grande scala che va dall’estremità meridionale del promontorio del monte Conero (a Nord) alla sporgenza di punta Penna sul litorale abruzzese (a Sud) o al limite estesa fino al promontorio del Gargano.

Osservando però più in dettaglio questi interi tratti delle unità fisiografiche a grande scala, al loro interno si possono riconoscere tante unità fisiografiche contigue a scala più piccola delimitate, a seconda dei casi, dalla presenza di promontori a coste alte, opere aggettanti portuali, tratti con difese costiere, ecc.. Gli scambi sedimentari fra le unità fisiografiche vicine sono assai esigui e limitati quasi esclusivamente alle frazioni trasportate in sospensione.

Ovviamente, riferendosi strettamente ai promontori del colle San Bartolo e del monte Conero, essi costituiscono delle unità fisiografiche a grande scala a se stanti, che ugualmente possono essere meglio suddivise nelle più numerose unità fisiografiche a piccola scala costituite dalle tante piccole baie ed insenature successive interne ad essi.

L’azione del moto ondoso dei mari di traversia nella zona dei frangenti produce una corrente normale alla costa (undertow, ecc.), che governa l’evoluzione del profilo trasversale delle spiagge nel breve periodo, ed una longitudinale, la cosiddetta corrente lungocosta, che trasporta i sedimenti litoranei parallelamente alla linea di riva.

Eventi di direzione, frequenza e caratteristiche ondose diverse sviluppano correnti lungocosta di differenti verso, frequenza ed intensità. Il susseguirsi di questi flussi nel lungo periodo produce il trasporto solido netto (o prevalente) lungocosta, che nell’Adriatico è influenzata dalla variabilità annuale del clima ondoso.

Nella costa marchigiana il verso della corrente lungocosta prevalente deriva ovviamente dal bilancio soprattutto tra le ondazioni principali: quelle di bora e quelle di scirocco-levante. In genere è evidente l’azione prevalente dello scirocco-levante, quindi il trasporto solido netto risulta diretto da SudEst verso NordOvest, ma in taluni casi particolari esso può anche invertirsi.

Da evidenziare a questo proposito il periodo di registrazione della boa ondametrica di Ancona dal 2010 al 2012 – periodo utilizzato nella simulazione numerica descritta nei


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capitoli successivi – che presenta una forte componente del clima ondoso proveniente dal I quadrante.


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3. CONDIZIONI METEO-MARINE DEL PARAGGIO

L’intervento progettuale nel paraggio compreso tra la foce del fiume Potenza e il fosso Pilocco (ricadente nei comuni di Porto Recanati e Potenza Picena) per una lunghezza di circa 3 Km, prevede la realizzazione di una batteria di scogliere emerse – per tutta la lunghezza – e di un ripascimento da realizzare in due stralci. Il secondo stralcio del ripascimento sarà realizzato con un progetto successivo.

Uno degli aspetti maggiormente significativi, dal punto di vista ambientale, nel caso di interventi di ripascimento con apporto di materiale da cava esterna terrestre riguarda lo studio delle correnti superficiali lungo costa che possono influenzare il trasporto delle particelle più fini presenti nel materiale utilizzato.

Come meglio definito nella relazione geologica, il materiale da ripascimento dovrà rispettare un ben definito fuso di progetto dal punto di vista granulometrico; le parti fini (limo e argilla) saranno controllate dalle specifiche prescrizioni di capitolato (soglia massima di ammissibilità per limo e argilla). Lo stesso Piano della Costa (DACR n.169/2005) e le successive delibere di giunta regionale (DGR n.255/2009 e DGR 294/2013) definiscono il limite massimo del 10% di presenza delle parti fini nel materiale da ripascimento.

Tutto ciò premesso, si è ben consapevoli che è impossibile annullare la presenza di parti fini all’interno del materiale da ripascimento, anche tramite lavaggio degli inerti utilizzati, ed il cosiddetto effetto “plume” potrà essere limitato ma non eliminato.

Una ricognizione dei dati meteo-marini generali del paraggio oggetto di intervento si rivela quindi utile al fine di prevedere le correnti predominanti lungo costa che andranno ad influenzare la direzione del plume durante l’esecuzione dei lavori e probabilmente nei mesi successivi l’intervento fino a che l’azione del moto ondoso non avrà movimentato tutto il materiale immesso e ricostruito il naturale profilo di equilibrio del paraggio interessato.

La ricognizione dei dati meteo-marini per la definizione delle correnti lungo costa è stata effettuata utilizzando le seguenti fonti:

Studi preliminari al “Piano di Gestione Integrata delle Aree Costiere”, Regione Marche (2005), Legge Regionale 14 luglio 2004 n.15 – Deliberazione Amministrativa del Consiglio Regionale della Regione Marche n.169 del 2/2/2005;

Dati della stazione meteo-marina “Cadsealand – Progetto europeo Interreg IIIB” della Regione Marche analizzati nella tesi di laurea svolta nell’anno accademico 2009/2010 da Francesca Ortenzio “ANALISI DELLE CORRENTI MARINE COSTIERE ALLA FOCE DEL FIUME POTENZA” nell’ambito del corso di laurea in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio nell’Unversità Politecnica delle Marche.

3.1. Condizioni meteo-marine generali di correnti, maree e venti lungo la costa marchigiana

Di seguito si riporta un estratto del precedente paragrafo derivato da “Studi preliminari” del Piano Costa della Regione Marche relativamente alle correnti superficiali (Relazione A2-1).


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Cenni di correnti superficiali

Il forte gradiente di densità che si viene a formare fra le coste italiane e slave nell’alto Adriatico costituisce il motore delle correnti superficiali di gradiente ascendenti lungo la costa dalmata e discendenti lungo quella italiana, che sono il motivo dominante della circolazione dell’Adriatico.

Lungo la costa adriatica occidentale tale corrente litoranea di circolazione si risente generalmente fino a 5-6 miglia marine dalla costa, ma, in taluni casi, può anche oltrepassare le 15 miglia marine da terra. In mancanza di relative misurazioni estese nel tempo e nello spazio, si stima che raggiunga la massima intensità a circa 2-3 miglia marine dalla riva. A 5-10 miglia marine dalla costa l’intensità media della corrente raggiunge, in diversi mesi dell’anno, il mezzo nodo come indicato dall’Istituto Idrografico della Marina (si veda la figura di seguito riportata relativamente ad esempio alle condizioni medie nel mese di marzo).

Un tale schema generale di circolazione è modulato però, nella sua intensità, dalla periodicità delle stagioni, dalla più o meno ingressione nell’Adriatico di acqua proveniente dal Mediterraneo orientale, dalla più o meno portata del fiume Po, oltre che dalle condizioni meteorologiche (si intensifica considerevolmente con venti settentrionali, specie in inverno quando tale condizione può mantenersi persistente anche per lunghi periodi di tempo). Con tempo buono la velocità della corrente è generalmente di circa un nodo d’estate e 2-3 nodi d’inverno, ma con Tramontana e Ponente-Maestro può anche raggiungere i 5-6 nodi nel tratto estremo più settentrionale della costa marchigiana (dalle indicazioni riportate sul Portolano dell’I.I.M.).

La corrente litoranea mantiene la sua direzione normale (verso SE) fin presso il promontorio di Ancona. Una sua ramificazione costiera passa a circa 300 m da terra e, dove il litorale forma gomito, si inflette nell’insenatura a Sud del porto costeggiando le strutture presenti ed intensificandosi fino a raggiungere e superare la velocità di 3 nodi. Essa quindi lambisce il molo sud attuale, attraversa l’attuale imboccatura portuale da Sud verso Nord, raggiunge la testata del molo nord attuale e, una volta oltrepassate anche le strutture del bacino dei cantieri navali, finalmente ripiega di nuovo per riprendere la primitiva direzione, superato il promontorio della Città, e lambire in tal modo il tratto meridionale del litorale marchigiano.

Dalle considerazioni sopra esposte si desume un andamento generale delle correnti superficiali lungo costa da nord verso sud.


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Carta delle correnti superficiali nel mare Adriatico

centro-settentrionale del mese di marzo (da Istituto Idrografico della Marina)

3.2. Misure di moto ondoso della boa appartenente alla rete ondametrica nazionale (R.O.N.) al largo di Ancona

Di seguito si riporta un estratto da “Studi preliminari” del Piano Costa della Regione Marche e da “Tesi di laurea svolta nell’anno accademico 2009/2010 da Francesca Ortenzio - ANALISI DELLE CORRENTI MARINE COSTIERE ALLA FOCE DEL FIUME POTENZA”

Dati strumentali affidabili e completi del moto ondoso nelle acque profonde dei mari costieri italiani sono rilevati, sistematicamente a partire dalla metà del 1989, dalle boe ondametriche direzionali della Rete Ondametrica Nazionale gestita dal Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale del Dipartimento dei Servizi Tecnici Nazionali della Presidenza del Consiglio dei Ministri.

La strumentazione di misura si basa su boe ondametriche direzionali del tipo Wavec e Directional Waverider della ditta Datawell (Haarlem, Olanda).


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Nel mare Adriatico sono localizzate le stazioni al largo di Pescara-Ortona, Monopoli e Ancona.

L’ondametro Directional Waverider di Ancona è stato varato inizialmente il 4 febbraio 1999 ed è stato posto su una profondità di 55 metri, circa 15 miglia marine ad Est del porto di Ancona, in posizione di coordinate geografiche 43°51’30”N-13°51’04”E, dove ha funzionato fino al maggio 2000. È stato poi spostato sulla profondità di 70 metri, in prossimità dell’isola artificiale Clara Ovest della società AGIP, circa 15 miglia marine a Nord NordEst dal porto di Ancona, in posizione di coordinate geografiche 43°49,78’N – 13°42,77’E per ovviare al problema del frequente disancoraggio della boa riscontrato nel sito precedente (vedi immagine seguente).

Per quanto riguarda le misure della stazione ondametrica di Ancona che sono significative anche per il paraggio di Porto Recanati, sono disponibili le registrazioni dei dati ondosi di oltre 7 anni, comprensivi di alcuni periodi di interruzione, dal 9 marzo 1999 al 31 maggio 2006.

I principali dati statistici disponibili sono quelli dell’altezza d’onda significativa, del periodo di picco, del periodo medio e della direzione media delle onde. Essi vengono calcolati su misure rilevate per 30 minuti, raggruppate in 9 serie di 200 secondi. Vengono registrati su base trioraria (cioè un dato completo di caratteristiche ondose ogni tre ore).


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Dalla cronologia dei dati disponibili, si rilevano 497 eventi di mareggiata indipendenti tra loro e di diversa durata in cui le onde hanno raggiunto almeno un metro di altezza d’onda significativa, in particolare 133 con 2 metri, 37 con 3 metri, 5 con >di 4 metri e 2 con > 5 metri.

L’andamento del regime ondoso medio del paraggio di Ancona sia per quanto riguarda la distribuzione direzionale della frequenza percentuale del moto ondoso triorario, le distribuzioni direzionali percentuali del flusso energetico e la distribuzione direzionale percentuale di confronto tra frequenza e flusso energetico delle onde registrate dalla stazione RON al largo di Ancona dal 9/03/1999 al 9/03/2006 è descritto nei grafici sotto riportati.

