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Eugenio FusignaniAssessore Ambiente e Sottosuolo
Francesco GiangrandiPresidente della Provincia
SETTORE AMBIENTE E SOTTOSUOLO
novembre 2008
1:80.000Data
Scala1
Tavola
Dirigente del Settore Ambiente e Sottosuolo: Dott. Stenio Naldi
Progettista: Dott. Geol. Carlo Del Grande - AMBIENTE TERRA Studio Associato
QUESTA TAVOLA è DI PROPRIETA' DELLA PROVINCIA DI RAVENNA ED è POSTA SOTTO LA TUTELA DELLA LEGGE; è PROIBITA LA RIPRODUZIONE ANCHE PARZIALE E LA CESSIONE A TERZI SENZA L'AUTORIZZAZIONE SCRITTA
PROGETTO ESECUTIVO
Ubicazione Centraline Tipo A e Tipo B
PROVINCIA DI RAVENNA
Sistema sperimentale di preallarme per il rischio di collasso arginale lungo l’asta dei Fiumi Uniti, del F. Montone, del F. Lamone
e del F. Savio quale misura non strutturale di difesa idraulica della città di Ravenna e delle località in provincia di Ravenna
1° Lotto
Dirigente del Settore Ambiente e Sottosuolo: Dott. Stenio Naldi R.U.P. : Dott. Stenio Naldi Progettista: Dott. Geol. Carlo Del Grande - AMBIENTE TERRA Studio Associato
Via Andreoli, 22 -40068 San Lazzaro di Savena (BO)
Importo dell’appalto 336.971,65€
RELAZIONE TECNICA E SPECIFICHE
Elaborato 03
SETTORE AMBIENTE E SUOLO
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Indice
1. Analisi dei sistemi di monitoraggio .........................................................................3 1.1 Descrizione dei piezometri disponibili e scelta della tipologia più idonea..............3
1.1.1 Misure indirette delle pressioni interstiziali .................................................6 1.1.2 Misure dirette delle pressioni interstiziali....................................................8 1.1.3 Principali caratteristiche che deve soddisfare il piezometro........................ 11 1.1.4 Considerazioni....................................................................................... 11 1.1.5 Specifiche tecniche di installazione e di esecuzione delle sondaggi a carotaggio continuo per realizzare i fori di installazione dei piezometri .................... 13
2. Descrizione dell’ubicazione dei piezometri e del sistema di monitoraggio. ................ 26 2.1 Ubicazione dei piezometri, delle centraline e disegni schematici delle opere. ..... 26
2.1.1 Rilevamento di sezioni trasversali di alveo fluviale ................................... 28 2.1.2 Descrizione delle opere. ........................................................................ 29
2.2 Sistemi di monitoraggio e trasmissione dati.................................................... 36 2.2.1 Centraline di tipo A................................................................................ 37 2.2.2 Centralina di tipo B................................................................................ 38 2.2.3 Centro Analisi e Archiviazione dati .......................................................... 38
3. Disciplinare degli elementi prestazionali del sistema con descrizione degli indirizzi per la predisposizione delle procedure, delle operazioni necessarie per la messa a punto del sistema di acquisizione dati e della individuazione delle soglie di rischio......................... 40
3.1 Applicazioni di modellistica numerica atta alla definizione di soglie di rischio in relazione alla problematica del sifonamento di rilevati arginali ................................... 42
3.1.1 Caratteristiche del modello per l’analisi dei dati ........................................ 43 3.1.2 Fasi dell'applicazione modellistica e individuazione delle soglie di rischio .... 44
3.2 Progetto dell'applicazione ............................................................................. 45 3.2.1 Inquadramento ambientale .................................................................... 45 3.2.2 Modello di filtrazione.............................................................................. 46 3.2.3 Modellazione fluviale.............................................................................. 47 3.2.4 Calcolo del fattore di sicurezza al sifonamento e definizione delle soglie di rischio 48 3.2.5 Valutazione in tempo reale del rischio di sifonamento arginale .................. 48
4. Indirizzi per la predisposizione del sistema di interfacciamento con la Protezione Civile per l’attivazione del sistema di allarme e di un sito internet per la consultazione in tempo reale. ....................................................................................................................... 50
4.1 Interfacciamento con la protezione civile ....................................................... 50 4.2 Il software di analisi e generazione allarmi e pubblicazione dati ....................... 50 4.3 Sistema di allarme ....................................................................................... 50 4.4 Consultazione in tempo reale dei dati ............................................................ 51
5. Valore tecnico ed estetico delle opere .................................................................. 51
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1. Analisi dei sistemi di monitoraggio
1.1 Descrizione dei piezometri disponibili e scelta della tipologia
più idonea.
I piezometri trovano largo impiego nell’ingegneria civile e nell’ingegneria delle fondazioni,
prevalentemente per il rilievo delle falde acquifere e delle quote piezometriche, o ancora
per la misura delle pressioni interstiziali in terreni saturi. La caratteristica principale che
distingue i vari tipi di piezometri è il volume di acqua necessario per ottenere la misura.
Più il volume è piccolo, più il piezometro è idoneo a misurare variazioni di pressione con
grande rapidità, ovvero in terreni poco permeabili.
In seguito a variazioni del livello di falda si ha un flusso d’acqua tra piezometro e terreno
fino al raggiungimento dell’equilibrio, che si ottiene quando il livello nel piezometro è
uguale a quello di falda, il tempo necessario per il raggiungimento dell’equilibrio è detto
tempo di risposta, e dipende principalmente dalla permeabilità del terreno e dalle
caratteristiche geometriche del piezometro. I piezometri a tubo fisso hanno tempi di
risposta molto maggiori di quelli a diaframma per il fatto che viene coinvolta in movimento
una quantità d’acqua molto maggiore. Vari autori hanno presentato metodi di stima del
tempo di risposta per i diversi piezometri; l’ordine di grandezza del tempo richiesto per
avere il 95% della risposta di vari tipi di piezometri, installati in terreni omogenei, può
essere ricavato, in funzione della permeabilità, da diagrammi come quelli riportati sotto e
disponibili nella letteratura scientifica.
L’importanza della durata del tempo di risposta dipende dallo scopo per cui si effettuano le
misure: se, ad es., si vuole determinare la pressione dell’acqua interstiziale in un terreno
in cui fluttuazioni di pressione non sono significative un piezometro a tubo fisso può andar
bene, se invece la pressione di falda è soggetta a variazioni giornaliere, e la conoscenza
del livello di falda è critica, si deve usare uno strumento con tempo di risposta molto
breve. Per abbreviare i tempi di risposta ridurre la possibilità di intasamenti, in seguito a
ripetuti flussi d’acqua in ingresso e uscita attraverso il filtro poroso, si può inserire un
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trasduttore di pressione, e sigillare il tubo fisso sopra di esso un involucro gonfiabile. Ciò
consente, ancora, di recuperare il trasduttore per ritararlo.
Teoricamente il 100% della risposta lo si ha solo dopo un tempo infinito: il 90% della
risposta è considerato adeguato a fini pratici, anche se esistono tabelle, espressioni e
grafici, come quello riportato sottostante, che danno i tempi di risposta relativi al 95%
della risposta.
Dalle espressioni di letteratura si nota che per avere tempi di risposta brevi occorre usare
tubi fissi di piccolo diametro e zone di filtro sabbioso di grandi dimensioni.
Pertanto il piezometro deve essere in grado di misurare variazioni della pressione
interstiziale nel tempo: u=u(t).
Considerando che il progetto riguarda un sistema di monitoraggio in tempo reale
finalizzato all’attivazione delle procedure di protezione civile, risulta importante ridurre al
minimo i tempi di risposta del sistema.
In definitiva, il “time lag” dipende principalmente dall’interazione tra le caratteristiche del
terreno e la tipologia del sistema di acquisizione delle pressioni interstiziali.
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Figura 1 – Piezometri: tempi di risposta.
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Figura 2 – Tempo di risposta
1.1.1 Misure indirette delle pressioni interstiziali
Per misurare le pressioni interstiziali, occorrerà procedere con l’installazione di un
piezometro:
Il piezometro a tubo aperto
Consiste in una colonna di tubi in PVC rigido o in metallo, fessurata ed eventualmente
rivestita di tessuto non tessuto nella parte in falda e cieca nel rimanente tratto.
L’automazione di questo tipo di piezometri avviene attraverso l’inserimento, all’interno
della verticale piezometrica, di un trasduttore elettrico di pressione, collegato alla
superficie mediante idoneo cavo.
Il piezometro risulta così schematizzato:
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• Tubo di plastica rigida, finestrata nel tratto di misura, all’interno di un foro di
sondaggio
• Diametro: D = 5 cm
• Impiego: terreni non stratificati con K ≥ 10-5 m/s
• Vantaggi: economici
• Inconvenienti:
o tempi di risposta lunghi
o occlusione delle fessure
I piezometri tipo Casagrande
Questi piezometri sono costituiti da un filtro cilindrico cavo, raccordato a due tubi ciechi
che lo collegano alla superficie; l’elemento filtrante viene normalmente posizionato entro
un foro di
sondaggio, alla profondità prestabilita.
