Analisi delle condizioni di stabilità degli argini e dei manufatti di sbarramento della cassa di espansione del fiume Panaro (MO) = Stability analysis of embankments and dam structures in the Panaro river detention basin (MO)

L’Italia è un paese a forte rischio idrogeologico a causa della sua morfologia e dei fattori antropici, come l’alta densità della popolazione e lo sviluppo urbanistico. Secondo la Direzione generale per la difesa del suolo del Ministero dell’Ambiente, dai dati raccolti con i Piani per l’Assetto Idrogeologico (PAI), l’81,6% dei comuni nel nostro paese ricade in aree a rischio alluvioni e frane. Il processo di alluvione è l'allagamento temporaneo manifestato lungo i corsi d’acqua e nelle aree circostanti, a seguito di esondazione e straripamento di fiumi, torrenti e laghi, causato da un evento meteorologico eccezionale. Può essere un evento catastrofico e devastante per il suo impatto sulle vite ed opere umane. Per mitigare e limitare gli effetti delle acque e della pioggia sul territorio, l’uomo è intervenuto con la costruzione di argini, dighe e canalizzazioni. Il lavoro di tesi si concentra sulla provincia modenese, storicamente soggetta ad eventi alluvionali dovuti ai due fiumi che l’attraversano, il Panaro ed il Secchia. A seguito di grandi esondazioni del fiume Panaro a fine anni ’70, si è costruita la cassa di espansione: un’opera idraulica, delimitata da un’arginatura e da manufatti idraulici di imbocco e sbocco, che viene realizzata per ridurre la portata di colmo di un’onda di piena tramite l’invaso del bacino. Nel corso della sua storia, dagli anni ’70 fino ai nostri giorni, la cassa di espansione del fiume Panaro, nel comune di San Cesario sul Panaro (MO), ha subito numerosi eventi di piena; alcuni di questi, tra cui l’ultimo evento del dicembre 2020 che ha raggiunto il livello di invaso massimo, sono stati registrati attraverso il sistema di monitoraggio installato sulle arginature e nell’alveo della cassa. Il presente elaborato ha avuto lo scopo di valutare le condizioni di stabilità dal punto di vista geotecnico ed idraulico degli argini che delimitano il bacino della cassa, oltreché dello sbarramento a valle dell’opera, durante una fase del collaudo eseguita nel maggio del 2021. A tale fine sono state eseguite analisi numeriche FEM in campo bidimensionale con il software RS2 (Rocscience), per simulare le condizioni di invaso e svaso del bacino di laminazione e degli effetti sugli argini maestri e sull’opera di sbarramento. In particolare, sono state analizzate nove sezioni, ubicate lungo gli argini maestri e secondario, ricostruite sulla base di una vasta campagna di indagini, prove in sito e laboratorio che hanno consentito la caratterizzazione idraulica e meccanica dei materiali dei corpi arginali e delle loro fondazioni. Per studiare la risposta meccanica e il comportamento idraulico delle sezioni sono state condotte delle analisi accoppiate simulando le fasi di invaso, stazionamento e svaso del collaudo sia considerando condizioni transitorie che stazionarie. I risultati ottenuti dalle analisi numeriche sono stati quindi confrontati con le misure piezometriche ed idrometriche ottenute dall’esteso sistema di monitoraggio. Le analisi numeriche hanno riguardato, inoltre, le condizioni di stabilità dell’opera di sbarramento posta a chiusura della cassa di espansione, con particolare riferimento ai moti di filtrazione che si instaurano al di sotto dell’opera e il possibile sollevamento della stessa per effetto delle sottospinte idrauliche che agiscono su di essa e sulla vasca di dissipazione posta a valle.