Icaro, il modello idrodinamico

Il progetto Icaro 2, al contrario del suo predecessore Icaro 1, conteneva anche una linea di ricerca di modellistica numerica. Lo scopo finale di questo sottoprogetto era di costruire un modello di circolazione e sedimentazione per i canali che fosse anche uno strumento valido per la gestione degli interventi di scavo dei rii. Per poter realizzare questo modello, si era deciso di partire da un modello idrodinamico esistente, realizzato da un progetto coordinato dall’Unesco, e di procedere alle necessarie fasi di rielaborazione, aggiornamento e calibrazione.

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A causa della stretta comunicazione esistente tra la laguna e i rii, sono stati accoppiati due diversi modelli. Per la laguna è stato utilizzato Shyfem, un modello bidimensionale agli elementi finiti che permette di rappresentare con precisione zone con batimetria complessa, variando la dimensione e la forma degli elementi, ideato dall’Isdgm-Cnr nell’ambito del progetto dell’Unesco “Development of a Sediment Transport Model of the Inner Canals of Venice”.
Per la rete dei canali interni è stato utilizzato un modello bidimensionale (direzioni x-z) di tipo link-node le cui condizioni al contorno sono fornite da Shyfem. I valori del livello di marea, calcolati dal modello agli elementi finiti nei nodi geograficamente più vicini ai punti di contorno, sono stati imposti come forzanti al modello dei canali interni per tutta la durata della simulazione. Infatti, la circolazione dell’acqua nella rete interna è dovuta essenzialmente allo sfasamento che si crea durante la propagazione dell’onda di marea dal bordo meridionale a quello settentrionale della città. Si produce quindi un gradiente di livello intorno alla città che regola la circolazione nei rii interni.
Risolti alcuni problemi informatici che affliggevano il modello e ridisegnata la griglia utilizzando strumenti Gis e dati batimetrici rilevati da Insula, si è provveduto a rendere variabile la griglia del modello a seconda dei cantieri di Insula, a permettere l’utilizzo del coefficiente di Manning costante o variabile, a correggere i problemi di stabilità esistenti, a ideare un’interfaccia grafica di supporto al modello e a effettuare una serie di simulazioni relative ai dati del 2003. I dati di Icaro sono serviti in parte per calibrare il modello e in parte per validarlo.
Una volta messo a punto, il modello è stato utilizzato per simulare il comportamento della rete nel caso di ipotetiche chiusure di alcuni canali con casserature, al fine di consentire lo scavo dei sedimenti in assenza d’acqua. Questo tipo di simulazioni sono importanti ai fini gestionali, per garantire che il posizionamento delle casserature deciso da Insula modifichi il meno possibile la dinamica del sistema. In caso di chiusura di un canale la dinamica del sistema viene influenzata localmente, incidendo sulla velocità e direzione dei flussi. Fattore determinante non è il numero di rii che si chiudono, ma la loro localizzazione relativa. La chiusura “per insule” dà minori impatti rispetto a chiusure maggiormente distribuite sull’intera rete. L’esperienza di chi si confronta quotidianamente con questo sistema ha fatto sì che la progettazione dei lavori, oltre a ridurre i costi (si possono chiudere più rii assieme con meno casseri e spostandosi meno volte), sia in grado di ridurre anche l’impatto sul sistema stesso. Una volta terminate le operazioni di escavo e ristabilita la naturale morfologia del sistema, si nota come la velocità di corrente vari notevolmente all’aumentare del numero di rii scavati a fondo di progetto. Ovviamente l’escavo di un unico rio non dà risultati apprezzabili a livello globale, ma  si nota la differenza già con 50-100 rii scavati (su 505). Un aumento di velocità di corrente significa maggior circolazione e aerazione delle acque e dei fanghi di fondo.

Il modello è stato applicato anche per l’analisi del comportamento idrodinamico del Canal Grande. Le simulazioni hanno avuto lo scopo di valutare il movimento delle acque nelle differenti fasi di marea e di evidenziare le fasi nelle quali il flusso idrico inverte il verso in alcuni tratti del canale, anche valutando il ruolo dei canali minori. Uno studio necessario, a maggior ragione considerando l'importante ruolo rivestito dal Canal Grande nel determinare la circolazione idrica nella rete di canali cittadina e la sua sostanziale influenza sui movimenti delle correnti di marea nell’intero settore centro-occidentale.