Il progetto, dal titolo "Drenaggio delle spiagge", è stato coordinato dal prof. A. F. Petrillo e ha visto la partecipazione oltre che dell’unità operativa di Bari (coordinata dal prof. L. Damiani), anche delle unitè operative dell’Università di Salerno (coordinata dal prof. E. Pugliese Caratelli) e di Cosenza (coordinata dal prof. P. Veltri). Hanno partecipano al progetto anche ricercatori spagnoli e danesi, 3 collaboratori esterni con contratto di lavoro autonomo e diversi laureandi del Politecnico di Bari e dell'Università della Calabria. Il Progetto, iniziato nel 2000, si è concluso nel 2005. I ricercatori hanno sviluppato la loro ricerca sperimentale su Modelli Fisici 3D e 2D realizzati allo scopo, presso il Laboratorio e su impianti pilota realizzati da Enti Locali sul litorale di Ostia (Roma) e Procida (Napoli).
Il progetto è stato supportato dal MIUR e dal Politecnico di Bari nell'ambito del programma: "Piani di Potenziamento della rete Scientifica e tecnologica: Piano Ambiente Terrestre (Cluster C11-B Prog. N. 9)". Il cofinanziamento del MIUR è stato di circa 250.000 €
Coordinatori
- Coordinatore Nazionale:
- Prof. Antonio Felice Petrillo (Politecnico di Bari)
- Coordinatori Locali:
- Prof. Leonardo Damiani (Politecnico di Bari)
- Prof. Eugenio Pugliese Carratelli (Università di Salerno)
- Prof. Paolo Veltri (Università di Cosenza)
- Tutor ministeriali:
- Prof. Giuseppe Cozzo (Università di Catania)
- Prof. Cinzia Santoro (Università di Catania)
Struttura generale del BDS
- Principio di funzionamento
- Stabilizzazione del sedimento sabbioso
- Abbassamento del livello della water table e riduzione del back-rush
- obbiettivi del Sistema di Drenaggio delle Spiagge
- Rallentamento dell'erosione della spiaggia emersa
- Avanzamento della linea di riva
Esperimenti in laboratorio
Gli esperimenti sono stati condotti nel canale presente presso il LIC su un profilo di spiaggia sabbiosa (pendenza 1:20; D50=0.18 mm; permeabilità tra 2.7*10-2 e 3.71*10-2 cm/s; velocità di caduta 2.6 cm/s) e 4 tubi di drenaggio (nella configurazione 2D), localizzati sotto il profilo di spiaggia emersa a differenti distanze dalla linea di riva (da 20 cm a 170 cm) e alla stessa profondità di circa 10 cm sotto il livello dell'acqua. Nella configurazione 3D è stato allocato un unico tubo alla distanza di 40 cm dalla linea di riva.
Modello fisico 2D
Dettagli di costruzione
I principali rilievi eseguiti durante i test sono stati:
- Rilievi Morfologici
- Rilievi del Flusso del drenaggio
- Rilievi del livello della water table
Stima del flusso del drenaggio
La valutazione del flusso è stata realizzata attraverso l'utilizzo di apparecchi elettronici per il segnale di acceso-spento della pompa, e di trasduttori di pressione, per la misurazione della variazione del livello all'interno del pozzo
Rilievo del livello della water table
Per valutare il livello della water table sono stati utilizzati misuratori del livello di saturazione e trasduttori di pressione, per la stima del livello dinamico, e prese di pressione e piezometri per la stima del livello statico.
Commenti ai risultati degli esperimenti
I dati sperimentali permettono di studiare la posizione della water table, sia in condizioni di spiaggia drenata che di spiaggia naturale. La crescita della spiaggia insatura, sotto condizioni drenate, è stata messa in relazione alla portata drenata, definendo così l'effetto idrodinamico del dreno. Uno dei primi dati di input per il sistema di drenaggio è la portata necessaria che deve essere drenata, definibile come funzione della permeabilità della spiaggia, della posizione del dreno e del moto ondoso.
I risultati sperimentali mostrano che, in condizioni di acqua ferma, la portata drenata è praticamente uguale qualsiasi sia il dreno utilizzato, mentre durante gli attacchi ondosi, essa cresce con il decrescere della distanza dreno - linea di riva. Se il dreno è allocata nella surf zone, la portata drenata è per lo più dipendente dalle condizioni del moto ondoso, viceversa, quando il dreno è allocato nella parte più interna della spiaggia emersa, la portata drenata non è affetta dall'intensità della mareggiata e si suppone dipenda dalla permeabilità e dalla profondità del dreno.
Gli esperimenti mostrano anche l'influenza del sistema di drenaggio sul livello di setup vicino la linea di riva, che consiste in una riduzione e uno spostamento verso il largo del suo valore massimo. Ulteriori studi sarebbero necessari per comprendere come la variazione del comportamento del set-up possa influenzare la circolazione idrodinamica nearshore.