In questo caso è possibile attrezzare il piezometro con un trasduttore di pressione solo se
uno dei due tubi che
collegano la superficie con l’elemento filtrante è di dimensioni maggiori.
Schematizzazione del Piezometro Casagrande
• Cella in materiale ceramico poroso ad elevata permeabilità, collegata a 1 o 2 tubi
(circa 1.5 cm di diametro)
• Impiego: terreni con K ≥ 10-8 m/s
• Vantaggi:
o tempi di risposta più brevi dei piezometri a tubo aperto
o installazioni multiple lungo una verticale
o possibilità di utilizzo per prove di permeabilità.
Piezometri Geonor e ad infissione con filtro protetto
Varianti del piezometro Casagrande (filtro poroso in bronzo, punta metallica che ne
consente la posa in opera con
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infissione diretta)
• Inconvenienti: addensamento del terreno in prossimità dello strumento
Piezometri autoperforanti
Dotati di dispositivo disgregatore che consente la rimozione del terreno nella fase di
avanzamento
• Vantaggi: eliminano gli inconvenienti dei piezometri Geonor
• Svantaggi:
o costi
o delicatezza delle operazioni di installazione.
Piezometri a circuito chiuso
Consentono la saturazione del circuito, con l’eliminazione di aria eventualmente presente
• Vantaggi:
o maggiore precisione delle misure effettuate
o misure di livelli piezometrici artesiani
• Svantaggi: costi.
1.1.2 Misure dirette delle pressioni interstiziali
Volendo, invece, misurare direttamente le pressioni interstiziali, occorrerà procedere con
l’installazione di un piezometro elettrico a diretto contatto con il terreno.
Celle piezometriche
Insieme di strumenti per i quali la misura avviene senza trasferimento di volumi di acqua
tra terreno e strumento di misura.
• Vantaggi:
o tempi di risposta estremamente brevi
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• Svantaggi:
o apparecchiature tecnologicamente più complesse
o costo (generalmente) superiore rispetto ai piezometri idraulici
Sulla base della modalità di funzionamento si distinguono
• Celle a filo vibrante, a “strain gauges” e a piezoelettriche
o cavità piezometrica in contatto con un diaframma che si deforma
o inflessione rilevata con un estensimetro collegato ad un ricevitore
o differenze nel segnale elettrico registrato dall’estensimetro (variazioni di
frequenza o resistenza)
• Celle pneumatiche
o misura del valore della pressione dell’aria necessaria ad impedire
deformazioni del diaframma contenuto nella cella.
Considerando il valore relativamente basso del coefficiente di permeabilità, la necessità di
eseguire un monitoraggio in tempo diretto, di registrare i dati, di potere predisporre
sistemi multibase di avere tempi di risposta brevi, le celle piezometriche risultano le più
idonee allo scopo.
Tra queste si dovranno escludere le celle pneumatiche in quanto pur avendo un maggiore
durate nel tempo, una relativa semplicità di utilizzo, una elevata velocità di risposta ed una
buona precisione (±0.2 m di carico idrostatico), hanno lo svantaggio di dover eseguire
misure quasi esclusivamente manuali e che la distanza massima tra sensori ed unità di
misura, per problemi pratici di eseguire la misura stessa, non può superare i 150 metri.
Inoltre, diversi autori, ne sconsigliano l’uso nel caso di osservazioni per lunghi periodi di
pressioni negative in terreni parzialmente saturi.
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Attualmente molti sistemi sono implementati celle elettriche piezoelettriche che presentano
il vantaggio di risposte molto rapide, anche se risultano sensibili alle variazioni di
temperatura e la taratura potrebbe cambiare nel tempo.
Considerando il caso in esame si evidenzia che la temperatura presenterà variazioni molto
piccole essendo i piezometri posizionati a profondità costante.
Per quanto riguarda la taratura, risulta ottimale installare piezometri con trasduttore
rimovibile, in modo da poterli ritarare nel tempo, ovvero in caso di necessità, spostarli in
altro punto.
Installazione con penetrometro Brevettato da Geo Misure, viene realizzato sia nella versione per infissione con penetrometro che nella versione per foro di sondaggio. In entrambi i casi un tubo piezometrico in PVC mette in comunicazione la cella piezometrica con la superficie, permettendo di inserire o estrarre il trasduttore di pressione consentendo il recupero per tarature, manutenzione o per essere riutilizzato. Nel caso di infissione con penetrometro, dopo la posa la batteria di aste viene estratta lasciando in opera il piezometro e il cavo elettrico che ne consente la lettura.
Il segnale elettrico fornito in superficie viene
misurato con una centralina di visualizzazione
portatile oppure con un sistema di
acquisizione dati.
Questo tipo di piezometro è particolarmente
adatto per monitoraggi di lunga durata con la
possibilità di eseguire delle tarature e
verifiche in qualsiasi momento.
La caratteristica del recupero si traduce
immediatamente in ottimizzazione nel
numero delle attrezzature con immediato
risparmio economico.
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1.1.3 Principali caratteristiche che deve soddisfare il piezometro.
1. misura di pressioni interstiziali;
2. tempi di risposta brevi, dell’ordine dei minuti;
3. misurazioni efficienti dei livelli piezometrici anche per permanenza in condizioni non
sature del terreno per tempi dell’ordine di anni;
4. possibilità di eseguire misure di verifica e calibrazione periodica dei sensori;
5. ridondanza delle misure (es. controllo manuale);
6. semplicità della manutenzione e resilienza del sistema di misura;
7. installazione con metodi economici.
1.1.4 Considerazioni
Considerando il valore relativamente basso del coefficiente di permeabilità, la necessità di
eseguire un monitoraggio in tempo diretto, di registrare i dati, di potere predisporre sistemi
multibase di avere tempi di risposta brevi, le celle piezometriche risultano le più idonee
allo scopo.
Tra queste si dovranno escludere le celle pneumatiche in quanto pur avendo un maggiore
durate nel tempo, una relativa semplicità di utilizzo, una elevata velocità di risposta ed una
buona precisione (±0.2 m di carico idrostatico), hanno lo svantaggio di dover eseguire
misure quasi esclusivamente manuali e che la distanza massima tra sensori ed unità di
misura, per problemi pratici di eseguire la misura stessa, non può superare i 150 metri.
Inoltre, diversi autori, ne sconsigliano l’uso nel caso di osservazioni per lunghi periodi di
pressioni negative in terreni parzialmente saturi.
Attualmente molti sistemi sono implementati celle elettriche piezoelettriche che presentano
il vantaggio di risposte molto rapide, anche se risultano sensibili alle variazioni di
temperatura e la taratura potrebbe cambiare nel tempo.
Considerando il caso in esame si evidenzia che la temperatura presenterà variazioni molto
piccole essendo i piezometri posizionati a profondità costante.
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Per quanto riguarda la taratura, risulta ottimale installare piezometri con trasduttore
rimovibile, in modo da poterli ritarare nel tempo, ovvero in caso di necessità, spostarli in
altro punto.
Scelta dei filtri
Per le misure realizzate in condizioni non sature, è necessario l’utilizzo di piezometri
elettrici provvisti di filtri ceramici (alto “air entry value”) preventivamente saturati, in grado
di mantenere la saturazione per tempi molto lunghi e conseguentemente di dare risposte
immediate per qualsiasi variazione di pressione, ovvero filtri con prestazioni medesime o
migliori.
Per terreni saturi, la scelta del filtro è influenzata dalla granulometria del terreno, in modo
da ridurre il fenomeno di occlusione dei pori del filtro.
Al fine di poter installare piezometri multibase, di controllare la natura dei terreni ed avere
successivi riscontri rispetto alle risposte dei piezometri, risulta più opportuno realizzare
sondaggi a carotaggio continuo con realizzazione della stratigrafica, di alcune prove in foro
di tipo Lefranc e con eventuali analisi geotencniche di laboratorio dove il direttore
dell’esecuzione del contratto lo ritenga più opportuno.
Considerando che si tratta di un progetto sperimentale, lungo alcune verticali risulterà
opportuno installare anche piezometri a tubo aperto, eventualmente più in profondità, al
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fine di valutare l’effettivo ritardo rispetto alle celle piezometriche. In questo modo sarà
possibile avere una sufficiente ridondanza dei dati e fare utili considerazioni su future
applicazioni.
Di seguito si forniscono le specifiche tecniche relativamente alle modalità di installazione
dei piezometri.
1.1.5 Specifiche tecniche di installazione e di esecuzione delle sondaggi a
carotaggio continuo per realizzare i fori di installazione dei piezometri
Nel caso specifico il sondaggio a carotaggio continuo ha lo scopo:
• realizzare la perforazione per installare i piezometro/i;
• verificare la litostratigrafia puntuale dei terreni attraversati per stabilire la quota
localmente più idonea di posizionamento della cella piezometrica;
• realizzare prove di permeabilità in foro per interpretare successivamente i dati delle
misure piezometriche;
• prelevare campioni semidisturbati, rimaneggiati, per analizzarne la granulometria e
correlare le successive misure piezometriche.
