
PREMESSA
Il progetto prevede l’adeguamento del Rio Felciaio (LI) nel tratto terminale, in cui allo stato attuale è presente un tombamento di circa 1400 m di lunghezza che ha recentemente provocato importanti allagamenti, interessando anche civili abitazioni. Il Rio Felciaio scorre dalle colline livornesi per sfociare in mare nel golfetto di Santa Lucia, delimitato a sud dal Porticciolo di Ardenza ed a nord dallo stabilimento balneare Bagni Fiume. Ne è stato analizzato lo stato attuale con portata duecentennale e con la portata relativa all’evento eccezionale del 10/09/2017. L’analisi idraulica è stata successivamente condotta anche relativamente alle soluzioni progettuali proposte. Queste ultime risultano fortemente influenzate dall’elevato grado di urbanizzazione del bacino del Rio Felciaio.
EVOLUZIONE STORICA DEL TOMBAMENTO
Nella pianta del catasto leopoldino del 1823 il Rio appare libero da qualsiasi tipo di impedimento nel suo deflusso verso il mare. Agli inizi del secolo scorso, con la realizzazione della strada litoranea, la parte terminale della foce fu tombata ma, come si rileva dalle ortofoto del 1954, tutta la parte di monte aveva mantenuto il suo decorso naturale. Nel 1965 la zona fu soggetta ad una lottizzazione, che mantenne il Rio nella sua posizione originaria ma vi si dispose sopra, tombandolo senza assegnare una sezione di deflusso confacente alle sue portate; in modo particolare non fu considerata.
ANALISI IDROLOGICA-IDRAULICA
Il bacino idrografico del Felciaio si estende per una superficie totale di circa 2.6 kmq. L’asta principale ha una lunghezza di 4.2 km, dei quali, gli ultimi km a valle della ferrovia risultano tombati, perciò il corso d’acqua assume le caratteristiche di una fognatura urbana in cui confluiscono i principali collettori del quartiere La Rosa ed Ardenza Mare della città di Livorno. L’ambito urbano che sottende al tratto tombato ha una estensione di circa 0.8 kmq. Il principale affluente è il Fosso Querciaio, con una superficie scolante di 0.35 kmq ed una lunghezza di circa 650 m.
Preliminarmente alla modellazione idraulica alla base dei dimensionamenti strutturali, è stata condotta un’analisi idrologica che ha permesso di ricostruire i bacini idrografici, le altezze di precipitazione e i deflussi per vari tempi di ritorno. Ad ogni bacino sono stati associati parametri idrologici per il calcolo della trasformazione afflussi-deflussi, eseguita con il metodo del Curve Number.

Bacino e sottobacini idrografici
Le portate massime, definite impiegando le perdite idrologiche del suolo con il metodo CN in condizioni AMC3, corrispondenti sono riassunte in tabella:
Nome | Q200 | Q30 | Qevento 2017 |
---|---|---|---|
Felciaio monte | 2.98 | 2.05 | 2.61 |
Querciaio | 7.34 | 5.19 | 8.52 |
Felciaio valle | 15.61 | 10.86 | 15.63 |

Idrogrammi di piena duecentennale e di piena evento eccezionale 2017
Relativamente alla parte urbana è stata condotta una valutazione delle portate per i vari rami in cui è suddiviso il tratto urbano, come da indicazioni fornite dall’ente gestore. In particolare si individuano tre aree urbane principali. Il calcolo della portata, trattandosi di una zona ad uso fognatura può essere fatta mediante il metodo dell’invaso semplificato, in funzione del coefficiente medio di deflusso e dei parametri della curva di possibilità pluviometrica. Per questi ultimi, si fa riferimento ai valori della stazione di Livorno aggiornati a seguito dell’evento eccezionale del 2017.

