atlante delle opere di sistemazione di costiera - ARPA Lombardia

Cap. 3.3
Generalità
Modelli
matematici
Modelli
fisici
Modellazione
Per lo studio dei processi idrodinamici e della dinamica dei sedimenti vengono
utilizzati:
• Modelli
matematici
•
Modelli fisici
I modelli matematici descrivono i fenomeni attraverso equazioni che vengono
formulate in base ad opportune ipotesi risolte mediante l'uso di calcolatori. In tali
modelli la morfologia dell'area e le condizioni al contorno sono descritte mediante
adeguate schematizzazioni numeriche.
I modelli fisici si basano sulla riproduzione dei processi in laboratorio,
normalmente in scala ridotta, adottando opportuni criteri di similitudine. La scala
del modello condiziona l'accuratezza dei risultati.
I modelli matematici comunemente impiegati in campo idraulico-marittimo si
possono suddividere, a grandi linee, in modelli idrodinamici e modelli morfologici
I modelli idrodinamici ipotizzano che il fondale sia rigido, e si adottano allo scopo di
valutare le modificazioni del moto ondoso nella propagazione dal largo fino in
prossimità di un'opera costiera o della costa, da impiegare per la valutazione del
comportamento di opere di stabilizzazione o di ricostruzione di spiagge, o in
presenza di opere di protezione. Questi modelli sono in grado di tenere conto di
tutti i più importanti fenomeni quali rifrazione, diffrazione, riflessione e dissipazioni
per frangimento.
Sono inoltre disponibili modelli idrodinamici in grado di descrivere i campi di
velocità di masse idriche in movimento sotto l'azione del vento, della marea e delle
differenze di densità e temperatura. Tali modelli permettono inoltre di simulare le
caratteristiche di processi di dispersione all'interno di tali masse di elementi solidi o
fluidi presenti o rilasciati da effluenti nel corpo idrico.
Una immediata estensione dei modelli matematici idrodinamici sono i modelli
morfologici che, sulla base dei risultati dell'applicazione dei primi in termini di azioni
idrodinamiche sui sedimenti di fondo e delle caratteristiche fisiche di questi ultimi,
sono in grado di prevedere eventuali fenomeni di erosione dei fondali e del litorale
e quantificare il trasporto solido litoraneo.
L'analisi di fenomeni idrodinamici complessi che interessano piccole aree e sono
legati a caratteristiche morfologiche locali, può richiedere l'uso del modello fisico in
scala ridotta, che consente non solo di verificare l'attendibilità delle ipotesi di
calcolo e di introdurre modifiche migliorative, ma anche di evidenziare ed
osservare fenomeni che difficilmente si prestano alla schematizzazione
matematica.
La tipologia dei modelli fisici che vengono applicati varia a seconda del settore di
applicazione, sia esso relativo alle opere portuali o alle opere di protezione delle
coste e dei fondali.
Lo studio del comportamento delle strutture costituenti le opere portuali richiede
l'esecuzione di misure volte ad accertare la capacità delle opere stesse di
esercitare la loro funzione protettrice senza subire danneggiamenti provocati
dall'azione del mare. Per tali studi il fondale viene fissato rigidamente e la
batimetria costruita con calcestruzzo lisciato (modelli fisici a fondo fisso), al fine di
riprodurre correttamente i fenomeni di propagazione del moto ondoso incidente,
su modello bidimensionale o tridimensionale.
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