Analisi numeriche delle condizioni di stabilità del sistema arginale di una cassa di espansione. Il caso del fiume Panaro (MO) = Numerical analysis of stability conditions of the embankments of an expansion basin. The case-study of the Panaro river (MO)

Uno dei temi attualmente più discussi parla del frequente verificarsi di eventi alluvionali catastrofici che stanno provocando danni ingenti al tessuto sociale ed economico nelle pianure italiane. Sono note diverse soluzioni ingegneristiche che permettono il controllo e l’attenuazione delle onde di piena che investono gli alvei fluviali italiani, ed una delle opere che rientrano in questa categoria è la cassa di espansione. Questa tipologia di opere ha il compito di immagazzinare temporaneamente grandi volumi d’acqua per poi rilasciarli gradualmente nello stesso corso d’acqua al fine di proteggere i centri abitati quando le abbondanti piogge causano un aumento del livello idrometrico che potrebbe mettere a rischio le aree limitrofe. L’argomento principale di questa tesi tratta della modellazione numerica agli elementi finiti del sistema arginale di una cassa d’espansione sul fiume Panaro, sito a San Cesareo sul Panaro (MO). In particolare, vengono analizzati gli effetti delle procedure di invaso e svaso della cassa, effettuate durante alcuni eventi di piena manifestatisi negli ultimi anni, sulle condizioni di stabilita dei rilevati arginali che perimetrano il bacino di espansione. Tramite l’ausilio del software agli elementi finiti RS2 (Rocscience), sono state condotte delle analisi tenso-deformative in campo bidimensionale considerando condizioni accoppiate di comportamento meccanico e idraulico dei materiali costituenti i corpi arginali, sia in regime stazionario che transitorio, in modo da determinare il regime delle pressioni neutre all’interno dei corpi arginali e nei terreni di fondazione. Pertanto, il documento di tesi si sviluppa inizialmente introducendo le generalità riguardanti le casse di espansione e i relativi criteri di progettazione, affrontando il tema della difesa dalle piene e del rischio idraulico connesso; successivamente, nel terzo capitolo, si trattano le arginature fluviali, i loro metodi costruttivi e i meccanismi di collasso caratteristici di queste opere, mentre nel quarto capitolo vengono introdotti i principi matematici che descrivono i moti di filtrazione all’interno dei mezzi porosi. Nel quinto capitolo viene esposto il caso studio affrontato in questa tesi, ovvero la cassa di espansione sul fiume Panaro, dai manufatti che compongono l’opera all’inquadramento geologico, geotecnico e idraulico dell’area in cui è ubicata. Il sesto capitolo tratta il tema delle analisi di stabilità, illustrando il metodo agli elementi finiti e il codice di calcolo utilizzato. Infine, gli ultimi capitoli sono dedicati alla modellazione numerica delle sezioni arginali costituenti la cassa, e illustrano le modalità di simulazione delle analisi, i risultati delle simulazioni e le relative conclusioni. L’obiettivo di questa tesi riguarda lo studio e l’analisi delle condizioni di stabilità delle sezioni arginali maestre in destra e sinistra idraulica e della sezione arginale della cassa sussidiaria, simulata sulla base dei dati strumentali monitorati durante l’evento di piena storica in dicembre 2020. I risultati di tali analisi hanno dimostrato numericamente come il sistema arginale è stato in grado di resistere alle condizioni critiche verificatesi durante l’evento, con dei fattori di sicurezza che rientrano nei limiti richiesti da normativa.