(a) (b)

Figura (a) ‐ Distribuzione direzionale delle frequenze percentuali dei dati ondosi per classi di altezze

d’onda significative, registrate dalla stazione di misura della R.O.N. al largo di Ancona dal 9/31999 al 9/3/2006. (b) Distribuzione percentuale del flusso energetico delle onde registrate dalla stazione di misura della R.O.N. al largo di Ancona nell’intervallo temporale 9/31999 all’9/3/2006 per classi di altezze d’onda.

Distribuzione direzionale percentuale di confronto fra la frequenza ed il flusso energetico delle onde registrate dalla stazione di misura della R.O.N. al largo di Ancona dal 9/31999 al 9/3/2006.


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Nel caso di una analisi a lungo termine, le condizioni ondose che si succedono sono numerose e diverse in intensità, direzione, durata e frequenza.

Il loro complesso costituisce il cosiddetto regime (o clima) ondoso del paraggio a cui si associa un’unica condizione ondosa fittizia che prende il nome di onda equivalente e/o, nel caso di analisi di lungo termine, modellatrice o morfologica.

Tale onda, considerata agente in modo continuativo sul litorale per una durata di tempo paragonabile al periodo dell’analisi, deve essere in grado di riprodurre effetti analoghi a quelli realmente prodotti sulla spiaggia nello stesso periodo di tempo.

Nella tabella seguente si riportano i valori (altezza e direzione di provenienza) che si riferiscono al sito di Porto Recanati.

Altezza significativa e direzione di provenienza dell’onda equivalente al largo - Direzione di orientamento della normale alla costa ed alla batimetria: 66°N - Siti costieri di riferimento: Porto Recanati

Anche in questo caso il calcolo dell’onda equivalente, utilizzata per le analisi a lungo termine dei paraggi costieri oggetto di interventi quali i ripascimenti, fornisce per il sito in esame una direzione prevalente del trasporto lungo costa in direzione sud dato che la direzione dell’energia ondosa equivalente a riva differisce di 1÷3 gradi rispetto alla perpendicolare alla costa (vedi immagine riportata di seguito).


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3.3. Analisi delle correnti marine costiere alla foce del fiume Potenza

Di seguito si riportano le considerazioni conclusive estratte da “Tesi di laurea svolta nell’anno accademico 2009/2010 da Francesca Ortenzio - ANALISI DELLE CORRENTI MARINE COSTIERE ALLA FOCE DEL FIUME POTENZA” che tra i vari dati considerati nelle analisi ha preso in considerazione anche i dati forniti dalla stazione meteo-marina “Cadsealand – Progetto europeo Interreg IIIB” della Regione Marche.


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Considerazioni conclusive

Dovendo fare, infine, un quadro generale dell’andamento delle correnti marine alla foce del Potenza, alla luce delle misure e delle valutazioni teoriche applicate ai vari casi, si potrebbe schematizzare il regime delle correnti in base alle condizioni meteorologiche nel modo seguente.

In condizioni di tempo buono, con mare calmo e vento debole o assente, la corrente litoranea pare modulata in intensità e direzione dalle oscillazioni della marea astronomica; questo regime viene alterato soprattutto quando il vento cresce in intensità. L’azione del vento, in un regime di brezza stabile di intensità modesta, il moto ondoso quasi assente e la portata del fiume in assenza di piena, non sembrano perturbare minimamente il ciclo diurno o semidiurno delle correnti.

Notoriamente gli eventi di vento proveniente dai settori nord-orientali, cioè da Bora, sono i più intensi tra quelli che interessano le coste dell’Adriatico occidentale, come il paraggio marchigiano. Proprio in corrispondenza di tali fenomeni con intensità anemometrica notevole, tra l’altro abbastanza frequenti, la corrente superficiale sembra concentrarsi nella stessa direzione del vento, verso la costa. In profondità, invece, i correntometri rilevano una direzione opposta rispetto alla corrente superficiale che, ortogonalmente alla costa, è diretta verso il mare. Le intensità di corrente misurate raggiungono valori molto elevati se consideriamo che generalmente, alla profondità della stazione di rilevamento, il moto ondoso non è frangente. Sembrerebbe che, in superficie, la corrente di circolazione litoranea, diretta verso Sud, sempre presente e sostanzialmente uniforme, sia rinforzata dal contributo rilevante del vento, in questo caso concorde in direzione con essa; in pratica, i due contributi risultano sommarsi. Il contributo della marea astronomica, della portata fluviale (generalmente modesta in questi casi) e del moto ondoso (non frangente a quella profondità) risultano trascurabili rispetto agli altri.

Quando il vento si concentra in direzione SSE (da Scirocco-Levante) e aumenta di intensità, l’effetto dovuto alle oscillazioni di marea e la corrente litoranea, sempre presenti, sembrano perdere d’importanza rispetto agli altri contributi. La presenza del vento, che non supera generalmente valori di intensità elevati, non sembra influenzare in maniera evidente l’andamento delle correnti superficiali. Gli eventi da Scirocco-Levante sono spesso accompagnati da profonde perturbazioni in grado di apportare intense precipitazioni nei bacini dell’entroterra, di generare mare grosso al largo in acque profonde con una forte sopraelevazione rispetto al livello del medio mare, soprattutto sottocosta. Il caso particolare analizzato è, infatti, caratterizzato da una portata del fiume molto superiore alla media e, osservando i dati misurati, sembrerebbe che la direzione prevalente delle correnti superficiali segua quella della corrente fluviale, allontanandosi dalla costa, invece quella al fondo sembra assumere la direzione del mare prevalente, diretta verso la costa.

Infine, abbiamo notato che le intensità correntometriche in corrispondenza di questi eventi, provenienti dai settori meridionali, risultano maggiori rispetto a quelle rilevate in condizioni di tempo stabile ed in corrispondenza di eventi da Bora; per cui, in definitiva, il moto ondoso e la corrente fluviale sembrano in grado di apportare contributi che prevalgono rispetto a quelli forniti dal vento. Ovviamente, anche i contributi della marea astronomica e della circolazione litoranea, sempre presenti, in casi di perturbazione significativa, risultano poco influenti sulle intensità delle misure correntometriche rispetto al caso di condizioni di tempo stabile.


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Da questa analisi delle caratteristiche del moro ondoso riferito al paraggio considerato, si desume che, in condizione di tempo buono (mare calmo e vento debole), la corrente litoranea sembra modulata, sia in intensità che in direzione, dalle oscillazioni della marea astronomica, tendenzialmente verso sud, con regime che viene accentuato/alterato al crescere dell’intensità del vento. Con queste condizioni il moto ondoso e la portata del fiume Potenza non influenzano il ciclo diurno e semidiurno delle correnti.

In corrispondenza dei fenomeni dovuti ad eventi di vento provenienti di settori nord-orientali (bora) frequenti e con intensità anemometrica notevole, la corrente in superficie sembra concentrarsi nella stessa direzione del vento cioè verso la costa, mentre in profondità i correntometri rilevano una direzione ortogonale alla costa diretta verso il mare.

A titolo di esempio si riportano di seguito due foto scattate dal Monte Conero (direzione sud) alle ore 11:00 del giorno 5/6/2013 con venti deboli/moderati settentrionali in cui è ben evidente il “plume” generato alla foce di fiumi Musone, Potenza e Chienti che si sposta in direzione sud:


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4. RILIEVI TOPO-BATIMETRICI

Nel paraggio oggetto di intervento sono stati realizzati tre rilievi topo-batimetrici negli anni:

2012, giugno - rilievo lidar della spiaggia emersa e sommersa;

2013, aprile - rilievo topo-batimetrico di dettaglio realizzato per la redazione della

progettazione esecutiva del progetto “617 - intervento di difesa della costa -

localita’ lido delle nazioni di porto recanati (mc)”;

2015, luglio-novembre - rilievo topo-batimetrico con apparecchiatura multybeam e

laserscan.

I rilievi sono descritti nella relazione tecnica. Il rilievo del 2015 è stato utilizzato per i calcoli e la redazione del presente intervento.


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5. SCELTA DEL TIPO DI OPERA IN BASE ALLE ISTRUZIONI TECNICHE DEI LL.PP. DEL 28/6/1991

Di seguito si riporta la tabella proposta nel punto 3.7 delle “Istruzioni tecniche per la progettazione e la esecuzione di opere di protezione delle coste (Presid. Del Cons. Sup. dei LL.PP. 28/6/1991)” che fornisce una indicazione sul grado di idoneità per il tipo di opera da adottare per la difesa costiera in base alla caratterizzazione del paraggio basata su 4 diversi aspetti: urgenza, trasporto litoraneo, marea, instabilità morfologica:

Nel nostro caso possiamo fare due diverse ipotesi alternando l’opzione f con la g (Trasporto litoraneo): IPOTESI 1 con Trasporto litoraneo = f

Urgenza: b) MEDIA Pennelli=1, Frangiflutti=0, Difese aderenti=+, Ripascimenti=3, Dune=2

Trasporto litoraneo: f) deriva litoranea modesta ma ben definita Pennelli=3, Frangiflutti=+, Difese aderenti=0, Ripascimenti=2, Dune=0

Marea: l) importante Pennelli=2, Frangiflutti=1, Difese aderenti=2, Ripascimenti=2, Dune=2

Instabilità morfologica: o) importante Pennelli=*, Frangiflutti=0, Difese aderenti=*, Ripascimenti=3, Dune=2


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Il grado di idoneità totale per ogni tipo di opera è dato da:

Ripascimenti=10 (idonea, consigliabile)

Dune=6 (inefficiente per trasporto litoraneo)

Pennelli=6 (sconsigliabile per instabilità morfologica)

Difese aderenti=2 (sconsigliabile per instabilità morfologica)

Frangiflutti=1 (inefficiente per urgenza e instabilità morfologica)

IPOTESI 2 con Trasporto litoraneo = g Urgenza: b) MEDIA: Pennelli=1, Frangiflutti=0, Difese aderenti=+, Ripascimenti=3, Dune=2 Trasporto litoraneo: g) Trasporti litoranei import. deriva mal definita Pennelli=2, Frangiflutti=2, Difese aderenti=*, Ripascimenti=1, Dune=2 Marea: l) importante Pennelli=2, Frangiflutti=1, Difese aderenti=2, Ripascimenti=2, Dune=2 Instabilità morfologica: o) importante Pennelli=*, Frangiflutti=0, Difese aderenti=*, Ripascimenti=3, Dune=2

Il grado di idoneità totale per ogni tipo di opera è dato da:

Ripascimenti=9

Dune=8

Pennelli=5 (sconsigliabile per instabilità morfologica)

Frangiflutti=3 (inefficiente per urgenza e instabilità morfologica)

Difese aderenti=2 (sconsigliabile per trasporto litoraneo e instabilità morfologica)

Dall’esame delle due ipotesi, si possono trarre le seguenti considerazioni sul grado di idoneità delle opere proposte:

La soluzione migliore per il tratto considerato resta il ripascimento (previsto

nell’intervento);

Le dune, pur essendo consigliate, non possono essere realizzate per l’assenza di

retro-spiaggia (presenza della linea ferroviaria);

Le difese aderenti, pur non avendo il punteggio minimo, vengono escluse in quanto

non favoriscono la formazione della spiaggia, non abbattono l’energia del moto

ondoso ed hanno dimostrato una scarsa stabilità nel paraggio di intervento;

I pennelli, pur presentando un punteggio medio, si ritiene che portino ad un maggior

impatto paesaggistico rispetto ai frangiflutti foranei, rendono la spiaggia emersa meno

fruibile rispetto ai frangiflutti foranei, non abbattono l’energia del moto ondoso ma

rallentando solo la deriva longitudinale e quindi richiederebbero un intervento di

ricostruzione di spiaggia mediante un apporto maggiore di materiale da ripascimento;

I frangiflutti foranei, pur non rappresentando la soluzione migliore, non sono mai

sconsigliati ma vengono considerati idonei o accessori (in questo caso sono

‘accessori’ al ripascimento in quanto ne aumentano la stabilità). Vengono considerati

inefficienti solo per l’urgenza (in questo caso, essendo l’intervento unito al

ripascimento, si prevede una rapida formazione di una spiaggia emersa più profonda)

e l’instabilità morfologica (in questo caso la cuspide fociale è praticamente assente e

si è in presenza di una unità fisiografica secondaria – come dalla nuova definizione


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delle linee guida nazionali sull’erosione costiera di prossima uscita - che si estende

dal porto di Numana al porto di Civitanova Marche).


