La modellizzazione fisica di processi idrodinamici e fluviali
L’ingegneria idraulica – e in particolare quella fluviale – è una disciplina che si può definire ancora parzialmente di tipo empirico-sperimentale. Come molte delle scienze che si interfacciano con l’ambiente naturale, trova difficoltà a costringersi in relazioni matematiche e approcci analitici che permettono una descrizione esaustiva di questi fenomeni. Il modello fisico diventa, quindi, la risposta più completa alla comprensione di determinate situazioni e comportamenti che non possono essere modellati numericamente.
Nel 2019, in Ticino, è nato il Laboratorium 3D, realtà unica e eccezionale: si trova in uno stabile industriale a Biasca, e qui vengono realizzati i modelli in scala di situazioni idrauliche e fluviali che necessitano di uno studio approfondito, difficilmente realizzabile con tecniche di analisi ordinarie, quali i modelli numerici 1D, 2D o 3D.
Lo scopo principale è quello di operare nell’ambito di progetti di riqualifica e di gestione dei corsi d’acqua legati alla premunizione, alla rivitalizzazione e alla rinaturazione, simulando il comportamento del processo idrodinamico e fluviale, il trasporto solido o del materiale flottante, la migrazione ittica.
Uno degli ultimi progetti in cui il laboratorio ticinese è stato coinvolto è l’intervento italosvizzero sul fiume Tresa – un Progetto Interreg, presentato alla popolazione, dall’Ufficio cantonale dei corsi d’acqua del Canton Ticino e dall’agenzia Interregionale per il fiume Po, nel mese di gennaio 2022. Il fiume Tresa è un emissario del lago di Lugano che sfocia nel lago Maggiore attraversando, nei pressi di Ponte Tresa, il confine italosvizzero. Dal 2000, però, la valle che lo accoglie è minacciata da una frana in zona di Cremenaga (Cadegliano-Viconago, in provincia di Varese) che ha provocato diverse situazioni di rischio, anche alla viabilità adiacente.
Le autorità italiane e svizzere – allo scopo di mettere in sicurezza il territorio, sia dai pericoli naturali gravitativi sia dal rischio inondazione –, hanno messo in atto un piano operativo, che si articola su due fronti. Da un lato un monitoraggio continuo della frana, che permette di definire un protocollo di azione congiunto in caso di dissesto geologico. Dall’altro, un intervento di tipo idraulico volto alla riduzione dei fenomeni erosivi, l’innalzamento e la stabilizzazione dell’alveo, grazie alla realizzazione di due rampe dinamiche. Nello specifico, s’intende procedere con due opere di stabilizzazione dell’alveo tramite la posa, sul fondo, di materiale con granulometria molto ampia, dal fine al grossolano. Le rampe vengono realizzate con una pendenza superiore a quella desiderata. Sarà poi l’apporto dinamico del fiume, con la sua azione erosiva, a sistemare in maniera ottimale la sezione in modo da renderla stabile e adeguata al carico idraulico.
Poiché allo stato attuale dell’arte non si dispone di approcci empirici o analitici che permettano un dimensionamento affidabile di una rampa dinamica, si è deciso di realizzare le rampe in laboratorio, per studiare appunto le fasi realizzative e comportamentali della struttura fino al collasso: ciò per definirne il carico limite e offrire un valido supporto al modello numerico che simula i corridoi migratori per la fauna ittica. I risultati ottenuti hanno permesso, dunque, di strutturare un progetto concreto che potrà essere realizzato nei prossimi mesi. Il laboratorio, in questa occasione avrà un’ulteriore opportunità: ovvero testare, una volta realizzate le rampe, il modello in scala 1:1.
L’innalzamento del lago di Lugano è regolabile. Per questa ragione, è possibile generare, nel fiume Tresa – suo emissario – delle piene controllate che possono validare quanto testato in laboratorio. Si tratta di una possibilità scientifica unica, che permetterà di affinare la comprensione del comportamento delle rampe dinamiche, per poi applicare tali conoscenze ad analoghi progetti di riqualifica in futuro.
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