I dati raccolti con i sondaggi a carotaggio continuo saranno poi correlati alle prove
geognostiche già eseguite sugli argini da parte dell’Autorità dei Bacini Regionali
Romagnoli.
La profondità di installazione dei piezometri andrà individuata in fase di realizzazione del
sondaggio in base alla litostratigrafia puntuale dei terreni attraversati. Il piezometro dovrà
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essere installato all’interno di terreni permeabili (granulari) (vedi
Figura 3). La profondità massima di installazione della cella piezometrica non deve
superare circa i 12 m dal piano di riferimento della perforazione. Profondità superiori
dovranno essere valutate insieme con la D. L. . (vedi per le varie tipologie di installazione:
Figura 5; Figura 6; Figura 7, Figura 8, Figura 9)
Figura 3 – Sezione tipo con cella piezometrica.
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I sondaggi meccanici a carotaggio continuo sono caratterizzati dalle seguenti modalità
esecutive:
- carotaggio integrale e rappresentativo del terreno attraversato;
- prelievo di campioni di terreno ove possibile;
- determinazione del livello di una eventuale falda;
- attrezzatura per l’esecuzione di prove in sito;
- descrizione stratigrafica in chiave geologica e geotecnica;
- annotazioni di osservazioni atte alla caratterizzazione geotecnica del terreno.
Per i sondaggi dovranno essere impiegate attrezzature "a testa idraulica", con i seguenti
requisiti minimi:
a) velocità di rotazione variabile tra 0 e 300 giri/min;
b) coppia massima >=400 kgm;
c) corsa continua non inferiore a 150 cm;
d) spinta e tiro non inferiori a 3000 kg;
e) morsa idraulica per rivestimenti e/o aste;
f) argano e fune;
g) pompa in grado di raggiungere pressioni effettive di almeno 70 bar.
La pompa dovrà avere un circuito supplementare per il rabbocco del fluido a testa foro.
Nel cantiere dovranno essere presenti accessori e utensili necessari per l’esecuzione delle
indagini a norma di specifica.
Attrezzi di perforazione
Dovrà essere costituito da carotiere semplice, azionato a secco (senza fluido di
circolazione), mediante batterie di aste, munito di valvola a sfera e calice. Il diametro
nominale minimo dovrà essere maggiore di 100 mm e non superiore a 146 mm.
Il carotiere dovrà avere lunghezza max di 3 m, ma dovranno essere disponibili in cantiere:
carotieri da 1.5 m e carotieri da 0.6-0.8 m.
Per il carotaggio dei tratti costituiti da ciottoli o ghiaia pulite, si dovrà provvedere con un
cestello di ritenuta alla base.
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Per le manovre di pulizia dovranno essere disponibili in cantiere:
- utensile di perforazione a distruzione, da impiegarsi con fluido in circolazione, con fori
di fuoriuscita del fluido radiali rispetto alla verticale (45°-90°);
- campionatore a pareti grosse diam. nominale 100 mm, munito di cestello di ritenuta
alla base.
Il carotiere semplice e gli attrezzi di lavaggio con fori radiali possono essere impiegati
anche con il sistema "wire line" (manovra a fune ed ancoraggio alla batteria di
rivestimento), purché siano rispettate le percentuali di carotaggio richieste e la qualità del
carotaggio sia rappresentativa del terreno attraversato.
Nel caso di impiego di sistema "wire line", il carotiere deve sporgere adeguatamente dalla
scarpa tagliente del rivestimento in modo che il carotaggio avvenga in modo analogo a
quello azionato a secco.
Qualora l'abbondante circolazione di fluido necessario per installare il rivestimento del
sistema "wire line" arrecasse forti disturbi al terreno circostante con grave pregiudizio per i
successivi prelievi o prove in sito, si dovrà automaticamente abbandonare tale sistema ed
adottare quello tradizionale con batteria di aste.
Rivestimenti provvisori
Il rivestimento provvisorio si rende necessario nei casi in cui sussista il rischio di
franamento delle pareti del foro, da verificare in relazione alle caratteristiche del terreno di
perforazione.
Nel caso di utilizzo dei rivestimenti associati alla perforazione ad aste, essi saranno in
acciaio, con spessore del tubo compreso tra 8 e 10 mm, con diametro interno compreso
tra 107 e 160 mm e con lunghezza degli spezzoni compresa tra 150 e 200 cm.
Potranno utilizzarsi rivestimenti con diverse caratteristiche, in relazione al tipo di
attrezzatura di perforazione prescelta.
Strumenti di controllo e prova Devono far parte del corredo della sonda i seguenti strumenti:
- scandaglio a filo graduato, per misura della quota reale di fondo foro;
- sondina piezometrica elettrica;
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- penetrometro tascabile, fondo scala >=5 kg/cmq
- torvane, fondo scala >=1 kg(cmq.
Modalità di perforazione
La perforazione dovrà essere condotta in modo da minimizzare le variazioni di stato dei
terreni attraversati ed al fondo del foro.
Il carotaggio dovrà essere integrale e rappresentativo del terreno attraversato, con
percentuali di recupero di norma >=90%.
I carotieri saranno azionati ad aste; è ammesso, in alternativa, l’uso di sistemi “wire-line”
purché si ottenga la richiesta percentuale di carotaggio e non si producano dilavamenti e/o
rammollimenti del materiale, a giudizio del Direttore dell’esecuzione del contratto.
Qualora richiesto, il perforatore desisterà dall’uso di sistemi wire-line per proseguire con il
tradizionale sistema ad aste.
La perforazione sarà seguita da rivestimento provvisorio del foro solo in assenza di
autosostentamento delle pareti, con l’uso di fluido in circolazione.
La pressione del fluido sarà la minore possibile e controllata tramite manometro; il disturbo
arrecato al terreno deve essere contenuto nei limi minimi, fermando, se necessario, la
scarpa del rivestimento a 20-50 cm dal fondo foro (con l’esclusione del metodo wire-line).
Attenzione dovrà essere posta in tutte le fasi del sondaggio alla stabilità del fondo foro,
che dovrà essere assicurata con particolare attenzione in tutti quei casi in cui il terreno
necessiti di rivestimento provvisorio.
Il fluido di circolazione sarà costituito da acqua, aria compressa o altri prodotti proposti
dalla Ditta esecutrice da sottoporre ad approvazione da parte del Direttore dell’esecuzione
del contratto.
In ogni caso il fluido, oltre ad esercitare le funzioni di raffreddamento, asportazione detriti
ed eventuale sostentamento, deve essere in grado di non pregiudicare la qualità del
carotaggio ed evitare indesiderabili inquinamenti.
Rilievo stratigrafico
La stratigrafia dovrà essere compilata da geologo regolarmente iscritto all'albo
professionale.
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Sulla stratigrafia dovranno essere riportati tutti i dati utili alla individuazione della verticale
di indagine, del metodo e delle attrezzature utilizzate, la quota della falda, la percentuale di
carotaggio e tutte le notizie utili relative alla storia del carotaggio:
− date di perforazione;
− metodo di perforazione;
− attrezzatura impiegata;
− diametro di perforazione;
− diametro di rivestimento;
− fluido di circolazione (ed eventuali perdite);
− quota assoluta del punto di indagine;
− nominativo del compilatore;
− altri eventuali dati.
La descrizione stratigrafica di ogni strato individuerà i seguenti elementi:
− colore prevalente;
− percentuale di recupero;
− composizione granulometrica approssimata, con riferimento al seguente schema:
Denominazione Diametro dei grani
(mm)
Blocchi >200
Ciottoli 200 – 60
grossa 60 – 20
media 20 – 6.0 Ghiaia
fine 6.0 – 2.0
grossa 2.0 – 0.6
media 0.6 – 0.2
Terreni incoerenti
- granuli visibili a
occhio nudo; (di
dimensioni >0.06
mm) privi di
coesione se
essiccati Sabbia
fine 0.2 – 0.06
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Denominazione Diametro dei grani
(mm)
Limo
- il materiale si secca rapidamente e può
essere sbriciolato con le dita; i pezzi
essicati possiedono coesione ma
possono essere facilmente polverizzati
con le dita
0.06 – 0.002
Terre coesive
- granuli non visibili
a occhio nudo (di
dimensioni <0.06
mm)
Argilla
- il materiale è liscio al tatto e platico; può
essere ridotto in cilindretti con le dita
eventualmente con l’aggiunta di acqua;
si essica lentamente; si ritira
apprezzabilmente nell’essicarsi;
essiccato mostra delle fratture
< 0.002
Terre organiche Torba
- materiale fibroso organico di colore
scuro
Note alla classifica granulometrica:
Per l’identificazione di terreni composti da più frazioni si elenca per primo il nome del
costituente principale, seguito dal costituente secondario nella forma:
− preceduto dalla congiunzione “con” se rappresenta una percentuale compresa tra il 25
ed il 50%;
− seguito dal suffisso “oso” se rappresenta una percentuale compresa tra il 10 e il 25%;
− preceduto da “debolmente” e seguito dal suffisso “oso” se rappresenta una percentuale
compresa tra il 5 e il 10%.