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6. LA TECNICA DEL RIPASCIMENTO

Il sito oggetto di intervento ricade in una unità fisiografica avente come caratteristica granulometrica prevalente delle ghiaie molto fini (granuli) con una coda in basso di sabbia grossolana e in alto di ghiaia fine-media con un D50 compreso tra 2 e 4 mm (vedi dettagli su “Relazione Geologica – Geomorfoloca – Geomorfologica - Idrologica – Idrogeologica – Sedimentologica”).

Come ben sappiamo il “sistema spiaggia” sviluppa la maggior parte della sua estensione nella parte sommersa fino alla profondità di chiusura che nella maggior parte dei casi

delle nostre spiagge si aggira intorno alla batimetrica -6,00 / -7,00 m. (800 900 metri dalla linea di costa). Nel caso particolare del sito in esame di Porto Recanati/Potenza Picena, anche confrontando rilievi del profilo estivo e del profilo invernale, è possibile

stimare tale profondità su valori della batimetrica intorno ai -5,00 m s.l.m.m. (200 300 metri dalla linea di costa).

E’ quindi l’intero sistema, emerso e sommerso, che si oppone o meno all’azione erosiva causata dal moto ondoso e dalle correnti che movimentano i sedimenti in direzione longitudinale e/o trasversale rispetto alla linea litoranea.

La maggior parte delle nostre spiagge, a causa del deficit sedimentologico già descritto ed al loro naturale “invecchiamento” causato dalla continua abrasione dei “residui” granuli che le compongono, hanno completamente esaurito “la scorta” di materiale della parte sommersa.

Una conferma di tale aspetto si è avuta con la recente campagna sedimentologica condotta dalla Regione Marche per l’aggiornamento del PGIAC Piano di Gestione Integrata delle Aree Costiere che, per i sedimenti del paraggio oggetto di intervento ha confermato un ingrossamento del diametro medio dei sedimenti di spiaggia di circa 0,5 mm (aumento del D50).

Questo comportamento “senile” fa classificare al noto testo di ingegneria costiera di Andrew D. Short (1999). “Handbook of Beach and Shoreface morphodynamics”, la maggior parte delle nostre spiagge come “riflettive”, cioè non più in grado di contrastare l’azione dei marosi dissipando energia prima dell’impatto con la spiaggia ma ricevendo direttamente sulla spiaggia emersa gran parte dell’energia “distruttiva” degli eventi estremi (vedi figura riportata di seguito).

Tentare di ridurre l’energia del moto ondoso che si abbatte sulla parte emersa della spiaggia rappresenta quindi uno degli obiettivi principali del progetto. Tale riduzione – effettuata mediante la realizzazione di nuove scogliere emerse – potrà permettere una riduzione della deriva longitudinale e trasversale dei sedimenti, creando una “zona d’ombra” a tergo delle scogliere che favorirà la formazione della spiaggia emersa e sommersa.

In questo particolare tratto di litorale, molto esposto e vulnerabile alle mareggiate sia per la presenza di abitazioni sia di infrastrutture strategiche (ferrovia), le due tecniche di difesa costiera – scogliere emerse e ripascimento, pur comportando l’investimento di notevoli risorse finanziarie – rappresentano al momento la risposta migliore per una difesa “immediata” in quanto l’apporto di sedimenti da cava esterna consente una rapida formazione della spiaggia emersa attualmente di profondità media molto ridotta (circa 20 – 30 metri).


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Va comunque sottolineato che mediante la tecnica di difesa costiera del “ripascimento artificiale” (cd. opera di difesa “morbida”), la maggior parte del volume di materiale apportato per l’esecuzione dell’opera “ripascimento”, va a formare il sistema spiaggia al di sotto del livello medio mare, cioè nella parte sommersa.

La figura mostrata di seguito tratta dal CEM - Coastal Engeenering Manual (Part V-4 “Beach fill design”) mette a confronto il profilo iniziale di spiaggia, il profilo di progetto e quello di sversamento.

7. CONSIDERAZIONI SUL PROFILO DI EQUILIBRIO TRASVERSALE

Durante un’operazione di ripascimento artificiale di una spiaggia si possono distinguere solitamente tre diverse fasi che tendono a modificare il suo profilo trasversale:

Fase di cantiere. Profilo trasversale = profilo di sversamento, è il profilo che si genera a seguito dello sversamento, della stesa e del livellamento del materiale da ripascimento;

Fase transitoria. Profilo trasversale = profilo in assestamento, è un profilo di sversamento modificato dal moto ondoso, temporaneo, che potrebbe permanere per poco tempo o per diversi mesi a seconda delle condizioni meteo-marine;

Fase di esercizio. Profilo trasversale = profilo di equilibrio, è il profilo naturale di spiaggia dopo che il moto ondoso ha movimentato tutto il nuovo materiale sversato.

Va precisato che nell’intervento che si andrà ad effettuare con approvvigionamento del materiale da cava esterna di tipo terrestre, lo sversamento sulla spiaggia avverrà con


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ritmi stimati1 di 1.440 m3/giorno ed il “profilo di sversamento” verrà continuamente modificato dalle mareggiate che si succederanno nel periodo dei lavori (si stimano 140 giornate lavorative che corrispondono a circa 7-8 mesi di lavori considerando anche i giorni di condizioni meteo-marine avverse). Il nuovo profilo di equilibrio finale del tratto di litorale oggetto di ripascimento sarà quindi il risultato di una continua modifica dei successivi profili di equilibrio che si avranno durante il corso dei lavori.

Di seguito si illustra una schematizzazione delle tre fasi sopra descritte - profilo di sversamento, profilo in assestamento, profilo di equilibrio – così come proposte dall’A.S.C.E. - American Society of Civil Engineers:

PROFILO DI SVERSAMENTO PROFILO IN ASSESTAMENTO

SOGGETTO AL MOTO ONDOSO

PROFILO DI EQUILIBRIO

Il moto ondoso oltre a modificare il profilo trasversale della spiaggia effettua anche un sorting (classamento) del materiale costituente la spiaggia in base alle sue caratteristiche fisiche (diametro, peso,…). La caratteristica fisica che influenza maggiormente il classamento del materiale è il suo diametro. Nella maggior parte dei casi avviene che il

1 La stima dell’approvvigionamento giornaliero è così effettuata: (n°20 bilici al giorno) x (18mc per ogni bilico) x

(n°4 viaggi al giorno) = 1.440 mc


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materiale con diametro maggiore, a seguito del classamento, viene a collocarsi nella parte verso terra della spiaggia; quello più fino si sposta in modo graduale verso mare.

Di seguito si riporta un’immagine tratta da “Handbook of Beach and Shoreface morphodynamics” di Andrew D. Short (Ed. Wiley) che illustra il fenomeno del classa mento.

NB: “negatively-skewed” è un parametro statistico ricavato dall’analisi granulometrica dei sedimenti di spiaggia ed indica una

“asimmetria” della curva granulometrica verso granuli mediamente più grandi; “positively-skewed” verso quelli più piccoli.

Il materiale da ripascimento richiesto è di tipo alluvionale dalle caratteristiche del tutto simili al materiale nativo (vedi dettagli su “Relazione Geologica – Geomorfoloca – Geomorfologica - Idrologica – Idrogeologica – Sedimentologica”) e si ipotizza che sarà sversato sulla spiaggia emersa/battigia mediante autocarri e successivamente spinto sulla spiaggia emersa/linea di battigia (e quindi anche nella prima parte della spiaggia sommersa), livellato e spianato secondo il naturale profilo di spiaggia. In alternativa, o contemporaneamente, il materiale potrà essere sversato lungo il litorale anche con mezzi marittimi (moto pontoni) lasciando al moto ondoso lo spandimento dello stesso secondo il naturale profilo di equilibrio. Le due tecniche di sversamento sono già state sperimentate con esiti positivi in precedenti interventi di ripascimento del litorale marchigiano (intervento di ripascimento nel litorale di Numana, loc. Marcelli e di Sirolo, loc. San Michele/Sassi Neri).

In relazione ai profili di sversamento e di equilibrio che successivamente assumerà la spiaggia, si possono fare le seguenti considerazioni.

L’avanzamento della linea di costa in condizioni di equilibrio in seguito a ripascimento può essere valutato con diversi metodi empirici che sono stati sviluppati da ricercatori statunitensi. Tali metodi speditivi non considerano il trasporto longshore - lungo costa - dovuto all’azione del moto ondoso quasi mai perfettamente perpendicolare alla linea di costa e vanno quindi considerati come indicazioni di massima dell’avanzamento della


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linea di riva a seguito di ripascimento artificiale (il trasporto longshore verrà preso in considerazione successivamente applicando al paraggio di intervento una simulazione software cosiddetta “ad una linea”). Nella figura riportata di seguito del NOAA Coastal Services Center è indicata chiaramente l’evoluzione di un ripascimento artificiale con perdita laterale dei sedimenti - “spreading out” losses - dovuta a correnti longshore e trasporto trasversale dei sedimenti - sands move offshore – dovuto alle correnti cross-shore.

NOAA Coastal Services Center - 2234 South Hobson Avenue - Charleston, SC 29405-2413 - Beach Nourishment: A Guide for Local Government Officials - Cross-shore and Longshore Transport Models for Large Scale Geological Processes

Un primo metodo segue le indicazioni riportate nel “Report 1 – Technical Reference” del Technical Report CERC-89-19 del dicembre 1989 (ristampa agosto 1991), in cui l’avanzamento Yadd della linea di costa viene desunto dalla seguente uguaglianza:


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VTOT = (Dc + DB) x L x Yadd

in cui VTOT rappresenta il volume totale di materiale previsto per l’intervento di ripascimento, Dc è la profondità di chiusura (si considera 5,50 ml), DB l’altezza della berma della spiaggia emersa (1,50 ml), L la lunghezza del tratto di litorale su cui viene sversato il materiale.

Esempio: inviluppo dei profili di equilibrio (dati da rilievo luglio 2012)

Quindi dati: Dc = 5,50 ml DB = 1,50 ml L = 1.650 ml VTOT = 100.000 m3 Yadd è uguale a: Yadd = VTOT / (Dc + DB) / L = 100.000 m3 / (5,5 + 1,5) m / 1.650 m = 8,7 m Un altro metodo, per quanto riguarda la forma e la dimensione del profilo di equilibrio della spiaggia a seguito del ripascimento, effettua una stima considerando il volume totale del materiale utilizzato per il ripascimento che andrà ad integrare e rafforzare l’intero profilo di equilibrio esistente fino alla profondità di chiusura (depth of closure) del sistema spiaggia. La descrizione di questo profilo di equilibrio fu fatta da Dean nel 1977 con la nota formula:

h = A y2/3 dove A è un parametro che dipende dal diametro dei sedimenti (table III-3-3, CEM2), h è la profondità d’acqua del profilo di equilibrio e y la distanza dalla costa. Questo concetto è bene espresso dalla figura seguente:

2 “CEM The Coastal Engineering Manual”, Coastal and Hydraulics Laboratory - Engineer Research and Development Center Waterways Experiment Station (update 1 June 2006). Vicksburg, Mississippi, USA.


