ANALISI TEORICA E SPERIMENTALE DI UNA SISTEMAZIONE COSTIERA

2005/2006La protezione dei litorali risulta tutt'oggi uno dei problemi che maggiormente affligge le coste italiane ed internazionali. Un numero considerevole di coste dell'Unione Europea è in erosione a causa del notevole sviluppo antropico associato al crescente interesse turistico ed economico. Le problematiche inerenti i fenomeni di erosione e ripascimento risultano, spesso, di difficile individuazione e definizione, essendo fenomeni lenti e di cui si valuta, principalmente il valore medio annuo. Il presente lavoro si pone come obiettivo lo studio dei processi idrodinamici in presenza di litorali sabbiosi, con particolare riferimento ai fenomeni di shoaling dei fronti d'onda, al frangimento delle onde ed alla definizione della zona in cui esso avviene. Particolare attenzione viene posta, inoltre, ai fenomeni di dissipazione dell'energia del moto ondoso ed alle correnti che si generano conseguentemente agli attacchi ondosi presi in considerazione. In correlazione con tali fenomeni idrodinamici viene valutato il trasporto solido del materiale sabbioso, sia esso in sospensione, sia esso al fondo, considerato come causa predominante dell'arretramento della linea di riva e dell'instabilità del profilo di spiaggia. Nel lavoro in oggetto si presenta un elaborato in cui si analizza la geometria costiera del litorale di Marina di Massa, i cui dati, seppur parziali, sono stati messi a disposizione dalla Provincia di Massa Carrara - Settore Difesa del Suolo e Protezione Civile. Si opta per una modellazione fisica tridimensionale, a fondo mobile, riproducendo la zona d'interesse mediante l'analogia di Froude, in scala geometrica indistorta pari a 1 :30. Il modello è stato costruito presso il Laboratorio di Ricerca e Sperimentazione per la Difesa delle Coste (LIC) del Dipartimento di Ingegneria delle Acque e di Chimica del Politecnico di Bari e, grazie alla collaborazione con il Prof. Ing. Antonio Felice Petrillo, è stato possibile approfondire l'analisi dei fenomeni idrodinamici instaurantisi in tale contesto. In questa fase si sono sviluppati molteplici argomenti a partire dai fenomeni prettamente idrodinamici quali l'evoluzione dello spettro d'onda durante l'approccio a riva, il set - up, la stima del coefficiente di riflessione· della spiaggia, la stima delle correnti mediante apparecchiatura AD V (Acoustic Doppler Velocimeter) e mediante analisi degli spostamenti di un tracciante inserito nel modello. Viene effettuata una valutazione dei profili ortogonali e paralleli alla riva, con particolare riferimento ai fenomeni erosivi e ripascitivi che si evidenziano al termine delle prove. La modellazione sperimentale, in ultima analisi, ha confermato l'instabilità del profilo di spiaggia e l'erosione incipiente che caratterizza tale tratto di litorale soggetto agli attacchi ondosi simulati. Si evidenziano particolari fenomeni erosivi quali le rip - currents e l'arretramento della linea di riva, con materiale sabbioso fuoriuscente dalle zona protetta e "catturato" dalle correnti long- shore conseguenti al frangimento del moto ondoso di mareggiata. Stanti le notevoli dimensioni del modello realizzato si comprende come esso possa garantire, da un lato, elevata attendibilità dei risultati ottenuti in quanto poco influenzati dalle condizioni al contorno, e dall'altro come esso sia caratterizzato da notevoli difficoltà logistiche in fase di ipotesi e verifica di possibili interventi. Per questo motivo, considerata l'elevata attendibilità dei parametri dedotti dalla modellazione sperimentale, si opta per la costruzione di un modello numerico bidimensionale che possa garantire un confronto con i dati ottenuti dalla modellazione in laboratorio ed, allo stesso tempo, possa fornire una rapida valutazione delle interazioni conseguenti all'intervento preventivamente progettato per garantire stabilità al litorale. In collaborazione con il Prof. Ing. Michele Mossa della sede di Taranto del Politecnico di Bari si utilizza il software MIKE 21 per tale modellazione. La modellistica numerica bidimensionale, in particolar modo in ambito marittimo, richiede un'attenta fase di calibrazione dei parametri maggiormente significativi per garantire elevate attendibilità delle simulazioni effettuate. In fase di taratura viene effettuata un'analisi di sensitività alla variazione dei singoli parametri andando a confrontare i risultati, di volta in volta, con i dati derivanti dall'analisi sperimentale e optando per la simulazione che minimizza gli scarti tra i campi di moto dedotti secondo i due diversi approcci. Si pone particolare attenzione ai fenomeni di ricircolazione che si creano all'interno del dominio di calcolo ed ai fenomeni di rip- currents che si instaurano. A conferma della capacità di riproduzione dei fenomeni idrodinamici instaurantisi, si mettono in relazione le altezze d'onda significativa ed il valore di wave set- up riscontrati con i due diversi approcci, andando a verificare una buona corrispondenza del modello matematico ai dati sperimentali. Una volta validato tale strumento, si utilizza quest'ultimo per determinare il trasporto solido calcolato secondo la formulazione proposta da Bijker, che tiene in conto sia il trasporto solido in sospensione che il trasporto solido al fondo. I risultati ottenuti dalla modellazione del campo di moto, sia su larga scala che in particolare all'interno delle celle, sono congruenti a quanto evidenziato durante la fase di modellistica fisica tridimensionale. Il trasporto solido calcolato fornisce un dimensionamento di massima di quanto materiale si allontana dal litorale una volta uscito dalla zona protetta vicino a riva e trasportato principalmente verso Sud e verso acque più profonde. T al e modellazione sottolinea l'instabilità del litorale esaminato, denotando un evidente carattere erosivo. In ultimo viene analizzato un possibile intervento atto a mitigare il trasporto solido, consentendo una maggiore stabilità del profilo della spiaggia e, quindi, una durata superiore. Si evidenzia come il modello numerico riproduca con buona approssimazione i dati ottenuti dai campionamenti in laboratorio e come, viste le limitazioni fisiche e teoriche insite in entrambi gli approcci, l'accoppiamento di tali modellazioni per la definizione delle criticità erosive sia, al giorno d'oggi, uno dei metodi più affidabili. Il modello teorico costruito, una volta individuato il set di parametri che meglio risponde a quanto evidenziato in fase sperimentale, consente di sopperire alle carenze evidenziate per la modellistica fisica in termini di economicità e snellezza essendo, allo stesso tempo, strettamente legato ad esso e divenendo un utile supporto alla progettazione in ambito costiero.XIX Ciclo1977Versione digitalizzata della tesi di dottorato cartacea