• Consistenza dei terreni coesivi e semicoesivi, misurando la resistenza al penetrometro
tascabile sulla carota appena estratta e scortecciata, per mezzo di filo di acciaio, con
frequenza di una prova ogni 20-30 cm.
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Grado di consistenza
Definizione
Resistenza al
penetrometro tascabile
(kg/cmq)
Privo di consistenza >0.25
Poco consistente 0.25 - 0.50
Moderatamente consistente 0.50 - 1.00
Consistente 1.00 – 2.00
Molto consistente >2.00
• Valutazione delle caratteristiche di addensamento dei terreni granulari facendo
orientativamente riferimento alla seguente tabella:
Nspt Valutazione dello stato di addensamento
0 - 4 Sciolto
4 - 10 Poco addensato
10 - 30 Moderatamente addensato
30 - 50 Addensato
>50 Molto addensato
• Indicazioni sul grado di uniformità dei materiali granulari.
• Presenza di sostanza organica, riporti, fossili, residui, ecc.
Oltre alla registrazione della stratigrafia, il tecnico di cantiere annoterà sinteticamente,
nella documentazione provvisoria delle indagini, ogni notizia utile o interessante:
− velocità di avanzamento;
− perdite di fluido;
− rifluimenti di colonna
− manovre di campionamento o prova condotta a termine;
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− altre notizie utili agli scopi delle presenti indagini.
Rilievo della falda
Nel corso della perforazione sarà rilevato in forma sistematica il livello della falda nel foro.
Le misure saranno eseguite in particolare prima e dopo ogni interruzione del sondaggio,
con annotazione di quanto segue:
- livello acqua nel foro rispetto al p.c.;
- quota del fondo foro;
- quota della scarpa di rivestimento;
- data e ora della misura.
Tali annotazioni dovranno comparire nella documentazione definitiva a corredo delle
indagini.
Cassette catalogatrici
Le carote estratte nel corso della perforazione saranno sistemati in apposite cassette
catalogatrici, munite di scomparti divisori.
Ogni cassetta dovrà essere avvolta da un telo di plastica al fine di proteggere la carota,
ovvero dovranno utilizzarsi cassette in plastica o polistirolo.
Le carote dovranno essere scortecciate con filo di acciaio.
Sulle cassette dovranno essere indicati: identificazione del sondaggio, profondità in metri,
zona di prelievo dei campioni indisturbati e rimaneggiati, ecc..
Le cassette dovranno essere recapitate in apposito luogo indicato dall’Amministrazione
appaltante.
I campioni rimaneggiati, utili per le analisi di laboratorio geotecnica, selezionati
direttamente da carotaggio in cassetta catalogatrice dovranno essere imballati e sigillati in
appositi sacchetti di plastica o barattoli di plastica.
Nella scelta si avrà cura di eliminare le parti di campione alterate dall’azione del carotiere
(corteccia, parti “bruciate”, tratti dilavati, ecc.).
Sia sul campione che sull’idoneo contenitore verrà applicata un’etichetta in cui saranno
indicati in modo indelebile:
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− designazione del cantiere;
− designazione del sondaggio;
− numero del campione;
− profondità di prelievo (da/a);
− orientamento (alto/basso);
− data di prelievo.
Il numero del campione, il tipo di campionatore usato ed il metodo di prelievo devono
essere riportati sulla stratigrafia alla relativa quota; questi dati devono essere riportati
anche nel caso di prelievi non riusciti.
Fotografie a colori
Ogni cassetta catalogatrice sarà fotografata utilizzando film a colori ed avendo cura che le
quote ed i riferimenti siano leggibili anche nel fotogramma. Inoltre dovrà aversi una visione
chiara delle carote contenute; si consiglia una foto presa dall’alto e scattata da una
distanza non superiore a 2 m.
Ogni singola cassetta sarà fotografata non più tardi di 24 ore dal suo completamento.
Il negativo, una copia delle fotografie ed una copia digitale delle stesse verranno allegate
alla documentazione a corredo delle indagini geognostiche.
Prove di immissione (Lefranc)
Tale tipo di prova viene richiesta per la determinazione della permeabilità dei terreni a
fondo foro indipendentemente dalla sua posizione rispetto alla falda.
Per l’esecuzione delle prove puntuali i fori dovranno essere rivestiti fino alla quota di
prova.
Prima di iniziare la prova dovrà essere eseguita una accurata pulitura del fondo foro con
getto d’acqua pulita.
Le prove a di sopra del livello della falda dovranno essere effettuate sempre per
immissione di acqua, a carico costante od a carico variabile.
Per terreni sciolti o facilmente rifluibili, dopo avere effettuato il rivestimento di tutto il foro di
sondaggio e la pulitura del fondo foro, dovrà essere sistemato sul fondo stesso e per una
altezza non superiore a m 1,00 un filtro costituito da materiale a granulometria adatta.
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Su tale filtro verrà appoggiata la tubazione di prova metallica di diametro medio di 35-40
mm operando il contemporaneo sfilamento del tubo di rivestimento per una altezza pari
all’80% dell’altezza del filtro, Tra il tubo di rivestimento esterno ed il tubo di prova, al di
sopra del filtro, dovrà essere eseguito un tampone di materiale impermeabile.
Installazione dei piezometri nei fori di perforazione
Si consiglia sempre la stabilizzazione delle pareti con una tubazione di rivestimento
provvisoria, di diametro interno non inferiore a 85 mm, mentre è da evitare l’utilizzo di
fanghi. Per la stabilizzazione del fondo foro, in assenza di falde artesiane, si dovrà
mantenere il livello dell’acqua entro la perforazione un poco al di sopra del livello
piezometrico nel terreno. Tale accorgimento va adottato anche durante le diverse fasi
dell’installazione. Dovranno essere disponibili i seguenti materiali: scandaglio, palline di
bentonite, pestello e secchio d’acqua.
Eseguito il sondaggio, si proceda come segue:
1. stendere il cavo e riportare su di esso con nastro adesivo la lunghezza pari alla
profondità di posa partendo dalla membrana del sensore di pressione del
piezometro elettrico;
2. eseguire una misura di zero operando con la centralina come per una misura
normale tenendo il piezometro in aria senza nessuna pressione applicata, ed
annotare questo valore sul foglio di installazione;
3. se il filtro è fornito saturo, immergere in un secchio pieno di acqua pulita il
piezometro con filtro montato, per mantenere la saturazione dello stesso e della
camera idraulica dello strumento; se, invece, occorre saturare il filtro in cantiere,
porre molta cura nell’esecuzione di questa operazione, seguendo le istruzioni del
costruttore;
4. infilare lo strumento nel sacchetto di geotessuto, quindi riempire lo spazio tra
strumento e sacchetto con la sabbia e richiudere il sacchetto. Tutte le operazioni
vanno effettuate sempre sott' acqua. Inserire il sacchetto di geotessuto così
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predisposto in un sacchetto di plastica, e dopo averlo riempito d' acqua nel secchio,
nastrare il sacchetto di plastica sul cavo ;
5. verificare con lo scandaglio la quota del fondo foro;
6. lavare accuratamente il foro con acqua pulita;
7. eseguire una misura al piezometro prima dell’installazione, verificandone il corretto
funzionamento;
8. sollevare i rivestimenti di circa 70 cm per permettere la realizzazione di un letto di
sabbia sul fondo;
9. immettere della sabbia fine o ghiaietto (� max 0.5 cm) per un’altezza di circa 50 cm
dal fondo, controllando con lo scandaglio la quota raggiunta. Se il piezometro non è
previsto a fondo foro ma ad una quota intermedia, prima dell’immissione della
sabbia si riempia il tratto di sondaggio non utile con una miscela di acqua, cemento
e bentonite così composta: 100 litri di acqua, 50 Kg di cemento e 5 Kg di bentonite,
sigillandola infine con un tappo di bentonite;
10. controllare nuovamente la profondità del foro con lo scandaglio;
11. trasportandolo nel secchio, portare lo strumento a bocca tubo, estrarre il sacchetto
di plastica contenente lo strumento e porlo sulla testa dei tubi di rivestimento pieni
d' acqua, rompere quindi il sacchetto di plastica immergendo il piezometro nell'
acqua. Calare progressivamente il piezometro reggendolo per il cavo, fino a farlo
appoggiare sul letto di sabbia;
12. recuperare per circa 70 cm la tubazione di rivestimento;
13. proseguire con sabbia o ghiaietto il riempimento del foro di sondaggio, fino al
ricoprimento dello strumento per almeno 50 cm, controllando la quota raggiunta con
lo scandaglio;
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14. effettuare manualmente una lettura al piezometro per accertare il suo corretto
funzionamento;
15. recuperare per altri 100 cm circa i rivestimenti, assicurandosi di non trascinare lo
strumento con essi;
16. formare un sigillo ("tappo") impermeabile per mezzo di palline di bentonite, di
altezza pari a 100 cm circa. La bentonite va gettata in più riprese, realizzando ogni
volta spessori non superiori a 25-30 cm, compattando le palline con un pestello
cilindrico di dimensioni opportune tali da poterlo manovrare attorno al cavo.