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Il metodo della traslazione del profilo può essere usato per la stima del volume di materiale necessario per il ripascimento quando la dimensione media del grano del fill material (materiale da introdurre tramite il ripascimento artificiale) coincide con quella del native material (materiale naturale in sito). Nel nostro caso, a vantaggio di sicurezza, consideriamo la dimensione media del grano del fill material uguale a quello del materiale nativo. Nel caso di fill material differente rispetto al native material il profilo di spiaggia deve essere “aggiustato” secondo metodi basati sul concetto del profilo di equilibrio. Le due figure successive mostrano cosa accade al profilo di equilibrio quando vengono usati materiali mediamente più fini o più grandi rispetto a quelli nativi:


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L’avanzamento o l’arretramento (Wadd) del profilo di equilibrio (materiale di ripascimento più fine o più grande del nativo) nella parte sommersa rispetto al profilo semplicemente traslato può essere desunto dagli studi effettuati da Dean (1991). Il CEM propone la seguente formula (CEM, V-4-5):

dove la distanza di traslazione del profilo Wadd è funzione della profondità d’acqua y. AF e AN sono i parametri della tabella III-3-3 del CEM rispettivamente per il materiale di riempimento (Fill) e quello nativo (Native).

Nel nostro caso, considerando appunto un materiale da ripascimento uguale a quello nativo, non è necessario effettuare le correzioni sopra descritte ed il nuovo profilo di equilibrio può essere dedotto graficamente traslando il “profilo inviluppo” dei vari profili effettuati lungo il paraggio oggetto di intervento e, per tentativi, determinare il nuovo profilo di equilibrio che sottende un’area (m3/ml) corrispondente ai m2 di materiale sversato per metro lineare di litorale.

L = 1.650 ml, lunghezza del paraggio interessato dall’intervento

VTOT = 100.000 m3, materiale sversato per il ripascimento (I stralcio)

VTOT / L = 61 m3/ml = 61 m2

PROFILO INVILUPPO DEI PROFILI DI EQUILIBRIO - RILIEVO LUGLIO 2012


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TRASLAZIONE DEL PROFILO INVILUPPO

VARIE CONFIGURAZIONI DEL PROFILO DI INVILUPPO

La prima configurazione con Yadd = +10ml corrispondente ad un ripascimento di 70 m3/ml è quello che più si avvicina al quantitativo di 61m3/ml e al calcolo effettuato con il primo metodo (Yadd = +8,7 m).

In conclusione da un ripascimento di circa 60 m3/ml, senza considerare il trasporto longitudinale lungo costa che sarà considerato in seguito con ulteriori approfondimenti, ci si può aspettare un avanzamento medio della linea di costa di circa 9,00 – 10,00 ml che potrà avvenire nel primo periodo, dopo le prime mareggiate, senza tener conto della deriva trasversale tipica del periodo invernale.

Yadd


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Tutte le considerazioni sopra esposte sono state effettuate considerando un profilo trasversale libero da opere di difesa rigide e quindi – mutuando un linguaggio ingegneristico della scienza delle costruzioni - “a vantaggio di sicurezza”. La presenza di scogliere diminuisce l’energia del moto ondoso che si abbatte a riva, altera il profilo di equilibrio (diminuendo in parte la profondità di chiusura) e quindi porta in generale ad un avanzamento maggiore della spiaggia emersa a causa del “ripascimento protetto”. Si ritiene quindi opportuno, in base all’esperienza e ai rilievi topo-batimetrici effettuati nel paraggio oggetto di intervento, ridurre a 4,5ml la profondità di chiusura del profilo di equilibrio in condizioni di progetto e quindi ricalcolare l’avanzamento della spiaggia emersa come di seguito indicato (il dato sarà inserito anche nella simulazione del software CEDAS):

Gli ulteriori approfondimenti tramite software “ad una linea” (CEDAS, modulo “GENESIS”) terranno conto della forzante ondosa e potranno stimare le situazioni di progetto riproducendo l’evoluzione temporale del ripascimento protetto da scogliere emerse.


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8. ANALISI A LUNGO TERMINE DELLA LINEA DI RIVA TRAMITE IL SOFTWARE “CEDAS - Coastal Engineering Design Analysis System”

L’intervento riguarda il ripascimento protetto con scogliere emerse del tratto di litorale compreso nei Comuni di Porto Recanati (parte a sud del centro abitato, loc. Lido delle Nazioni) e Potenza Picena. Lo studio meteomarino definito nei paragrafi che seguono definiscono il regime del moto ondoso sottocosta che è stato utilizzato nei calcoli come forzante di ingresso per il modello adottato. L’evoluzione temporale della situazione di progetto - ripascimento protetto con batteria di scogliere emerse – è stata analizzata con il modello numerico del software CEDAS3 Vers. 4.03 Coastal Engineering Design Analysis System sviluppato dalla Veri-Tech, Inc. Vicksburg, MS (USA) per conto della U.S. Army Engineering Waterways Experiment Station di Vicksburg, che comprende vari moduli matematici sviluppati appositamente per affrontare problemi di ingegneria costiera richiamati esplicitamente dal CEM The Coastal Engineering Manual (CEM) a cui si è fatto spesso riferimento nella presente relazione. In particolare per simulare la situazione di progetto si è fatto uso del modulo GENESIS GENEralized model for SImulating Shoreline change (Hanson 1987; Hanson and Kraus 1989), modello numerico denominato “ad una linea” in quanto calcola l’evoluzione nel tempo della linea di costa sotto l’azione del moto ondoso in presenza di strutture quali: barriere emerse/sommerse, pennelli, ripascimenti,… specificando le condizioni al contorno del sito. Il modello è anche indicato dal CEM (V – 4 – 55). Altro modulo utilizzato per il calcolo della forzante del moto ondoso è STWAVE, modulo 2-D alle differenze finite per rappresentare l’energia ondosa sotto-costa. Tale modulo necessita di un input della forzante ondosa sotto forma di spettro direzionale che lo stesso modulo CEDAS permette di costruire tramite l’utilizzo dei seguenti moduli ausiliari:

WWWL (Waves, Winds, Water Levels) Editor utilizzato per l’importazione dei dati del moto ondoso come serie temporale con H (altezza d’onda), T (periodo), Dir (direzione di provenienza) e del livello medio della marea (water levels). I dati possono provenire anche da boa ondametrica posta a largo o da altri sensori disposti lungo la costa;

WISPH3 (WIS PHase 3 Wave Transformation) è un modulo semplificato per la trasformazione spettrale point-to-point steady-state dei parametri ondosi a largo (H, T, theta) riportati in acqua bassa (sotto-costa). Il modulo considera i fenomeni di shoaling e di rifrazione;

WSAV (Wave Station Analysis and Visualization) il modulo esegue una analisi statistica della time-history di input, permette una visualizzazione grafica dei risultati ottenuti e produce “pacchetti” rappresentativi di eventi ondosi da usare nella simulazione (permutazioni);

SPECGEN è l’applicativo che permette di generare dati compatibili con il modulo

3 Coastal Engineering Design and Analysis System - The Engineer Research and Development Center (ERDC) and Coastal and Hydraulics Laboratory (CHL) entered into a Cooperative Research and Development Agreement with Veri-Tech, Inc. to develop CEDAS. Thus, CEDAS is a proprietary software product


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STWAVE partendo da spettri delle onde direzionali creati con WSAV.

Va sottolineato che inizialmente tramite il codice ausiliario GRIDGEN è stato costruito il modello di litorale oggetto di intervento (della lunghezza di poco più di 5 Km) partendo dai rilievi topo-batimetrici effettuati nella campagna rilievi del 2015; successivamente si sono create le griglie di calcolo per i moduli GENESIS e STWAVE. I risultati dell’elaborazione effettuata tramite il modulo STWAVE è stata visualizzata tramite l’applicativo WMV (Wave Model Visualization).

8.1. GENESIS – Shoreline change model

Le basi teoriche del modulo GENESIS, nonostante le ipotesi su cui sono state formulate, hanno dimostrato una buona affidabilità sul calcolo della evoluzione della linea di costa. Una delle ipotesi fondamentali di tale formulazione è l’assunzione della invariabilità nel tempo del profilo trasversale lungo-costa; è per questo che tale formulazione viene spesso definita come “modello ad una linea”. Il modello ad una linea GENESIS si basa sulle seguenti ipotesi:

Il profilo della spiaggia non cambia nel tempo;

una sola linea consente di determinare la posizione dell’intero profilo − non viene simulata alcuna dinamica trasversale;

Il profilo di spiaggia può traslare in avanti e all’indietro causando di conseguenza variazioni della batimetria e dell’angolo di attacco del moto ondoso rispetto alla normale alla linea di riva

Il trasporto solido longitudinale varia con l’altezza e con l’angolo di incidenza del moto ondoso.

Il modello matematico GENESIS risolve l’equazione di bilancio del trasporto solido con il metodo delle differenze finite. Le cause principali di cambiamento della linea di costa nella formulazione GENESIS sono il trasporto solido longitudinale e le condizioni al contorno stabilite ai due estremi del modello (BC - Boundary Conditions). Di seguito si riporta uno schema esemplificativo della formulazione matematica del modulo GENESIS:


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L’asse X è direzionato lungo-costa secondo l’andamento medio della linea di costa mentre l’asse Y è direzionato verso mare. Quindi ogni punto della linea di costa è rappresentato dalle coordinate (x,y). La variazione della linea di costa è data dalla quantità Δy mentre l’intervallo lungo-costa vale Δx. La forma del profilo trasversale rimane costante nel tempo e definisce un volume di sabbia degli spessori Δx e Δy compresi tra l’altezza della berma dB e la profondità di chiusura dC. L’equazione differenziale che governa l’intero fenomeno, basata sulla conservazione del volume di sabbia totale, è la seguente: In cui ΔQ rappresenta la variazione del volume di sabbia lungo-costa e q l’eventuale perdita o contributo di sabbia da sorgenti esterne. I parametri che devono essere definiti per la spiaggia emersa sono l’altezza della berma rispetto al l.m.m. (W, berm crest elevation) e la sua ampiezza (B, berm width). L’altezza della berma dovrebbe corrispondere alla sua altezza naturale nel sito considerato formatasi nelle condizioni di onde a bassa energia (la loro forma può essere ben misurata alla fine della stagione estiva). Un’altezza inferiore rispetto a quella naturale potrebbe portare l’onda a scavalcare la berma ed a produrre zone con ristagno d’acqua nella parte verso terra (overtopping and ponding). La scelta di sversare il materiale sulla spiaggia emersa deriva da una convenienza economica e di fattibilità tecnica. Sappiamo infatti che nel caso di spiagge miste sabbiose - ghiaiose, la maggior parte del materiale sversato andrà a ricostruire la spiaggia sommersa e quindi, in via teorica, sarebbe più logico sversare direttamente sul profilo di equilibrio tale materiale. Dal punto di vista tecnico tale operazione sarebbe troppo

0

1

q

x

Q

DDt

y

CB


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onerosa (i mezzi dovrebbero lavorare in mare) e di difficile attuazione. Si preferisce quindi lasciare sulla spiaggia emersa il materiale da ripascimento, con un profilo trasversale di sversamento, in modo che i materiali raggiungeranno una loro condizione di equilibrio in funzione dell’idrodinamismo e delle caratteristiche granulometriche (da “Manuale per la movimentazione dei sedimenti marini” – Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, pag. 47). Va però citato che tale soluzione tecnica, nei primi mesi di assestamento del materiale da ripascimento, porterà alla formazione di un gradino sulla spiaggia emersa a causa dell’eccedenza di materiale (overfill) che, dal punto di vista estetico, potrebbe risultare un inconveniente per la fruizione della spiaggia. Tale gradino scomparirà naturalmente oppure, per abbreviare i tempi, potrà essere appianato con l’uso di mezzi meccanici.