Per quel che concerne gli effetti sulla morfologia della spiaggia, il BDS esaminato non mostra un effetto completamente soddisfacente sull'erosione della spiaggia, nonostante gli eccellenti risultati ottenuti durante il primo esperimento sul campo realizzato in Danimarca (Vesterby, 1988). Infatti, i dati sperimentali non mostrano significativi effetti sulla posizione della linea di riva, anche se è stato osservato un rallentamento dell'arretramento. Al contrario, è stato osservata una crescita del livello medio della spiaggia, nella zona più interna, durante la maggior parte dei test realizzati. Questa crescita è per lo più in relazione alla formazione di una berma simile a quella osservata in una spiaggia ghiaiosa dopo una intensa mareggiata.
Al fine di accrescere il volume dei sedimenti depositati sulla spiaggia durante gli esperimenti, la migliore posizione per il dreno è in prossimità del limite superiore del run-up.
Osservazioni sul campo
Sono state realizzate due installazioni per valutare l'effetto della presenza del BDS su spiagge sottoposte a fenomeni erosivi:
- Lido di Ostia (Roma)
- Località Caiolella, Procida (Napoli)
Lido di Ostia
Il lido di Ostia è stato scelto come impianto pilota per il forte arretramento della linea di riva che lo caratterizzava. Tale arretramento della spiaggia, circa 25 m in 5 anni (rilievi 1991-1996), fu causato da opere di irregimentazione del Tevere che ridussero l'apporto terrigeno. In passato furono realizzati differenti tentativi per arginare il fenomeno:
- Barriere frangiflutto
- Barriere soffolte e radenti
- Pennelli
- Sversamento sabbia (1999)
Il BDS è stato installato ed è entrato in esercizio nel febbraio del 2001.
Le immagini seguenti comparano la situazione precedente e successiva all'installazione (con BDS in funzione) in tre differenti sezioni:
Sezione 1: Nord Vecchia Pineta
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Sezione 2: Sud Vecchia Pineta
Sezione 3: Nuova Pineta
Alcuni commenti sull'installazione di Ostia:
- Avanzamento della linea di riva con il BDS in funzione
- Durante il periodo del test è stata osservata stabilità della spiaggia di fronte al BDS, mentre un trend erosivo caratterizzava le altre spiagge dell'area
- Frequenti interruzioni del sistema (rottura dei dreni, malfunzionamento delle pompe, etc.)
- Crescita del volume dei sedimenti sulla spiaggia
- Forte erosione quando il BDS era spento
Località Caiolella, Procida
La spiaggia di Procida in località Caiolella è stata scelta per gli intensi fenomeni di erosione della linea di riva che la caratterizzava.
Il BDS è stato installato ed è entrato in esercizio nei primi mesi del 2003.
Le immagini seguenti comparano la situazione precedente (Dicembre 2002) e successiva all'installazione (Aprile 2003), con BDS in funzione, per quattro differenti settori:
Settore 1
Settore 2
Settore 3
Settore 4
Alcuni commenti sull'installazione di Procida:
- Lieve avanzamento della linea di riva (circa 2.7 m)
- Crescita del volume dei sedimenti sulla spiaggia
- Il BDS non è efficiente quando sulla spiaggia sono presenti strutture riflettive
- Diverse rotture dei dreni, della stazione di pompaggio e della condotta di scarico
Conclusioni
I risultati ottenuti dallo studio confermano la validità del sistema di drenaggio come strumento capace di ridurre l'erosione delle spiagge e aumentare la deposizione di sedimenti sulla parte emersa. Questo effetto deve essere inserito all'interno di un programma di management della spiaggia, infatti il BDS non può sostituire le tradizionali barriere, ma potrebbe essere utilizzato con altri sistemi di protezione.Il BDS non influenza fortemente il trasporto sedimentario eccetto nella zona di nearshore, perciò gli effetti benefici si risentono in prossimità della spiaggia emersa e, soprattutto, nella zona di swash.
Allo scopo di accrescere l’efficenza del BDS è importante proseguire negli studi, per esempio,deve essere analizzato il design dell'altezza dell'onda in modo da poter scegliere la posizione migliore per i tubi di drenaggio. Il BDS non dovrebbe essere utilizzato se la spiaggia è fortemente erosa e nei casi di spiaggia a forte pendenza o con sedimenti molto fini.
I risultati completi dello studio permettono di estrarre i criteri di design per l'installazione del BDS.
References
- Damiani L., G. Ranieri, R. Rossetti (2003). Coastal protection with BMS: the first experience in Italy. Coastal Engineering IV - WIT press, 365-376.
- Veltri P., L. Damiani, G. Tomasicchio, F.D'Alessandro, A.F.Morosini (2004). Sulle modifiche della linea di falda in spiagge protette con tubi drenanti. XXIX Conv. Idraulica e Costruzioni Idrauliche Trento 7-10 settembre, 3: 831-838.
- Chiaia G., L. Damiani, G. Ranieri (2005). Experimental analysis of the water table of a beach equipped with a drainage system. XXXI IAHR Conf., Seoul 11-16 September, E12-4: 5919-5929.
- L. Damiani, A. F. Petrillo, E. Pugliese Caratelli, P. Veltri "Italian eperience on BDS: Ostia and Procida installations and guidelines (Abstract); Gold Coast, Australia, April 2007.
- Leonardo Damiani, Antonio F. Petrillo; "Experimental study on beach drainage effects (Abstract); Coastal Structures 2007 conference (CSt07); July 2-4, 2007, Venice, Italy.
