INFRASAFE consiste in soluzioni tecnologiche e know-how per il monitoraggio e la gestione delle infrastrutture idrauliche e dei rischi ad esse connessi quali i cedimenti strutturali dovuti a fatica per ripetute sollecitazioni e a erosioni che si sviluppano in ambiente fluviale durante la piena. Si tratta di (i) metodi video e idro-acustico per quantificare portata liquida, sedimenti trasportati in seno alla corrente e conseguenti variazioni morfologiche in ambiente fluviale, (ii) metodi per il monitoraggio strutturale tramite tecnologie MEMS e GNSS e (iii) delle caratteristiche di umidità e potenziale idrico dell’argine con sonde e tensiometri. La funzionalità di tali soluzioni è stata dimostrata fino al TRL5-6 tramite la realizzazione di stazioni prototipali e di campagne dimostrative focalizzandosi sui casi di studio del Fiume Secchia nei pressi del Ponte stradale Motta di Cavezzo (Modena) e del Po in corrispondenza dell’attraversamento ferroviario tra Revere e Ostiglia (Mantova).

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Referenti
Massimo Guerrero
Area di specializzazione
Edilizia e Costruzioni
Keyword
Infrastrutture
Sicurezza
Vulnerabilità
Monitoraggio
Ponte Ferroviario tra Revere e Ostiglia: implementazione della stazione di video monitoraggio delle linee di riva del fiume Po in corrispondenza dell’isola Boschina – Ostiglia, Mantova
Descrizione prodotto

Al fine della stima dei flussi di sedime, un software interpreta gli ultrasuoni di ritorno (i.e., backscatter) dal volume liquido a profilatore Doppler. Tale stazione idro-acustica, quelle per il video-monitoraggio e il natante semi-autonomo sono soluzioni utili alla valutazione dell’interazione tra piena idraulica, morfologia fluviale e infrastruttura. Per quanto riguarda la struttura in elevazione, il sistema ad accelerometri MEMS ne consente la caratterizzazione dinamica ed in termini di resistenza a fatica. Questo è in grado di individuare eventuali alterazioni dovute alle sollecitazioni cicliche dei convogli ferroviari o causate dal sisma. Inoltre la stazione satellitare GNSS consente di monitorare in continuo i movimenti strutturali con precisioni nell’ordine di 1cm. Infine il sistema per il monitoraggio in sito delle caratteristiche di ritenzione di rilevati arginali è finalizzato alle analisi di stabilità in funzione del livello e della durata della piena idraulica. In tale ambito le soluzioni tecnologiche riguardano l’installazione di sonde che misurano umidità, temperatura e suzione del suolo. Tutto ciò è funzionale a fornire segnali di allarme per la messa in sicurezza immediata o l’esecuzione di attività manutentive delle infrastrutture, qualora vengano superate specifiche soglie di controllo ovvero, integrando codici di calcolo specifici e open source, quando si prevedano situazioni critiche.

Aspetti innovativi

Le soluzioni proposte si basano su prodotti disponibili a basso costo ovvero rappresentano un valore aggiunto in termini di parametri monitorati rispetto a soluzioni già presenti sul mercato. In alcuni casi si tratta di soluzioni modulari e adattabili in base ad esigenze specifiche e alle condizioni ambientali, rappresentano dunque valide alternative ai metodi di rilievo più costosi.

Applicazioni

Le applicazioni riguardano il monitoraggio e la manutenzione delle grandi infrastrutture idrauliche quali i ponti per gli attraversamenti fluviali, gli invasi artificiali per l’approvvigionamento idrico o la produzione idroelettrica. Altre applicazioni si riferiscono al monitoraggio della rete idrica superficiale, dei versanti e delle arginature al fine della protezione civile.

Ponte Ferroviario tra Revere e Ostiglia: accelerometri MEMS installati sul giunto di grande trave reticolare
Esempio di applicazione

Tecnologia idro-acustica per il monitoraggio del flusso di sedime

Descrizione applicazione e risultati

Il monitoraggio del trasporto solido fluviale è estremamente importante al fine di prevedere l'evoluzione morfologica dell’alveo che deteriora l’integrità di infrastrutture ivi fondate. Il campionamento diretto di acqua e sedime è generalmente possibile in magra, mentre è nota la difficoltà ad operare in corrispondenza di eventi di piena. Il metodo indiretto, proposto, si basa sull'applicazione del profilatore Doppler (ADCP) che rappresenta una tecnologia largamente diffusa per la misura della sola portata liquida. Tale applicazione per la misura del flusso di sedime genera un valore aggiunto notevole ad un costo trascurabile rispetto a quello dell'ADCP. Inoltre il metodo corregge le variazioni della sensibilità strumentale. L’ADCP è stato installato in corrispondenza del ponte Motta di Cavezzo (Modena) sul fiume Secchia, questo ha fornito velocità della corrente ed eco (i.e., backscatter) causato dal sedime sospeso. E' stato sviluppato un software per l’analisi dei profili di backscatter che consente la (i) calibrazione del metodo e la (ii) determinazione in continuo della concentrazione del sedime sospeso. Questa, combinata ai dati forniti abitualmente dall’ADCP (i.e., livello e portata liquida) dà la valutazione del trasporto solido sospeso, le relazioni con il livello e quindi consente la ricostruzione e previsione delle variazioni morfologiche dell’alveo fluviale.

Partner coinvolti

Communication Technolgy srl (Cesena)

Tempi di realizzazione
Qualche mese uomo.
Livello di maturità tecnologica
TRL 6 - tecnologia dimostrata in ambiente rilevante
Valorizzazione applicazione

La soluzione è stata implementata in un altro caso di studio con idro-geologia differente al Secchia. E' in corso la valutazione del piano di business per uno spin-off che effettui la commercializzazione di soluzioni per il monitoraggio fluviale. Il punto critico è rappresentato dalla partnership con aziende che hanno già una solida rete commerciale nell'ambito del monitoraggio idrografico.

Deposizioni fluviali a Ponte Motta di Cavezzo (Modena) osservata dopo le piene primaverili e livelli idrici, concentrazioni e flusso di sedime risultanti dalla stazione idro-acustica
Data pubblicazione