8.2. Caratteristiche della forzante ondosa

La forzante ondosa utilizzata nel modello di elaborazione della linea di costa GENESIS proviene dai dati della boa ondametrica di Ancona posizionata a largo della costa marchigiana (boa “anc1” in posizione 2, vedi mappa riportata di seguito. In un primo periodo la boa era stata posizionata nella “posizione 1”). La time-history selezionata copre un arco temporale di due anni dal 15/7/2010 al 14/7/2012 con step temporale di 1 ora dei dati caratteristici (altezza, periodo e direzione) delle onde a largo (profondità 70 metri). La scelta di tale arco temporale è stata dettata dall’affidabilità dei dati registrati nel periodo prescelto rispetto a quelli registrati fino al 2006 o negli anni successivi. Purtroppo non si dispone di ulteriori registrazioni continue recenti visto che la boa ondametrica di Ancona ha cessato la sua attività nel 2014. Di seguito si riporta una breve cronistoria della Rete Ondametrica Nazionale tratta dal sito web dell’ISPRA. Configurazione della rete ondametrica dal 2009 al 2014 (RON 3.0) Negli anni più recenti, in particolare nel periodo dal 2009 al 2014, la rete ondametrica dell’ISPRA è stata completamente rinnovata con l’adozione di boe meteo-ondametriche del tipo WatchKeeper™, prodotte dalla società canadese AXYS Ltd. Tali boe sono

http://axystechnologies.com/products/watchkeeper-buoy/?open_cat=40

http://axystechnologies.com/


44

equipaggiate con sensore ondametrico allo stato solido del tutto analogo a quello in uso nella RON già dall’anno 2002; inoltre, sono dotate di sensori per la misura di parametri meteorologici (temperatura dell’acqua, temperatura dell’aria, umidità relativa, pressione atmosferica, velocità e direzione de vento), di riflettore radar e di un fanale marino per segnalazione notturna con sequenza di lampeggio configurata secondo lo standard ODAS/IALA. I dati, riferiti a periodi di 30 minuti (semiorari), vengono acquisiti in telemisura in tempo-reale ed immessi nella rete internazionale Global Telecommunication System (GTS) del WMO per la condivisione con le comunità meteorologiche e oceanografiche coordinate nel programma internazionale Data Buoy Cooperation Panel (DBCP). Le principali caratteristiche della rete di monitoraggio attiva in tale periodo sono illustrate nella pubblicazione “The Italian Data Buoy Network (RON)”,DOI: 10.2495/AFM120291. Configurazione della rete ondametrica dal 2002 al 2009 (RON 2.0) Nell’anno 2002 la RON è stata oggetto di un significativo ampliamento ed è stato completamente rinnovato il parco boe impiegato per il monitoraggio. Le boe ondametriche adottate dal 2002 sono state del tipo TRIAXYS™, prodotte dalla società canadese AXYS Ltd. Il numero delle stazioni di monitoraggio è stato portato a n°14, aggiungendo n°4 nuove boe ormeggiate in aree di mare a largo di Civitavecchia, Palermo, Punta della Maestra (alla foce del fiume Po) e Siniscola. Nell’anno 2007, il numero delle stazioni di monitoraggio è stato portato a n°15, con l’aggiunta di una boa a largo di Cagliari. Dal punto di vista dei parametri osservati non ci sono state variazioni rispetto alle grandezze misurate dall’anno 1989. Le principali differenze introdotte rispetto alla versione precedente della rete sono dovute all’uso di sensori allo stato solido ed all’aumento della frequenza di campionamento, inoltre, è stato cambiato il sistema di localizzazione satellitare passando al sistema Inmarsat D+. I dati, riferiti a periodi di 30 minuti (semiorari), venivano comunque trasmessi in telemisura ogni tre ore. Configurazione della rete ondametrica dal 1999 al 2002 (RON 1.1) Nel corso dell’anno 1999 sono state introdotte alcune modifiche alla rete originaria, la cui consistenza è stata portata a n°10 stazioni, con l’aggiunta di una boa a largo di Ancona e di una boa a largo di Cetraro. Gli strumenti adottati per le due nuove stazioni, ed in via sperimentale per la stazione di Catania, erano boe a traslazione del tipo Directional Waverider™ della società olandese Datawell BV. Configurazione della rete ondametrica dal 1989 al 1999 (RON 1.0) La rete ondametrica originaria era composta da n°8 boe in grado di misurare i parametri del moto ondoso direzionale e la temperatura dell’acqua. Le stazioni erano completate da un centro di ricezione ed elaborazione a terra dei dati inviati in telemisura dalla boa.

http://www.iala-aism.org/

https://www.wmo.int/pages/prog/www/TEM/GTS/index_en.html

https://www.wmo.int/pages/prog/www/TEM/GTS/index_en.html

http://www.jcommops.org/dbcp/

http://www.witpress.com/Secure/elibrary/papers/AFM12/AFM12029FU1.pdf

http://axystechnologies.com/wp-content/uploads/2014/10/TRIAXYS-Directional-Wave-Buoy.pdf

http://axystechnologies.com/wp-content/uploads/2014/10/TRIAXYS-Directional-Wave-Buoy.pdf

http://axystechnologies.com/

http://www.datawell.nl/Home.aspx


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Gli strumenti adottati erano boe a disco del tipo WAVEC™ della società olandeseDatawell BV, dislocate nelle aree di mare a largo di La Spezia, Alghero, Ortona, Ponza, Monopoli, Crotone, Catania e Mazara. Ogni boa era ormeggiata su fondali dell’ordine di 100 metri ed era dotata di un sistema di localizzazione che utilizza il satellite ARGOS per il controllo continuo della posizione. I dati venivano acquisiti normalmente per periodi di circa 30 minuti ogni tre ore (triorari) e con intervalli inferiori nel caso di mareggiate particolarmente significative. Le principali caratteristiche della rete di monitoraggio attiva in tale periodo sono illustrate nella pubblicazione “The italian waves mesurement network”, ISSN: 2156-1028. Le boe forniscono i seguenti parametri sintetici descrittivi dello stato del mare: Hs (altezza d'onda significativa spettrale in metri), Tp (periodo di picco in secondi), Tm (periodo medio in secondi), Dm (direzione media di propagazione in gradi N). La boa ondametrica di Ancona ha registrato dati dal 1999 al 2014 in modo molto discontinuo e attualmente non è più operativa. Di seguito si riporta una breve sintesi delle registrazioni:

Periodo Dati

1999/03/10 Dati discontinui

2001/01/01

ASSENZA DATI


2006/05/31

ASSENZA DATI


2014/01/01

Di seguito le caratteristiche principali della boa di Ancona: STAZIONE CODICE ISPRA LAT. LONG. PROFONDITA’ ANCONA 6100218 43°49’.9N 13°42’.6E 70 m Come già detto nei paragrafi precedenti, la time-history selezionata copre un arco temporale di due anni dal 15/7/2010 al 14/7/2012 con step temporale di 1 ora dei dati caratteristici (altezza, periodo e direzione) delle onde a largo (profondità 70 metri). Di seguito si riportano alcune elaborazioni del moto ondoso effettuate con il modulo WSAV descritto precedentemente (software CEDAS):

http://www.datawell.nl/Home.aspx

https://icce-ojs-tamu.tdl.org/icce/index.php/icce/article/viewFile/4818/4499


46

La figura sopra riportata mostra una analisi statistica della time-history selezionata ed evidenzia il numero di eventi divisi per “bande” di appartenenza secondo le due variabili periodo e direzione di provenienza delle onde. Le bande selezionate per elaborare gli eventi sono di seguito riportate:

La direzione delle onde è riferita al sistema di riferimento locale che considera 0° le onde perpendicolari alla costa.


47

Di seguito si riporta invece il diagramma a blocchi delle tre caratteristiche principali delle onde della time-history selezionata divise secondo i limiti delle bande pre-impostati. Anche in questo caso vengono presi in considerazione il numero di eventi. Si può notare la maggiore concentrazione degli eventi con “mare da nord” (I quadrante, tra 0 e +90°):


48

Tramite le elaborazioni statistiche, il modulo WSAV è in grado di produrre una serie di permutazioni degli eventi significativi della time-history selezionata. Tali permutazioni vengono utilizzate dal modulo STWAVE per portare le onde sotto-costa calcolando nuovamente i parametri caratteristici H, T e Teta degli eventi ondosi. L’elaborazione iniziale del modello viene eseguita con il modulo GRIDGEN che permette l’acquisizione delle batimetrie e dei rilievi della spiaggia emersa. La batimetrica a largo è stata presa fino alla profondità di -20,00 m. Successivamente con lo stesso modulo sono state inserite alla batimetrica -7,00 le stazioni su cui è stato effettuato il calcolo della forzante ondosa trasportata in acqua bassa (utilizzata dal modulo GENESIS); successivamente è stata costruita la griglia per GENESIS (nel nostro caso è stata assegnata una griglia della lunghezza di 5.280 metri con maglia 10x10ml) di cui se ne riporta una illustrazione:


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Paraggio costiero esaminato lunghezza 5.280 ml (da batim. -20)

ZOOM su Pilocco con dettaglio griglia Genesis (10x10ml)

(in ciano le stazioni di misura per Genesis inserite alla batimetrica -7,00ml))


50

ZOOM su inizio griglia Genesis e indicazione della “initial shoreline” del 2010

Di seguito si riportano le immagini prodotte con il visualizzatore WMV del CEDAS alimentato dai files prodotti da STWAVE per il sito in esame:


51

Esempio attacco ondoso da nord (la spiaggia è sul lato sinistro)

ZOOM su Pilocco


52

ZOOM su Pilocco (con linee batimetriche)

In particolare le figure sopra riportate mettono in evidenza uno degli eventi ondosi selezionati come forzante (evento 53 – Dir = -38°,16, H = 3,64 m, T = 7,14 sec.) e mostrano gli effetti di shoaling e rifrazione sulla direzione delle onde provenienti da est sud-est per il sito di Porto Recanati-Potenza Picena. E’ da mettere in evidenza come i fenomeni di shoaling e rifrazione cambiano notevolmente la direzione delle onde sotto-costa (vedi particolare ZOOM – Zona Pilocco).