Verificare con lo scandaglio la consistenza del tappo e la quota raggiunta;
17. completare il riempimento del foro utilizzando una miscela di acqua, cemento e
bentonite, recuperando progressivamente tutti i rivestimenti provvisori;
18. ultimare la posa installando in superficie un pannello di centralizzazione o, in
alternativa, un pozzetto di protezione del terminale del cavo. Dopo alcune ore dal
termine della posa è possibile iniziare le letture piezometriche. In presenza di uno
strato di terreno impermeabile, di sconfinamento superiore della falda in misura, è
opportuno che il sigillo sia ubicato all’altezza dello strato in modo da ripristinarne la
continuità.
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2. Descrizione dell’ubicazione dei piezometri e del
sistema di monitoraggio.
2.1 Ubicazione dei piezometri, delle centraline e disegni
schematici delle opere.
Figura 4 – Tavola A: Ubicazione Piezometri (esempio).
Il progetto prevede l’installazione di n° 37. Piezometri e di n° 15 centraline di tipo A
(2.1.2) per il controllo diretto degli strumenti. La posizione e il numero di strumenti è stata
scelta in accordo con i tecnici del Servizio Tecnico di Bacino (Ravenna) a seguito di un
sopralluogo congiunto. Le posizioni identificate corrispondono ad aree arginali in
corrispondenza di abitazioni oppure dove sono già stati registrati problemi di tenuta degli
argini stessi.
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L’ubicazione della strumentazione è riportata nelle tavole allegate: 2A, 2B, 2C e 2D in scala
1:5000.
Per ogni sezione è prevista una centralina che dovrà essere necessariamente installata alla
base dell’argine. I piezometri saranno installati sia alla base dell’argine che sulla sommità.
La tabella seguente riporta il nome e le caratteristiche degli strumenti installati in ogni
punto come indicato nelle Tavole.
Tabella 1 - Elenco piezometri e centraline di tipo A (sistema di coordinate UTM ED50 F32). nome tipo tipologia dello strumento sponda Coordinata Est Coordinata Nord
1 piezometro piezoelettrico sinistra 752555 49202471a centralina centralina sinistra 752553 49202592 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 753549 49206342a centralina centralina sinistra 753546 49206403a centralina centralina sinistra 753918 4920784 3 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 753914 49207914a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 754431 49210064 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 754435 49209995 piezometro piezoelettrico+ tubo aperto-piezo sinistra 754819 49211515a centralina centralina sinistra 754818 49211596 piezometro piezoelettrico+ tubo aperto-piezo sinistra 755034 49211466a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 755030 49211577 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 755578 49212347a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 755574 49212478 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 755906 49212918a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 755904 49213029 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 756237 49213409a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 756229 492136010 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 756580 492141010a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 756573 492143011 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo sinistra 757377 492151511a piezo_centralina piezoelettrico+centralina sinistra 757376 492152612 piezometro piezoelettrico sinistra 758818 492156512a centralina centralina sinistra 758818 492157613 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo destra 756062 492122113a piezo_centralina piezoelettrico+centralina destra 756064 492120314 piezometro piezoelettrico + tubo aperto-piezo destra 755738 492116514a piezo_centralina piezoelettrico destra 755742 492114515 piezometro piezoelettrico sinistra 760686 492109315a piezo_centralina piezoelettrico sinistra 760685 4921082
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legenda relativa alla colonna “tipologia dello strumento”: • Piezoelettrico: piezometro elettrico inserito nel foro di sondaggio e immerso nel terreno (cella
piezometrica); • Centralina: centralina tipo A • piezoelettrico + tubo aperto-piezo: : piezometro elettrico inserito nel foro di sondaggio e immerso nel
terreno e piezometro a tubo aperto con all’interno un sensore piezoelettrico. piezoelettrico+centralina: piezometro elettrico inserito nel foro di sondaggio e immerso nel terreno e
centralina tipo A.
In ogni singola posizione scelta vengono installati da uno a due piezometri a secondo delle
esigenze della situazione locale e una centralina di tipo A.
La Figura 5; Figura 6; Figura 7, Figura 8 e Figura 9 riportano lo schema tipo, sia in pianta
che in sezione, di come devono essere installati i piezometri e la centralina di tipo A.
Entrambe le strumentazioni vengono installate in aree arginali; attraverso il GIS costruito
per il progetto è possibile visualizzare le informazioni catastali relative alla posizione dei
piezometri .
Il punto di installazione singoli strumenti, indicata nelle sezioni tipo riportate do seguito,
risulta indicativa. In fase di installazione la posizione di ogni singolo strumento dovrà
essere avvallata dai tecnici del Servizio Tecnico di Bacino. In particolare dovrà essere
valutata con precisione la posizione dell’area di installazione degli strumenti: preferisce la
scelta di area demaniale o di rispetto e di transito, qualora di proprietà privata occorrerà
procedere con gli eventuali permessi.
2.1.1 Rilevamento di sezioni trasversali di alveo fluviale
Per una corretta definizione delle geometrie è necessario effettuare il rilievo topografico
delle sezioni dove non è già esistente. Analizzati i dati esistenti presso il STB Fiumi
Romagnoli, dovranno essere rilevate circa 10 sezioni la cui ubicazione sarà decisa in fase
esecutiva in accordo con il direttore dell’esecuzione del contratto.
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2.1.2 Descrizione delle opere.
Piezometro
I piezometri sono installati utilizzando una sonda a carotaggio continuo che raggiunge a
seconda dei casi la profondità, rispettivamente per argine e piede dell’argine, di circa 7 e 3
m dal piano campagna (con profondità massima di 12 m). La profondità può variare a
secondo della litologia e quindi della presenza di sabbie o argille e limi. La profondità
precisa va definita, in ultima analisi, in fase di esecuzione del sondaggio.
Dove è prevista (vedi Tab. 1), l’installazione del piezometro elettrico e del piezometro a
tubo aperto con all’interno un sensore piezoelettrico viene effettuata all’interno dello
stesso foro di sondaggio (N.B. i due sensori sono installati all’interno dello stesso foro di
sondaggio ma in due allestimenti separati).
L’estremità superiore del piezometro viene protetta da un pozzetto di cemento armato
interrato di 50 cm chiuso da un tombino carrabile in metallo chiudibile con apposita
serratura. La quota finale dell’opera corrisponde a quella del pc. e quindi non presenta
ostacoli per la manutenzione dell’argine.
Centralina di tipo A
Le centraline di tipo A sono installate all’interno di alloggiamenti stagni per
apparecchiature elettriche i quali a loro volta sono fissati ad un palo infisso nel terreno, di
circa 3 metri fuori terra, che serve anche da sostegno per il pannello fotovoltaico
opportunamente orientato e inclinato rispetto al sole.
All’interno del palo di sostegno, realizzato in ferro zincato, corrono i cavi di collegamento
con i sensori di pressione. Nel tratto dal palo al sensore il cavo è interrato (circa 15-20 cm
dal P.C.) e opportunamente protetto per non essere danneggiato.
Per garantire un’adeguata stabilità alla struttura il palo deve essere infisso nel terreno per
circa 2 m, in modo da non dovere utilizzare dei tiranti laterali che potrebbero diminuire lo
spazio di manovra sull’argine e per non creare danno al corpo arginale nell’effettuare scavi
al suo piede.
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Figura 5 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con solo il piezometro (cella piezometrica infissa nel terreno): al piede dell’argine (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia).
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Figura 6 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con due piezometri (cella piezometrica infissa nel terreno): uno al piede dell’argine e uno sulla sommità (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia).
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Figura 7 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con solo il piezometro (cella piezometrica infissa nel terreno): sulla sommità dell’argine (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia).
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Figura 8 - Sezione tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine con due piezometri (cella piezometrica infissa nel terreno e sensore piezometrico a tubo aperto): sulla sommità dell’argine utilizzando lo stesso foro di sondaggio (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine e della litostratigrafia. (N.B. i due sensori sono installati all’interno dello stesso foro di sondaggio ma in due allestimenti separati)
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Figura 9 - Pianta tipo dell'ubicazione della strumentazione sull'argine (le misure sono indicative e possono variare a secondo della effettiva dimensione dell’argine).
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Centralina di tipo B
La centralina B e relativo impianto di trasmissione-ricezione che collega via radio tutte
quelle di Tipo A, per le caratteristiche della stazione (2.2), è ubicata all’interno dei locali
del Servizio Tecnico Bacino Fiumi Romagnoli RER in Piazza Caduti per la Libertà n°9. I
locali sono quelli nei quali è già installata la strumentazione per l’acquisizione dei dati
idrologici e idraulici. La struttura risulta idonea in quanto già allestita per strumentazione
analoga.
