Integrazione di misurazioni in sito e modelli numerici per la valutazione del comportamento degli argini delle casse di espansione per il controllo delle piene: il caso studio di Sant’Anna (Modena, Italia)
Le casse di espansione per il controllo delle piene sono comunemente utilizzate per mitigare gli eventi alluvionali, immagazzinando temporaneamente l’acqua delle piene e rilasciandola gradualmente, con una velocità controllata, per prevenire danni nell’area di invaso e a valle dell’opera. Per garantire la resilienza di queste strutture agli eventi alluvionali, è indispensabile prevedere un sistema di monitoraggio continuo attraverso l’utilizzo di piezometri e idrometri opportunamente disposti in prossimità delle strutture arginali e di sbarramento nell’area di invaso. Mediante l’integrazione di misurazioni in sito con i risultati di un modello numerico calibrato delle strutture costituenti le casse di espansione, è possibile identificare tempestivamente potenziali problemi e adottare misure adeguate a prevenirne il collasso e salvaguardarne l’integrità. Tuttavia, una delle sfide principali in questi approcci, che causano un grado di incertezza nei risultati e nelle analisi numeriche, è la difficoltà di assegnare parametri di input adeguati e la mancanza di una validazione su larga scala che tenga conto degli aspetti tridimensionali del problema. L’obiettivo di questo articolo è quello di applicare un approccio specifico a un esempio reale: la cassa di espansione per il controllo delle piene di Sant’Anna costruita sul fiume Panaro nel nord Italia (Modena). Lo studio riporta l’interpretazione di risultati derivanti da prove di laboratorio sui terreni, prove in sito e dati derivanti dal monitoraggio sul campo per definire e calibrare modelli numerici 2D di varie sezioni arginali strumentate collocate lungo il bacino della cassa di espansione. L’articolo presenta inoltre una valutazione delle prestazioni di una sezione del sistema arginale durante alcuni eventi alluvionali accaduti nel passato, mediante il confronto dei risultati delle simulazioni numeriche con le misurazioni effettive derivanti dal monitoraggio in sito.
Flood control reservoirs are commonly utilized to mitigate flood events by temporarily storing the flood water. This allows for a gradual release of water at a safe rate after the flooding subsides, preventing downstream damage. To guarantee the resilience of these structures against flood events, an ongoing monitoring system using piezometers and hydrometers is indispensable. By integrating field measurements with a calibrated numerical model, potential issues with the structures can be promptly identified and appropriate measures taken to prevent their collapse and safeguard their integrity. However, one of the key challenges that cause uncertainty and lack of confidence during numerical analysis is the difficulty of assigning adequate input parameters and the lack of full-scale validation. The objective of this paper is to apply a specific approach to a real-world example: the Sant’Anna Flood Control Reservoir constructed on the Panaro River in Northern Italy. The study includes laboratory experiments, in-site testing, and data gathered from field monitoring to establish and calibrate 2D numerical models of the instrumented section of the levee system that comprises the flood control reservoir. The paper also includes an evaluation of the performance of a section of the levee system during several past flood events, comparing the numerical results with actual measurements obtained from field monitoring.
Keywords: flood control reservoir, field monitoring, numerical model, transient coupled seepage.
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