8.3. Costruzione della time history simulata SIMUL01

Al fine di sopperire alla carenza di dati recenti del clima meteo-marino dell’Adriatico centrale e visto l’elevato numero di eventi meteo-marini intensi provenienti dal I quadrante nel periodo di registrazione scelto dal 2010 al 2012, si è costruita una time history simulata denominata “SIMUL01” con le seguenti caratteristiche. La boaondametrica di Ancona ha registrato nei giorni dal 30/01/2014 al 06/02/2014 una mareggiata intensa di levante (del II quadrante) della durata di circa 7 giorni. Di tale mareggiata si dispone solamente dei grafici dell’altezza d’onda significativa Hs, del periodo medio Tm e della direzione. La mareggiata è stata digitalizzata ed inserita nella time history reale del 2010-2012 in corrispondenza delle seguenti date:

13/12/2010

08/02/2010

27/11/2011

20/02/2012


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In questo modo la time history SIMUL01 presentando una più elevata componente di eventi intensi provenienti dal II quadrante, è stata utilizzata come forzante nel modello GENESIS. Di seguito si riportano i tre grafici della time history SIMUL01 con l’indicazione della direzione di provenienza dell’onda, l’altezza significativa ed il periodo dell’onda e con l’indicazione (vedi freccia) del punto di inserimento delle quattro mareggiate:


54


55

Di seguito si riportano alcune elaborazioni del moto ondoso effettuate con il modulo WSAV descritto precedentemente della time history SIMUL01:


56


57

8.4. Calibratura del modello

Prima di simulare la situazione di progetto nel sito di analisi, deve essere effettuata la calibratura del modello che consiste nell’effettuare la simulazione della variazione della linea di costa in un periodo noto, cioè un periodo in cui si conoscono sia la forzante ondosa sia come è effettivamente variata la linea di costa. Il periodo preso in considerazione per effettuare la calibratura del modello matematico del sito di Porto Recanati – Potenza Picena è quello che va dall’estate 2010 all’estate 2012. Infatti in questo periodo è nota la posizione planimetrica della linea di costa del 15 luglio 2010, desunta dalle immagini satellitari WorlView II e la linea di costa rilevata tramite Lidar nel mese di luglio 2012. Per quanto riguarda la forzante ondosa la time-history selezionata comprende l’arco temporale 15/7/2010 – 14/7/2012 (vedi paragrafo precedente) e viene ripetuta dal software di elaborazione per l’intero ciclo di simulazione. Durante la fase di calibratura con il software GENESIS si agisce sui dati di input che descrivono lo stato dei luoghi e sui coefficienti empirici denominati K1 e K2. Lo stato dei luoghi viene descritto dalla dimensione media dei grani (D50) costituenti la spiaggia nativa (o di ripascimento in fase di progetto), dall’altezza della berma della parte emersa della spiaggia e dalla profondità di chiusura della spiaggia sommersa. Di seguito si riportano i tre parametri inseriti nel modello:

I coefficienti empirici K1 e K2 provengono rispettivamente dall’originaria formula del CERC - Coastal Engineering Research Center (Komar and Inman, 1970) descritta nello Shore Protection Manual – SPM (1984) e da Ozasa and Brampton (1980). Il primo coefficiente K1 tiene conto del trasporto solido longitudinale prodotto dalla frangenza delle onde incidenti oblique rispetto alla linea di costa. Il secondo termine K2 descrive sempre meccanismi di trasporto solido longitudinale lungo-costa ma tiene conto

del gradiente Hb/x dell’altezza dell’onda nel punto di frangenza. Questo secondo termine K2 è molto meno influente di K1 nel trasporto solido longitudinale ma assume una certa importanza in corrispondenza di strutture rigide vicino alla linea di costa. I due coefficienti K1 e K2 vengono chiamati “parametri di trasporto”. Durante l’operazione di calibratura del modello vengono inserite in GENESIS anche tutte le strutture che influenzano le onde sotto-costa e, in definitiva, il trasporto solido longitudinale.


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Di seguito si riporta la planimetria del modello di calibrazione nell’anno 2010 del paraggio oggetto di intervento con – in colore giallo/bianco - la linea di costa del 2012 che rappresenta il “target” della simulazione:

ZOOM su campo pennelli:

ZOOM su foce Potenza:

ZOOM su Ferran:

ZOOM su tratto a nord del Pilocco:

ZOOM su Pilocco:

Le condizioni al contorno stabilite per la simulazione del modello sono:

Campo di pennelli

Foce Potenza

Pilocco Ferran


59

- B.C. lato sinistro: tipo “moving” con avanzamento di 12,00 metri nel periodo di simulazione dal 2010 al 2012;

- B.C. lato destro: tipo “moving” con avanzamento di 3,00 metri nel periodo di simulazione dal 2010 al 2012.

La condizione al contorno sul lato sinistro tiene conto delle strutture di difesa rigide (scogliere sommerse e emerse) che bloccano solitamente il trasporto solido lungo costa. La condizione al contorno sul lato destro tiene conto dell’esiguo tratto di spiaggia che periodicamente si forma in corrispondenza della radente immediatamente a sud del tratto di costa della “zona Pilocco” difeso da quattro scogliere emerse (canale di ingresso alla darsena de “Le cinque vele”). Dopo vari tentativi di modifica dei parametri di trasporto K1 e K2 sotto la forzante ondosa agente nel periodo di 2 anni dal 2010 al 2012, si è trovata una configurazione accettabile di simulazione che si riporta di seguito con i relativi ZOOM (i valori scelti dei due parametri sono K1 = 0,1 ; K2 = 0,1):

CALIBRATION al 12/07/2012


60

Eccessivo arretramento a nord delle Ferran (circa -16 ml in media),

Più a sud leggero avanzamento medio di +5ml

A nord del Pilocco eccessivo arretramento rispetto a reference (-35ml in media),

Il comportamento tendenziale è coerente con le varie zone di accrezione e di erosione, in particolare in corrispondenza delle opere rigide foranee. I valori di avanzamento finale della linea di costa sono inferiori rispetto alla linea di riva rilevata (in colore bianco/giallo; la linea nera è la line di costa di partenza) e questo potrebbe essere causato da un reale avanzamento della linea di riva a causa di trasporto trasversale di accrezione nei periodi di calma (il software non ne tiene conto). Questo porta a sottostimare il reale avanzamento della linea di riva. Si può comunque affermare che tale comportamento risulta a vantaggio della sicurezza del modello in quanto nelle zone di accrezione (avanzamento della linea di costa) si registrano, a fine simulazione, valori inferiori rispetto alla situazione reale. Questo fatto indica che nella realtà un surplus di materiale entra nel paraggio e migliora la situazione (maggior apporto del fiume Potenza, forti mareggiate che fanno “saltare” l’ostacolo del Pilocco,…). Di seguito si riporta un grafico esemplificativo che mette a confronto le due linee di costa e la differenza in avanzamento ed arretramento tra le due:


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Di seguito si riportano due grafici con l’indicazione del trasporto solido longitudinale verso nord (Left) e verso sud (Right), della somma dei due trasporti (Gross) e del trasporto netto (Net, differenza tra Right e Left):


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63

8.5. Simulazione dello stato di progetto

Una volta effettuata la calibrazione del modello con la scelta dei parametri di trasporto K1 e K2, dovrebbe essere effettuata una verifica dello stesso con un periodo di registrazione delle condizioni meteo-marine diverso dal precedente conoscendo la linea di riva di partenza e di arrivo del periodo di simulazione. Purtroppo tale verifica non è possibile effettuarla in quanto non si è in possesso di ulteriori registrazioni significative della boa ondametrica e altrettante linee di riva. Si passa quindi direttamente alla simulazione dello stato di progetto con una proiezione temporale di 8 anni (si è considerato un periodo doppio rispetto all’arco temporale di 4 anni che viene preso come periodo minimo di riferimento per la durata di un intervento di ripascimento dalle norme statunitensi; vedi: “Evaluating a Prefabricated Submerged Breakwater and Double-T Sill for Beach Erosion Prevention, Cape May Point, NJ”, 2003). Le simulazioni effettuate con il modulo Genesis “ad una linea” sono riportate di seguito nella tabella “SIMULAZIONI EFFETTUATE” con l’indicazione dei parametri principali:

SIMULAZIONI EFFETTUATE

Cal. Prog

Simulazione con software CEDAS K1 K2 D50 [mm]

Dc [ml]

Zona transizione vicino foce Potenza [intervalli “scogliere – varchi” in ml]

Cal. Calibrazione 2010-2012 0,1 0,1 1,5 5,5

01 Ripascimento (I+II stralcio)

Lungh.scogliere 80ml e varchi 25ml

Senza zona transizione

Time history reale 2010-2012

0,1 0,1 2,0* 5,5 80 - 25 - 80 - 25-80-25…



Zona transizione con n°4 scogliere da 30ml e varchi 20ml

Time history reale 2010-2012

0,1 0,1 2,0* 5,5 30-20-30-25-30-20-30-25-80-25…



Zona transizione con n°4 scogliere da 30ml e varchi 20ml

Time history SIMUL01

0,1 0,1 2,0* 5,5 30-20-30-25-30-20-30-25-80-25…



Zona transizione con n°3 scogliere da 40/40/60 e varchi sempre 25ml


0,1 0,1 2,0* 5,5 40 - 25 – 40 - 25 –60- 25 -80-25…

05 SENZA PROGETTO


0,1 0,1 1,5 5,5

*il D50 medio del fuso di progetto del materiale da ripascimento è di circa 2,4mm. A scopo precauzionale viene effettuata la simulazione con un D50 di 2,0mm in quanto un diametro maggiore risulta più stabile (range D50 tra 1 e 6 mm).

Nel caso in esame sarà effettuata una simulazione nell’arco temporale di 8 anni. (l’indicazione dell’anno iniziale non è significativa e risulta per ogni simulazione: data inizio 15/07/2010, data fine 14/07/2018). I due ripascimenti (I e II stralcio) vengono considerati eseguiti nell’arco temporale da ottobre a marzo e ad una distanza di due anni uno dall’altro.