Figura 10 - Tavola ubicazione centralina B (vedi tavola in A1)
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2.2 Sistemi di monitoraggio e trasmissione dati
Il sistema di acquisizione e trasmissione dati per il monitoraggio del livello piezometrico e
della pressione interstiziale all’interno dell’argine prevede che un microcontrollore
provveda a leggere il livello dell’acqua nei piezometri e che tale dato venga memorizzato
ed inviato al centro di analisi ed archiviazione e quindi confrontato con delle soglie
impostate precedentemente. Il sistema di monitoraggio, per la tipologia di opera in
oggetto ed il tipo di servizio che deve essere fornito, deve permettere una lettura dei dati
dei singoli sensori in tempo reale o comunque con intervalli di tempo molto di 15 minuti.
Lo schema di acquisizione e trasmissione dati è costituito da tante unità di lettura e prima
archiviazione dati (centraline di tipo A) quante sono le posizioni di misura lungo l’argine (le
posizioni di misura possono prevedere da 1 a 3 sensori) e da una unità di controllo e
trasmissione dei dati (centralina di tipo B) che funziona da nodo e collegamento con il
centro di analisi e archiviazione dati.
Il metodo scelto per la comunicazione delle informazioni prevede che il primo segmento
(centraline di tipo A - centralina di tipo B) utilizzi un sistema radio, mentre il secondo
segmento (centraline di tipo B - centro di analisi e archiviazione dati) sfrutti una linea dati
tipo ADSL. Il sistema radio dedicato viene preferito ad un sistema di comunicazione
tramite GSM (telefonia mobile) per motivi di costi di gestione per linee che devono essere
in attività 24 ore su 24. Per Quello che riguarda il secondo segmento invece si predilige
una comunicazione dati ADSL per un’adeguata gestione e stabilità del flusso delle
informazioni verso il centro di analisi e archiviazione dati. Viene scarta completamente la
possibilità di collegamenti via cavo tra le centraline di tipo A e centralina di tipo B per il
costo relativo alla distanza da coprire e per non danneggiare in alcun modo la struttura
dell’argine con lo scavo delle trincee per l’interramento dei cavi.
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Schema della struttura del sistema
2.2.1 Centraline di tipo A
Le centraline di tipo A sono posizionate in corrispondenza delle posizioni di misura e hanno
la funzione di leggere e effettuare una prima archiviazione del dato “grezzo” letto dal
sensore. L’unità, dotata di un microcomputer e di una memoria permanente, deve essere
alimentata con un sistema fotovoltaico munito di batteria tampone. Questo sistema di
alimentazione consente un funzionamento dell’unità sia durante le ore del giorno e della
notte; inoltre l’utilizzo del fotovoltaico evita la posa di cavi per l’alimentazione ed i relativi
scavi pel la posa facilitando così l’installazione in luoghi lontani dai punti di distribuzione di
corrente elettrica.
Ogni centralina di tipo A è dotata anche di un sistema radio-modem che le consente di
comunicare con la centralina di tipo B: Il tipo di comunicazione è bidirezionale in modo che
Centralina Tipo A Centralina Tipo A Centralina Tipo A
Centralina Tipo B
Centro Analisi e Archiviazione dati
Archiviazione Pubblicazione dati- Allarmi
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le singole centraline possano essere controllate e programmate da remoto in modo che la
loro manutenzione possa essere effettuata direttamente dal centro operativo (Centro
Analisi e Archiviazione dati). Il sistema radio è dotato di un’antenna di trasmissione
ricezione che viene montata nella parte sommitale del palo di sostegno.
2.2.2 Centralina di tipo B
La centralina di tipo B costituisce il nodo di raccolta e trasmissione dati tra le Centraline di
tipo A e il Centro Analisi e Archiviazione dati. La centralina di tipo B è costituita da un PC
che gestisce le comunicazioni radio e crea i database dei pacchetti dei dati relativi alle
misure sincrone Questa unità intermedia di collegamento viene posta all’interno di una
struttura di proprietà del Servizio Tecnico Bacino Fiumi Romagnoli RER. La Centralina di
tipo B, per garantire un perfetto funzionamento del sistema, viene alimentata con corrente
elettrica da rete e collegata alla rete dati (Internet) tramite una connessione ADSL (o altra
tipologia di connessione ad internet). Un’antenna fissata esternamente alla struttura
muraria, consente il collegamento radio multicanale con tutte le Centraline di tipo A,
mentre la connessione tramite ADSL permette la comunicazione con il Centro Analisi e
Archiviazione dati. Le connessioni sono attive 24 ore su 24.
Le caratteristiche e le regole per l’inserimento del Pc nella rate della Provincia di Ravenna
dovranno essere decise in accordo con il responsabile (o un suo incaricato) del Servizio
Reti, Risorse e Sistemi della Provincia di Ravenna.
2.2.3 Centro Analisi e Archiviazione dati
Il Centro Analisi e Archiviazione dati costituisce la parte finale del sistema di monitoraggio:
questa unità è costituita da un computer che si occupa dell’ acquisizione, dell’analisi, della
pubblicazione dei dati, della generazione degli allarmi e dell’archiviazione sia di tutti i dati
sia grezzi che elaborati. Questa parte del sistema viene ubicata all’interno dei locali della
Protezione Civile della Provincia di Ravenna.
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Caratteristiche Computer
I computer installati costituiscono unità di: ricezione, analisi, pubblicazione dati e
generazione degli allarmi. L’architettura e le caratteristiche tecniche sono quelle di un
server in grado di lavorare 24 ore su 24 senza interruzioni e quindi dotata di idonei sistemi
di controllo e mantenimento della temperatura oltre che di ripristino del sistema operativo.
Le caratteristiche generali dell’hardware prevedono, considerata la funzione di server per
entrambi i computer, un sistema RAID per garantire:
Performance e Sicurezza generando (in maniera trasparente) una informazione ridondata
(più copie, controlli di parità etc etc).
Le caratteristiche del software, che sarà creato per la gestione e l’analisi dei dati,
determineranno la configurazione hardware appropriata e quindi il tipo di processor,e la
ram ecc., la tipologia delle periferiche quali testiera, mouse, monitor e
lettori/masterizzatori di unità disco ottiche nonché il tipo di sistema operativo da utilizzare
(es. Windows, Linux ecc)
Principali funzioni dei software del sistema di monitoraggio
Centralina di tipo A:
- acquisizione dati dai sensori, prima archiviazione su memoria interna tampone;
Centralina di tipo B:
- scarico dati dalle centraline di tipo A tramite ponte radio multicanale e composizione
del database dei pacchetti dei dati relativi alle misure sincrone;
Computer
- scarico dei database dei pacchetti dei dati relativi alle misure sincrone e
composizione del database totale;
- analisi dei dati e controllo dell’eventuale superamento delle le soglie d’allarme
impostate;
- plottaggio e pubblicazione dei dati;
- archiviazione database dati “grezzi” e dati analizzati.
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La manutenzione
Prima parte del segmento (centraline di tipo A - centralina di tipo B).
Il costo del sistema di gestione via radio evita il lavoro ed i costi di scavo delle trincee per i
cavi, tuttavia è opportuno prevedere un sistema di servizio di manutenzione ordinaria
accurato ed efficiente. Anche il servizio di pronto intervento e di sostituzione materiali è
indispensabile per il buon funzionamento del sistema.
Seconda parte del segmento (centro di analisi e archiviazione dati)
La manutenzione dei due PC: Per un corretto funzionamento dei Server e della
Workstation si deve predisporre un contratto di manutenzione triennale on site
direttamente con il fornitore dell’hardware.
Manutenzione della rete di monitoraggio
Per garantire un buon funzionamento della strumentazione, deve essere predisposta una
manutenzione ordinaria sia per la parte hardware che per la parte software che preveda
una serie di controlli sia da remoto che diretta che si occupi di controllare i sensori, la
parte elettronica e anche lo stato delle strutture. La manutenzione ordinaria deve avere
una cadenza bimestrale.
I due controlli annuali dovranno avvenire secondo il seguente schema:
• verifica in remoto, dalla sede della ditta che si occupa della manutenzione, del
funzionamento del sistema;
• sopralluogo in sito e controllo visivo del sistema;
• riparazione di eventuali danni;
• nuova verifica in remoto del corretto funzionamento del sistema.
Almeno una volta all’anno dovrà essere eseguite le seguenti verifiche a campione, almeno
3 punti, delle centraline e dei piezometri con il seguente schema:
• verifica della centralina e dei piezometri con misure elettriche.
• Controllo della taratura del piezometro in sito o in laboratorio con apposita
strumentazione.
Pronto intervento
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Dovrà essere disponibile un Kit di pronto intervento, scorte pari al 10% dei pezzi installati,
per intervento di ripristino del sistema rapida, entro 24 ore dalla chiamata.
Collaudo
Il collaudo dovrà prevedere i seguenti controlli:
• Certificato di taratura del sensore piezometrico da parte della ditta fornitrice;
• Certificato di taratura del piezometro completamente montato, non anteriore a tre
mesi dalla data di installazione;
• Verifica con misure elettriche, in base alle specifiche tecniche di ogni tipologia di
strumento, delle centraline e di ciascun piezometro.
• Verifica a campione dei piezometri installati, almeno n. 3 scelti a discrezione della
D.L., da eseguirsi con controlli in sito, taratura con colonna d’acqua nota, o in
laboratorio con apposita strumentazione, a discrezione della D.L.