64

La simulazione 05 “SENZA PROGETTO” è stata effettuata per avere un confronto dei risultati della simulazione considerando tutti gli stessi parametri della simulazione 04 ma senza le nuove scogliere ed il ripascimento. Per riassumere: 15/07/2010: inizio simulazione 01/10/2010: inizio ripascimento I stralcio 31/03/2011: fine ripascimento I stralcio 01/10/2013: inizio ripascimento II stralcio 31/03/2014: fine ripascimento II stralcio 14/07/2018: fine simulazione Per quanto riguarda invece l’avanzamento della linea di costa inserita tra i parametri del “Beach fill” nel modello GENESIS, si deve far riferimento non al profilo di sversamento ma direttamente all’avanzamento previsto dopo il raggiungimento del profilo di equilibrio della spiaggia. Si sono quindi seguite le indicazioni riportate nel “Report 1 – Technical Reference” del Technical Report CERC-89-19 del dicembre 1989 (ristampa agosto 1991), in cui l’avanzamento Yadd della linea di costa viene desunto dalla seguente uguaglianza:

VTOT = (Dc + DB) x L x Yadd in cui VTOT rappresenta il volume totale di sabbia previsto per l’intervento di ripascimento, Dc è la profondità di chiusura, DB l’altezza della berma della spiaggia emersa, L la lunghezza del tratto di litorale su cui viene sversato il materiale. Quindi Yadd è uguale a:

La simulazione di lungo periodo effettuata dal software GENESIS non tiene conto degli eventi estremi che potrebbero provocare seri danni al tratto di litorale oggetto di intervento soprattutto in concomitanza degli ormai frequenti fenomeni di “acqua alta” che tendono a vanificare in gran parte l’effetto di abbattimento dell’energia delle onde da parte delle scogliere emerse. Di seguito si riportano le immagini del paraggio di intervento delle simulazioni effettuate secondo la tabella precedente “SIMULAZIONI EFFETTUATE”:


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Prog.01 – Fine simulazione 2018

+26ml max zona transizione

-10/-12ml max in corrispondenza Ferran salpate

-4ml media tra exFerran e Pilocco

+75ml a nord del canale “5 vele” -80ml a sud del canale “5 vele”

Di seguito si riporta il grafico che mette a confronto le due linee di costa di inizio e fine simulazione con la differenza in avanzamento ed arretramento tra le due:


66


67

Prog.01 – Simulazione intermedia settembre 2013

+17ml max in corrispondenza prima scogliera foce Potenza

-9ml max in corrispondenza Ferran salpate

0ml media tra exFerran e Pilocco

+50ml a nord del canale “5 vele” -66ml a sud del canale “5 vele”


68


+19ml sulla prima nuova scogliera

Stabile in media sul paraggio tra foce Potenza e Pilocco

+71ml subito a nord del canale “5 vele” -74ml subito a sud del canale “5 vele”



69


70


+18ml zona transizione





71


72

Prog.04 – Settembre 2013 (soluzione proposta)

+15ml con Prog04, zona transizione

+10ml in media sul paraggio tra foce Potenza e Pilocco

Stabile in media a nord del canale “5 vele”



73

Prog.04 – Fine simulazione 2018 (soluzione proposta)

+20ml con Prog04, zona transizione


Stabile in media a nord del canale “5 vele”



74

SENZA PROGETTO – Fine simulazione 2018

-30ml a nord del canale “5 vele” -26ml a sud del canale “5 vele”


75

Nel grafico che segue sono rappresentate le due linee di costa di inizio e fine simulazione (dopo 8 anni dall’inizio dell’intervento di I+II stralcio) nel “Prog.04 – Soluzione proposta” che dimostra l’accumulo di materiale nella parte sud del paraggio a ridosso del canale del fosso Pilocco:

Nei grafici che seguono sono rappresentati i tassi medi di trasporto lungo-costa annuali per tutto il periodo di simulazione di otto anni che dimostrano l’alternanza del clima meteo-marino del periodo di registrazione utilizzato (Time history SIMUL01: stagione invernale 2010-2011 prevalenza mari dal II quadrante; stagione invernale 2011-2012 prevalenza mari dal I quadrante):


76

9. CONCLUSIONI

La soluzione proposta è il “Prog.04” che prevede la zona di transizione a nord della batteria delle nuove scogliere emerse con la seguente tipologia e alternanza scogliere/varchi: 40 – 25 – 40 – 25 – 60 – 25 – 80 – 25… al fine di attenuare i fenomeni di bordo delle nuove opere rigide (eccessiva erosione sottoflutto ed eccessivo accumulo di materiale in corrispondenza delle prime scogliere della batteria). La soluzione presenta il minor avanzamento del saliente nel tratto di litorale nord in prossimità della foce del fiume Potenza.


77

Nella simulazione effettuata, la linea di costa del tratto di litorale oggetto di intervento risulta:

- a due anni dalla fine del ripascimento I stralcio (settembre 2013 nella simulazione)

la linea di riva (riferita alla spiaggia emersa) risulta in avanzamento di circa +10

ml;

- a sette anni dalla fine del ripascimento I stralcio (luglio 2018 nella simulazione) che

corrisponde a quattro anni dalla fine del ripascimento relativo al II stralcio, la linea

di riva (riferita alla spiaggia emersa) risulta stabile (in media +10ml facendo una

media del paraggio).

Gli avanzamenti sopra riportati della linea di riva stimati nella simulazione si possono ritenere “a vantaggio di sicurezza” in quanto, nella stessa calibrazione del modello, si sono registrati valori di avanzamento della linea di costa inferiori rispetto a quelli reali.

La manutenzione periodica (con cadenza anche annuale) proposta nel paragrafo seguente, potrà garantire un controllo nella formazione di salienti eccessivi (o tomboli) – in particolare agli estremi nord e sud della nuova batteria di scogliere emerse - che potrebbero limitare il naturale trasporto long-shore e la naturale linearizzazione della linea di riva, sia del tratto di litorale oggetto di intervento sia dei tratti di litorale limitrofi (ogni intervento di difesa costiera può coinvolgere/modificare/influenzare ampi tratti di litorale al di fuori del paraggio considerato).

10. MANUTENZIONE PERIODICA

La manutenzione periodica dei ripascimenti (periodic renourishment, CEM V-4-47) è uno dei principali aspetti che va considerato in questo tipo di interventi (ogni opera necessita di manutenzione).

Immediatamente terminati i lavori di ripascimento il materiale immesso sulla spiaggia inizierà a subire l’idrodinamismo generato dalle onde ed inizierà a disperdersi soprattutto lateralmente in direzione longitudinale rispetto alla linea di riva (lateral spreading).

La manutenzione periodica del ripascimento proposto – anche se protetto da scogliere emerse - si rende quindi necessaria per mantenere le sezioni di equilibrio trasversali più uniformi possibili lungo tutto il paraggio oggetto di intervento. Infatti la variazione di volume dei sedimenti in un determinato tratto di costa può variare di molto a seconda dell’intensità e della direzione prevalente degli eventi meteomarini. Tale fenomeno di variazione del volume dei sedimenti di spiaggia risulta molto accentuato nel tratto oggetto di ripascimento anche per singoli eventi meteomarini.

Si ritengono quindi necessari interventi di manutenzione annuale, da parte dei Comuni interessati, al termine dei periodi invernali, specie in corrispondenza di eventi meteo-marini di maggior intensità, su tutto il tratto di litorale interessato dall’intervento ed in particolare:

Il Comune di Potenza Picena dovrà assicurare le manutenzioni periodiche del tratto di litorale in prossimità del fosso Pilocco (a nord e a sud del canale di ingresso del ridosso de “Le cinque vele”) al fine di:

o evitare la formazione di salienti eccessivi ed eventuali tomboli a tergo delle scogliere, che rallentino/impediscano il regolare trasporto dei sedimenti


78

lungo-costa, favorendo così l’arretramento eccessivo dei tratti di costa sotto-flutto;

o evitare eccessivi accumuli di materiale di spiaggia a ridosso del suddetto canale nel tratto di litorale immediatamente a nord;

Il Comune di Porto Recanati dovrà effettuare le manutenzioni periodiche del tratto di litorale in prossimità della foce del fiume Potenza (zona transizione delle nuove scogliere) al fine di:

o evitare la formazione di salienti eccessivi ed eventuali tomboli a tergo delle scogliere, che rallentino/impediscano il regolare trasporto dei sedimenti lungo-costa, favorendo così l’arretramento eccessivo dei tratti di costa sotto-flutto.


79

11. VERIFICHE DI STABILITÀ

Le verifiche che seguono sono state effettuate con riferimento alle caratteristiche della mareggiata di progetto, determinata tramite ausilio dei dati riportati negli studi propedeutici al “Piano della Costa” della Regione Marche e con specifico riferimento alla fase di esercizio delle opere (Trp= 70 anni; danno incipiente). L’altezza d’onda ai piedi delle scogliere, conseguente ai fenomeni correlati alla propagazione, è stata ricavata mediante l’uso di specifici moduli del software CEDAS. Pertanto, considerando l’onda al largo avente le seguenti caratteristiche:

Settore direzionale di provenienza

Altezza e periodo (onda al largo)

Trp= 70 anni (Fase di esercizio - Opera flessibile - Danno incipiente)

Hs (m) Ts (s)

330° N – 75°N 6.8 8.8

e quella sottocosta:

Settore direzionale di provenienza

Altezza e periodo (onda sottocosta ad h=15 m)

Trp= 70 anni (Fase di esercizio - Opera flessibile - Danno incipiente)

HAFS (m) Ts(s)=5.92* HAFS0.21 Dir.

60°N 5.02 8.31 63°N

si ottengono, in primo luogo, i parametri caratteristici del frangimento di seguito riportati:

Hb = Altezza onda al frangimento = 6.06 m db = Profondità fondale al frangimento = 7.68 m


80

h = Profondità fondale al piede dell’opera = 5.00 m (6.10 m, considerando un sopralzo di marea pari a 1.10 m). Poiché db > h si desume che le scogliere sono poste nella zona dei frangenti. I valori caratteristici dell’onda di progetto al piede dell’opera (determinati sia in presenza che in assenza del sopralzo di marea) risultano, poi, essere i seguenti:

Hi = Hs = Altezza onda incidente al piede dell’opera (assenza di sopralzo) = 2.70 m

Hi = Hs = Altezza onda incidente al piede dell’opera (presenza di sopralzo) = 3.20 m Le formule di stabilità per mantellate in massi naturali, proposte da Hudson (più conservativa) e da Van der Meer, implementate nel software “Breakwat 3.0”, prodotto dall’Istituto di Ricerca WL/Delft Hydraulics, mostrano che, per le scogliere in argomento, aventi la seguente sezione tipo:


81

è adeguato l’uso dei massi naturali di terza categoria (3.00 t < P < 7.00t) per la formazione della mantellata. Si riportano, di seguito, i rispettivi tabulati di calcolo. A1) Structure type 1. Rubble mound structure, 1.1 Conventional breakwater Response factor 2. Structural response, 2.1 Rock armour Formula Hudson Output parameter (M50) 50% Armour mass INPUT (cot([alpha])) Slope angle 2 ([rho]a) Armour density 2600 kg/mc ([rho]w) Water density 1025 kg/mc (KD) Stability coefficient: KD: 1.2 (sezione corrente) KD: 1.1(sezione testata) ([alpha]Hs) Wave height factor 1 (Hs) Significant wave height: Hs: 2.7 m (assenza sopralzo) Hs: 3.2 m (presenza sopralzo) (%D) Percent damage 15 OUTPUT (M50) 50% Armour mass: KD M50(Hs = 2.7) M50(Hs = 3.2) 1.2 3401.26 kg 5662.37 kg 1.1 3710.46 kg 6177.13 kg (Dn50) Nominal rock size: KD Dn50(Hs = 2.7) Dn50(Hs = 3.2) 1.2 1.09 m 1.30 m 1.1 1.13 m 1.33 m (Hs/[delta]Dn50) Stability number: KD Hs/[delta]Dn50(Hs = 2.7) Hs/[delta]Dn50(Hs = 3.2) 1.2 1.61 1.61


82

1.1 1.56 1.56 A2) Structure type 1. Rubble mound structure, 1.1 Conventional breakwater Response factor 2. Structural response, 2.1 Rock armour Formula Van der Meer Output parameter (M50) 50% Armour mass INPUT (cot([alpha])) Slope angle 2 (P) Notional Permeability factor 0.5 ([rho]a) Armour density 2600 kg/mc ([rho]w) Water density 1025 kg/mc (N) Number of incident waves 7500 (Tm) Mean wave period 8.31s (H2%/Hs) Wave height ratio 1.2 (Hs) Significant wave height: Hs: 2.7 m (assenza sopralzo) Hs: 3.2 m (presenza sopralzo) (S) Damage level 2 OUTPUT (M50) 50% Armour mass: Hs M50 2.7 2844.54 kg 3.2 4168.99 kg (Dn50) Nominal rock size: Hs Dn50 2.7 1.03 m 3.2 1.17 m (Hs/[delta]Dn50) Stability number: Hs Hs/[delta]Dn50 2.7 1.71 3.2 1.78


83

12. VALUTAZIONE DELL’ALTEZZA DI RISALITA DELL’ONDA (RUN-UP), DELL’ENTITÀ DELLA TRACIMAZIONE (OVERTOPPING) E DELL’ALTEZZA D’ONDA TRASMESSA A TERGO (TRANSMISSION).

B1) Run-up Il calcolo della risalita ondosa (Ru2%) lungo il paramento della scogliera in questione è stato effettuato applicando la formula di Van Gent:

1,00%2 Smfu cHR per S,-1 < p

1,210%2 Smfu ccHR per S,-1 p

in cui:

2

0,10

1,

2

cot1

mm

rep

s

gTH

essendo cot rep (pendenza rappresentativa della scarpata) pari a:

1cotcot Srep se dh < -2Hm0

2cotcot Srep se dh > 2Hm0

0

21

4cot

m

repH

BLL se -2Hm0 dh

2Hm0

e

101 cot2 Shm dHL

20 cot22 Shm dHL

Hm0 = altezza d’onda significativa al piede della struttura Tm-1,0 = periodo d’onda spettrale (Tp = 1.1 Tm-1,0)

cot(S1) = pendenza scarpata inferiore

cot(S2) = pendenza scarpata superiore B = larghezza berma di scarpata (se presente) dh = profondità della berma rispetto al l.m.m. (se presente)

f = fattore di riduzione per rugosità

35.10 c e 70.41 c (valori raccomandati)

015.0 ccp e 0

2

12 25.0 ccc .

Il fattore di riduzione per attacco obliquo dell’onda è dato da:

0022.01 per 800

800022.01 per 9080

essendo = angolo di incidenza dell’onda rispetto alla struttura


84

Il periodo spettrale associato alle onde più gravose, aventi altezza al piede dell’opera Hs = Hm0 = 2.70 m (3.20 m, in presenza di sopralzo) e periodo significativo Ts = 8.31 secondi, determinato a mezzo della relazione:

s

sp

m TTT

T

027.11.1

13.1

1.10,1

fornisce:

53.831.8027.1027.11.1

13.1

1.10,1

s

sp

m TTT

T s

Nell’ipotesi di onde incidenti ortogonalmente alla diga ( =0), considerando un fattore di

riduzione per rugosità pari a f = 0.40, si ricava:

Ru2% 3.71 m (4.26 m con sopralzo)

Si riporta il tabulato relativo ai calcoli succitati. Structure type 1. Rubble mound structure, 1.1 Conventional breakwater Response factor 1. Hydraulic response, 1.2 Runup Formula Runup - van Gent Output parameter (Rup2%) 2% Runup ht. above swl INPUT (Hm0) Spectral significant wave height: Hm0: 2.7 m (assenza sopralzo) Hm0: 3.2 m (presenza sopralzo) END_TABLE (Tm-10) Spectral period 8.53 s ([beta]) Wave angle 0° (cot([alpha]s1)) Cotangent of lower structure slope angle 2 (cot([alpha]s2)) Cotangent of upper structure slope angle 2 (B) Berm width 0.00 m (dh) Distance from SWL to berm 0.00 m ([gamma]f) Roughness reduction factor 0.40 (c0) Van Gent coefficient 1.35 (c1) Van Gent coefficient 4.70 OUTPUT (Rup2%) 2% Runup ht. above swl: Hm0 Rup2% 2.7 m 3.71 m 3.2 m 4.26 m (Rup2%/Hm0) Relative runup level: Hm0 Rup2%/Hm0 2.7 m 1.38 3.2 m 1.33


85

B2) Overtopping Se, come nel caso in esame, i livelli del run-up in condizioni estreme superano il livello della cresta, la struttura sarà soggetta ad overtopping. Applicando la formula (TAW):

Vfbm

c

b

repmH

R

gH

q

00

03

0

13.4exp

tan

067.0

in cui: q = tasso di overtopping medio per metro di lunghezza di diga Hm0 = altezza d’onda significativa al piede della struttura

2

0,10

0

2

cot1

mm

rep

gTH

Tm-1,0 = periodo d’onda spettrale

1cotcot Srep se dh < -2Hm0

2cotcot Srep se dh > 2Hm0

0

21

4cot

m

repH

BLL se -2Hm0 dh

2Hm0

101 cot2 Shm dHL

20 cot22 Shm dHL

cot(S1) = pendenza scarpata inferiore

cot(S2) = pendenza scarpata superiore B = larghezza berma di scarpata (se presente) dh = profondità della berma rispetto al l.m.m. (se presente) Rc = altezza della cresta (berma sommitale) rispetto al l.m.m.

b = fattore di riduzione per berma di scarpata = 1-rB(1-rdh)

berm

BL

Br ;

B

HHL

S

m

S

m

berm 2

0

1

0

tantan ;

x

dr h

dh cos5.05.0 x = Ru2%

se 000

%2

m

h

m

u

H

d

H

R ; x = 2Hm0 se 20

0

m

h

H

d

rdh = 1 se 0

%2

0 m

u

m

h

H

R

H

d

o 2

0

m

h

H

d

f = fattore di riduzione per rugosità fattore di riduzione per attacco obliquo dell’onda:

0022.01 per 800

800022.01 per 9080


86

essendo = angolo di incidenza dell’onda rispetto alla struttura

V = fattore di riduzione per muro verticale in sommità alla scarpata si ottiene, per altezza di cresta (Rc) pari a 1.50 m, un valore medio di overtopping pari a circa 114,00 l/s/m (242,00 l/s/m in presenza di sopralzo). Si veda, al riguardo, il seguente tabulato di calcolo. Structure type 1. Rubble mound structure, 1.1 Conventional breakwater Response factor 1. Hydraulic response, 1.3 Overtopping Formula TAW- overtopping Output parameter (q) Mean overtopping rate INPUT (Hm0) Spectral significant wave height: Hm0: 2.7 m (assenza sopralzo) Hm0: 3.2 m (presenza sopralzo) (Tm-10) Spectral period 8.53 s (Rc) Crest freeboard 1.50 m (N) Number of incident waves 7500 ([beta]) Wave angle 0° (cot([alpha]s1)) Cotangent of lower structure slope angle 2 (cot([alpha]s2)) Cotangent of upper structure slope angle 2 (B) Berm width 0.00 m (dh) Distance from SWL to berm 0.00 m ([gamma]f) Roughness reduction factor 0.40 ([gamma]vw) Crown wall reduction factor 1 (P) Exceedance probability 2 OUTPUT (q) Mean overtopping rate: Hm0 q 2.7 m 113.91 l/s/m 3.2 m 242.11 l/s/m (Vmax) Max. overtopping volume per wave, per m: Hm0 Vmax 2.7 m 26123.88 mc/m 3.2 m 47882.18 mc/m (Vol) Overtopping volume per wave, per m: Hm0 Vol 2.7 m 8.589022 mc/m 3.2 m 15.30664 mc/m


87

B4) Onda trasmessa

Nelle condizioni più gravose l’overtopping è tale da permettere il riformarsi dell’onda a tergo dell’opera di difesa. L’entità di tale fenomeno è descritta dal coefficiente di trasmissione (Ct), definito come rapporto tra l’onda trasmessa e quella incidente. La formula di De Jong-D’Angremond fornisce al riguardo:

sct HRaC 4.0

dove

strps AHBa 0

31.05.0exp1

2

0 2cot0.1 pssp gTH

Hs = altezza d’onda incidente Tp = periodo d’onda di picco = 1.1 Tm-1,0 B = larghezza di cresta (berma sommitale) Rc = altezza della cresta rispetto al l.m.m.

cot s = pendenza della scarpata Astr = coefficiente dipendente dal tipo di struttura [0.64 (scarpate in roccia); 0.70 (scarpate in strati di gabbioni); 0.75 (scarpate in blocchi); 0.80 (diga impermeabile liscia o rivestimento in blocchi lisci impermeabili)]. Nel caso in esame calcolando il coefficiente di trasmissione (Ct) per larghezza di berma (Bc) pari a 3.00 metri, in corrispondenza di altezza di cresta (Rc) pari a 1.50 metri, si

ricava: Structure type 1. Rubble mound structure, 1.1 Conventional breakwater Response factor 1. Hydraulic response, 1.4 Transmission Formula de Jong-d'Angremond Output parameter (Ct) Transmission coefficient INPUT (Hs) Significant wave height: Hs: 2.7 m 3.2 END_TABLE (Tp) Peak wave period 9.40 s (cot([alpha]s) Structure slope angle 2 (Bc) Crest width 3.00 m (Rc) Crest freeboard 1.50 m (Astr) Structure type coefficient 0.64 OUTPUT (Ct) Transmission coefficient:


88

Hs Ct 2.7 m 0.2934829 3.2 m 0.3389655 (Hst) Transmitted wave height: Hs Hst 2.7 0 .79240 3.2 1.08469

Dall’esame dei risultati riguardanti la trasmissione dell’onda incidente appare che, in occasione delle mareggiate più gravose, la berma posta a quota di 1.50 metri dal l.m.m. determina un coefficiente di trasmissione pari a 0.29 (0.34 con sovralzo) e, quindi, onde trasmesse a tergo con altezze rispettivamente pari a 0.79 m (1.08 con sovralzo). Tali valori, unitamente a quelli medi di overtopping, appaiono compatibili con la funzione di difesa del litorale cui le scogliere da realizzare saranno destinate.


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13. BIBLIOGRAFIA

Ministero dei Lavori Pubblici, Consiglio Superiore (1994) – CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche, Gruppo Nazionale Difesa Catastrofi Idrogeologiche – “Istruzioni Tecniche per la progettazione delle dighe Marittime” – Pubbl. GNDCI n.1450.

Presidenza del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (1991) – “Istruzioni tecniche per la progettazione e la esecuzione di opere di protezione delle coste”

Regione Marche (2005) “Piano di Gestione Integrata delle Aree Costiere”, legge regionale 14 luglio 2004 n.15 – Deliberazione Amministrativa del Consiglio Regionale della Regione Marche n.169 del 2/2/2005.

Coastal and Hydraulics Laboratory - Engineer Research and Development Center Waterways Experiment Station (update 1 June 2006). “The Coastal Engineering Manual (CEM)”, Vicksburg, Mississippi, USA.

Engineer Research and Development Center (ERDC) and Coastal and Hydraulics Laboratory (CHL) (into a Cooperative Research and Development Agreement with Veri-Tech, Inc., Vicksburg, Mississippi, USA) “CEDAS Coastal Engineering Design and Analysis System”. CEDAS is a proprietary software product.

Andrew D. Short (1999). “Handbook of Beach and Shoreface morphodynamics”, John Wiley and Sons, LTD, West Sussex, England.

Dati della stazione meteo-marina “Cadsealand – Progetto europeo Interreg IIIB” della Regione Marche analizzati nella tesi di laurea svolta nell’anno accademico 2009/2010 da Francesca Ortenzio “ANALISI DELLE CORRENTI MARINE COSTIERE ALLA FOCE DEL FIUME POTENZA” nell’ambito del corso di laurea in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio nell’Unversità Politecnica delle Marche.

dipartimento per le infrastrutture, i sistemi informativi

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