• Verifica nei siti in remoto del corretto funzionamento di tutto il sistema.
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3. Disciplinare degli elementi prestazionali del sistema
con descrizione degli indirizzi per la predisposizione
delle procedure, delle operazioni necessarie per la
messa a punto del sistema di acquisizione dati e della
individuazione delle soglie di rischio.
3.1 Applicazioni di modellistica numerica atta alla definizione di
soglie di rischio in relazione alla problematica del sifonamento
di rilevati arginali
Uno dei maggiori rischi di collasso a cui sono sottoposti i rilevati arginali è quello provocato
dal sifonamento. L'innalzamento dei livelli idrici in alveo, dovuti al passaggio della piena,
alimenta il moto di filtrazione attraverso il corpo arginale e la sua fondazione. Quando la
differenza tra il carico idraulico nel fiume e quello lato campagna non sia completamente
dissipata dalle forze di attrito tra liquido e matrice solida del terreno, possono svilupparsi
elevati gradienti idraulici a valle del rilevato, lungo il paramento o al piede del rilevato
stesso. Qualora la forza di trascinamento dovuta al gradiente idraulico del moto di
filtrazione superi il peso immerso del materiale sciolto che costituisce il corpo arginale, il
terreno può essere asportato dalla corrente sino a produrre il collasso dell'opera.
Un ruolo fondamentale è svolto pertanto dalla pendenza piezometrica, ovvero dalla linea di
imbibizione che si determina all’interno del corpo arginale relativamente al paramento
esterno (sifonamento lato campagna), nonché dalla velocità di decrescita dei livelli per
quanto concerne quello interno (sifonamento lato alveo fluviale).
Se tale pericolo un tempo in pratica sussisteva solamente in caso di piena, data la
sostanziale uguaglianza tra i livelli idrici usuali in alveo ed il piano campagna a tergo
dell'argine, oggi a causa degli effetti della subsidenza antropica lungo la fascia costiera
padana, il piano campagna si è abbassato in modo significativo, gli argini sono stati
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rialzati, gli alvei sono diventati pensili e, di conseguenza, la problematica del sifonamento
è cresciuta d'importanza anche in assenza di regimi fluviali estremi.
Condizioni particolarmente critiche si verificano in corrispondenza della sede di alvei
antichi, via via sottratti al fiume da insediamenti agricoli o da altre attività, dove la
maggiore conducibilità idraulica dei terreni di fondazione favorisce la filtrazione al piede
del corpo arginale.
3.1.1 Caratteristiche del modello per l’analisi dei dati
La verifica della sicurezza al sifonamento del corpo arginale richiede la conoscenza del
campo di moto in condizioni di saturazione totale e parziale che si instaura all'interno del
rilevato stesso e della fondazione.
Il modello che potrà essere applicato dovrà possedere i seguenti requisiti:
• risolvere l'equazione di flusso in un mezzo poroso a saturazione variabile (equazione di
Richards) in regime di moto non stazionario;
• utilizzare griglie non strutturate per la schematizzazione dei domini di calcolo che
garantiscono un'accurata rappresentazione delle geometrie di interesse (alveo fluviale,
corpo arginale, setti impermeabili eventualmente presenti, piano campagna,
litostratigrafia del terreno di fondazione):
• avere la possibilità di essere applicato sia in domini bidimensionali verticali (la verifica
usuale al sifonamento si esegue lungo una sezione verticale del rilevato ortogonale
alla direzione di flusso) che su modelli pienamente tridimensionali qualora le particolari
geometrie fluviali lo richiedano (ad esempio in corrispondenza meandri molto stretti o
in presenza di opere idrauliche particolari);
• garantire la simulazione di mezzi comunque eterogenei con diverse caratteristiche
idrauliche e meccaniche; la variabilità dovrà essere data per regioni o per elemento;
• utilizzare condizioni al contorno variabili nello spazio e nel tempo, inclusa l'interfaccia
saturo - non saturo;
• implementare specifici approcci numerici per la trattazione delle "seepage faces" (o
fontana sospesa) sui entrambi i paramenti del corpo arginale: formazione,
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ampliamento, scomparsa con conseguente variazione delle condizioni al contorno (da
Neumann a seepage face e viceversa, da Dirichlet a seepage face e viceversa):
• implementare le più note relazioni che descrivono le curve di risalita capillare (e.g.,
van Genuchten, Huyakorn, ecc).
• disporre di un articolato modulo di output dei risultati che da un lato permetta la
verifica dell'accuratezza della soluzione ottenuta (ad esempio la verifica del bilancio di
massa, la corretta soluzione dei sistemi lineari ecc.), dall'altro permetta la
visualizzazione dell'onda piezometrica all'interno del rilevato arginale e del calcolo dei
coefficienti di sicurezza al sifonamento.
3.1.2 Fasi dell'applicazione modellistica e individuazione delle soglie di rischio
L'applicazione modellistica sarà svolta su tre fasi distinte.
1. Calibrazione sulle misure di piezometria/pressione interstiziale. Verrà costruito il
modello per la sezione (o l'area) di interesse prendendo in considerazione tutte le
informazioni di carattere geometrico, strutturale, geotecnico, idro-geologico a
disposizione sull'opera e sui terreni di fondazione. Il modello verrà calibrato in
regime stazionario sulla base delle misure che il monitoraggio metterà via via a
disposizione.
2. Generazione di scenari e livelli di rischio sifonamento/collasso: una volta calibrato il
modello sarà applicato per eseguire una serie di simulazioni in relazione a diverse
tipologie di onda di piena (altezza al colmo, durata, volume e forma
dell'idrogramma) definibili dalle registrazioni a disposizione e/o dai risultati di
opportuni modelli fluviali di piena del corso d'acqua di interesse. I risultati saranno
interpretati in relazione al coeff. di sicurezza al sifonamento, permetteranno
l'individuazione di intervalli di rischio da potersi confrontare con i risultati in tempo
reale del monitoraggio dei livelli di falda e delle pressioni interstiziali nel corpo
arginale.
3. Applicazione in tempo reale: in occasione di eventi particolarmente intensi e di stati
di allerta particolari, il modello di filtrazione sarà applicato in fase previsionale al
fine di individuare con prontezza le situazioni critiche di saturazione delle
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arginature. Il modello di filtrazione potrà applicato in cascata ad un modello di
flusso in alveo ed i risultati previsionali ottenuti in termini di coeff. di sicurezza al
sifonamento saranno confrontati con le diverse soglie di rischio
3.2 Progetto dell'applicazione
La definizione delle soglie di rischio in relazione alla problematica del sifonamento arginale
e la verifica/previsione dello stato attuale o previsto in relazione alle soglie stesse
dovranno essere condotte attraverso le seguenti attività:
1. inquadramento idrologico, idraulico e geologico del tratto di corso d'acqua di
interesse; raccolta ed organizzazione dei dati conoscitivi ambientali.
2. raccolta ed analisi dei dati del monitoraggio in continuo dell'andamento spazio-
temporale della pressione interstiziale nel corpo arginale, della quota della falda e
del livello idrico nell'alveo fluviale;
3. sviluppo di un modello numerico di simulazione del flusso sotterraneo nel corpo
arginale;
4. definizione di soglie di rischio in relazione al sifonamento arginale;
5. valutazione in tempo reale del rischio di sifonamento arginare attraverso
l'interfacciamento modello di piena / modello di deflusso sotterraneo.
Alla luce di quanto riportato nei paragrafi precedenti, ciascuna attività dovrà essere
articolata come descritto nel seguito.
3.2.1 Inquadramento ambientale
Il primo passo, di fondamentale importanza, risulta la caratterizzazione idrologica, idraulica
e geologica del tratto di corso d'acqua di interesse, dei rilevati arginali e del sottosuolo
attorno ad esso che possano permettere la realizzazione dei modelli previsionali del
deflusso superficiale nel corso d'acqua e di quello sotterraneo attraverso il corpo arginale e
quindi in falda. Dovranno pertanto essere raccolte, omogeneizzate ed informatizzate
diverse tipologie di dato quali:
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• dati geometrici: sezioni dell'alveo e del corpo arginale nonché il piano quotato del
piano campagna circostante le sezioni arginali;
• dati geologici e litostratigrafici: prove in sito di tipo invasivo e non invasivo
(acquisizioni geofisiche) dovranno essere utilizzate per caratterizzare la successione
stratigrafica (geometrie e tipologia di sedimento) del corpo arginale e del sottosuolo
circostante lato fiume e lato campagna. La caratterizzazione del sottosuolo dovrà
estendersi quanto più possibile verso il corso d'acqua e per almeno alcune decine di
metri vero la campagna; la profondità dovrà essere almeno tale da superare l'alveo
inciso e, se possibile, estendersi anche al di sotto di esso;
• dati idrogeologici: saranno raccolti dati forniti da prove in sito o in laboratorio per
definire le proprietà idrogeologiche del corpo arginale e del sottosuolo circostante
(conducibilità idraulica, coefficiente di immagazzinamento elastico)
• dati idraulico-idrologici: lo sviluppo di un modello di deflusso nel corso d'acqua richiede
la raccolta di dati storici di precipitazione e livelli idrici che permettano la calibrazione
del modello e l'individuazione delle tipicità delle onde di piena (altezza al colmo,
durata, volume e forma dell'idrogramma) nel tratto del corso d'acqua studiato in
relazione alla problematica del sifonamento arginale. Dovranno essere censite e
caratterizzate le opere idrauliche che regolano il deflusso nel corso d'acqua e che
hanno un'influenza diretta sul tratto di studio.
3.2.2 Modello di filtrazione
Verrà sviluppato per ciascuna delle sezioni di monitoraggio delle pressioni di strato o per
tratti del corso d'acqua di particolare pericolosità/complessità un modello rispettivamente
bidimensionale o tridimensionale di filtrazione attraverso ed al di sotto del corpo arginale.
Le fasi dello sviluppo modellistico dovranno essere le seguenti:
1. costruzione del modello utilizzando ed integrando tutte le informazioni rese
disponibili dalla raccolta dati, verrà realizzato il modello statico del sottosuolo nelle
sezioni (e/o nei tratti fluviali) di interesse. Particolare cura dovrà essere rivolta alla
rappresentazione delle geometrie dell'alveo, del rilevato arginale, di eventuali
diaframmi presenti in esso, dell'andamento del piano campagna e della
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distribuzione delle diversi litotipi che costituiscono il sottosuolo ed il corpo arginale
stesso;
2. La griglia bi- o tri-dimensionale dovrà discretizzare con precisione le geometrie di
interesse e risultare particolarmente fine nell'area di maggiore interesse, ovvero il
corpo arginale, specificatamente lungo i paramenti di monte e di valle;
3. individuazione delle condizioni al contorno: sulla base delle informazioni idrologiche
ed idrauliche raccolte (e/o fornite dal modello di deflusso nel corso d'acqua)
dovranno essere individuate le opportune condizioni al contorno per le simulazioni
di filtrazione. Particolare attenzione dovrà essere presa nello switching delle
condizioni da Neuman a Dirichlet e quindi a seepage-face sul paramento dell'argine
lato fiume in modo da poter simulare con rigorosità le condizioni in cui si trova
l'argine durante il passaggio dell'idrogramma di piena;
4. calibrazione del modello di filtrazione: il modello di filtrazione utilizzato dovrà
possedere tutte le caratteristiche descritte nel paragrafo. Il modello dovrà essere
calibrato utilizzando i dati di livello e pressione interstiziale forniti dal monitoraggio.
Al termine della fase di calibrazione il modello dovrà essere in grado di riprodurre
accuratamente le pressioni misurate nel corpo arginale e i livelli di falda nella
campagna circostante. La calibrazione sarà condotta nei confronti della conducibilità
idraulica, del coefficiente di immagazzinamento e delle curve di risalita capillare;
5. il modello dovrà essere validato su un numero sufficiente di eventi di piena,
confrontando la risposta modellistica con i dati forniti dal monitoraggio.
3.2.3 Modellazione fluviale
Le caratteristiche dell’idrogramma di piena in corrispondenza al tratto del rilevato arginale
interessato dalla problematica di sifonamento saranno acquisite dal modello a flussi
deflussi installato presso gli uffici della Protezione Civile per la gestione in tempo reale
degli eventi di piena.
L'output del modello di deflusso fluviale, in particolare l'andamento temporale del livello
idrico, costituirà uno degli input al modello di filtrazione. Dovrà essere pertanto sviluppato
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un opportuno driver per la trasformazione dei risultati del modello superficiale nei file delle
condizioni al contorno variabili nel tempi in input al modello di filtrazione.
3.2.4 Calcolo del fattore di sicurezza al sifonamento e definizione delle soglie
di rischio
L'individuazione delle soglie di rischio di sifonamento verrà condotta per mezzo della
seguente procedura:
1. applicazione del modello di deflusso per diverse tipologie di eventi idrologici (tempo
di ritorno, ecc) con cui costruire una sorta di matrice degli idrogrammi di piena nel
tratto fluviale di interesse in relazione alle caratteristiche altezza la colmo, durata
della piena nel sua complesso e della fase di esaurimento;
2. applicazione del modello di filtrazione calibrato per la matrice degli eventi generata
al punto precedente;
3. calcolo del coefficiente di sicurezza al sifonamento del rilevato arginale (paramento
lato campagna e lato fluviale) per i diversi casi presi in considerazione;
individuazione della correlazione esistente tra coefficiente di sicurezza al
sifonamento e pressioni interstiziali/livello di falda;
4. individuazione di un numero opportuno di classi di rischio al sifonamento e
ripartizione degli eventi nelle diverse classi.
Sarà così disponibile uno strumento che, in relazione alla pressione interstiziale nel corpo
arginale e delle caratteristiche attese dell'evento di piena potrà restituire un grado di
allerta/preallarme in relazione al sifonamento arginale.
3.2.5 Valutazione in tempo reale del rischio di sifonamento arginale
Dovrà essere infine realizzato un interfacciamento/accoppiamento tra modello
idrodinamico dell’asta fluviale e il modello di filtrazione per la simulazione "in tempo reale"
del grado di rischio al sifonamento per eventi pluviometrici e di caratteristiche di pressione
interstiziale/livello di falda che appaiano particolarmente gravosi.
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In questi casi si dovrà prevedere l'applicazione specifica dapprima del modello di deflusso
in alveo e quindi di filtrazione sotterranea al fine di calcolare con un certo preavviso il
possibile rischio di sifonamento del rilevato arginale.
La successione
input modello di flusso in alveo → run del modello di deflusso in alveo → generazione del
risultato in termini di livelli idrometrici → generazione input modello di filtrazione → run
modello di filtrazione → calcolo del coeff. di sicurezza al sifonamento
dovrà essere automatizzata attraverso opportuni script e programmi di
supporto/interfacciamento sviluppati ad hoc.
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4. Indirizzi per la predisposizione del sistema di interfacciamento con la Protezione Civile per l’attivazione del sistema di allarme e di un sito internet per la consultazione in tempo reale.
4.1 Interfacciamento con la protezione civile
A seguito degli incontri svolti dalla Provincia con i rappresentanti della Protezione Civile
RER, dell’ARPA e S.T.B. è stato concordato di sviluppare un programma di collaborazione
in modo da utilizzare all’interno del “Sistema sperimentale di preallarme per il rischio di
collasso arginale lungo l’asta dei Fiumi Uniti” i dati derivati dal software installato presso la
Protezione Civile della Provincia di Ravenna per la gestione in tempo reale delle piene.
Per procedere secondo gli accordi le unità di analisi e archiviazione dati vengono ospitate
nei locali della Protezione Civile della Provincia di Ravenna.
4.2 Il software di analisi e generazione allarmi e pubblicazione
dati
Il software di analisi ha la funzione di decodificare i dati, controllare se sono superate le
soglie d’allarme impostate e di effettuare chiamate via rete GSM e via e-mail agli operatori
della protezione civile ed ad altri operatori preposti al controllo del territorio.
Oltre a controllare le soglie di allarme preallarme il software visualizza attraverso una
interfaccia grafica l’andamento dei valori misurati in ogni piezometro in modo da potere
avere il trend giornaliero e settimanale.
4.3 Sistema di allarme
Presso gli uffici preposti al controllo viene posto il sistema di analisi e controllo in tempo
reale (PC 1) che tramite impulsi sonori e visivi segnala i piezometri in eventuale allarme o
preallarme.
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4.4 Consultazione in tempo reale dei dati
Il programma di analisi e gestione dei dati si occupa inoltre di creare e aggiornare ad
intervalli di 30 min un sito web, accessibile solo mediante password da persone autorizzate
(ad esempio gli operatori della Protezione Civile), dal quale è possibile osservare
l’andamento dei dati misurati senza necessariamente essere di fronte al monitor nella sala
operativa nella quale sono collocati i PC 1 e 2. Il sito web non visualizza solamente i dati
relativi all’ultima giornata di misura ma mantiene i grafici relativi agli andamenti mensili
costruendo un archivio che rimane consultabile nel tempo.
5. Valore tecnico ed estetico delle opere La strumentazione da installare avrà caratteristiche di affidabilità e necessità di limitata
manutenzione, si predilige una struttura modulare per la componentistica elettronica e
sensoristica per facilitare le operazioni di manutenzione straordinaria e per prevedere
eventuali aggiornamenti. La strumentazione deve essere studiata per durare nel tempo e
prevedere anche la possibilità di utilizzo per altri scopi; ad esempio le centraline
potrebbero essere utilizzate per il collegamento ad altri sensori ambientali quali
temperatura, umidità, velocità del vento, pioggia e misura della radiazione solare.
Un altro aspetto importante è l’inserimento nel paesaggio delle opere da realizzarsi. Per
questo motivo è stato considerato il valore estetico delle opere “tecnologiche”, come
anche la tipologia dei materiali da utilizzare e la loro compatibilità ambientale e nei limiti
del possibile i colori e le forme.