Sottobacini dell’area urbana
CASSE DI ESPANSIONE
Al fine di condurre delle corrette modellazioni idrauliche, sono state preliminarmente studiate anche le casse di espansione presenti lungo il corso d’acqua. Le problematiche idrauliche, relative in particolare all’incremento di portata nel corso d’acqua per l’aumento delle superfici impermeabili, sono state infatti risolte con la realizzazione di due casse di laminazione.
- La prima cassa è realizzata su una superficie di circa 2700 mq e con franco di 1 m rispetto alla sommità dell’argine di contenimento ha una capacità di 4250 mc. Posta in sinistra idraulica del Felciaio, ha uno sfioratore di circa 10 m di lunghezza ed entra in funzione, secondo le indicazioni del progetto originario, per una portata di 4.25 mc/s. La laminazione determina una diminuzione della portata da 5.85 mc/s a 4.20 mc/s.
- La seconda cassa ha una superficie di circa 1600 mq e con un franco di 1 m rispetto alla sommità dell’argine di contenimento ha una capacità di 3850 mc. Posta in destra idraulica del Felciaio, a valle della confluenza con il T. Querciaio, ha uno sfioratore di circa 16.6 m di lunghezza ed entra in funzione per una portata di 15.9 mc/s. La laminazione determina una diminuzione della portata massima da 18.59 mc/s al valore limite della capacità del corso d’acqua al tombamento di via di Popogna (stimata all’epoca in circa 15.9 mc/s).

Casse di espansione
MODELLAZIONI IDRAULICHE
I rilievi di dettaglio hanno consentito di definire la geometria del tombamento tra la ferrovia e lo sbocco a mare; la sezione iniziale è uno scatolare rettangolare di dimensioni 2.5×1.9m, mentre nel tratto terminale si evidenzia una sezione ad arco con larghezza 2.8 m ed altezza in chiave 2.4 m.

Geometria di ingresso e uscita tratto tombato
Sono state condotte simulazioni bidimensionali su un’area di 3.6 x 1.2 km, con celle di 2 x 2 m.
Dal punto di vista della scabrezza è stato considerato per i tratti in cemento un coefficiente di Manning n = 0.02, per quelli in terra n = 0.04, per i tratti in scogliera n = 0.05. Per le aree alluvionali si è fatto invece riferimento ai valori di letteratura associati ai codici di uso del suolo del Land Corine Cover. Come condizioni al contorno sono state impiegate le seguenti:
- idrogramma di piena nei vari tronchi fluviali studiati;
- condizioni allo sbocco: livello idrometrico a +0.7 m per Tr=200 e 30 anni; a +0.3 m per l’evento eccezionale. In relazione a quest’ultimo si osserva che nella giornata del 9-10 settembre i livelli hanno subito oscillazioni fino a 40 cm come ricavato da dati Idromare relativi alla stazione di Livorno Mareografo. Sovrapponendo gli idrogrammi alla variazione del livello del mare si osserva che il picco di livello si è verificato prima dell’evento (a t=24h) mentre in corrispondenza dell’evento i livelli erano a valori di circa 0.15-0.2m. Analizzando l’andamento temporale del vento e della sua direzione si osserva che durante l’evento il vento aveva provenienza dal I e II quadrante e con intensità media di circa 5 m/s. Quindi durante l’evento non era presente moto ondoso significativo ed è pertanto cautelativo considerare una quota allo sbocco costante di circa +0.3m sul l.m.m.
Al fine di valutare la pericolosità nell’area urbana è stata eseguita una modellazione considerando il contributo di pioggia dell’intera area. Il modello simula infatti anche il run-off su superfici estese fornendo risultati di drenaggio urbano e tendenza all’accumulo nelle zone più depresse. La simulazione è stata eseguita per una pioggia di 3h ad intensità costante secondo le curve di possibilità climatica aggiornate a seguito dell’evento del 2017, con una quantità di pioggia complessiva di 143 mm. I risultati, facendo riferimento a tiranti idrici maggiori di 10 cm (si considera che i primi 10 cm siano assorbiti dal terreno e che entrino negli invasi della rete, senza pertanto contribuire alle aree allagate per insufficiente drenaggio) forniscono lo scenario di esondazioni riportato in figura. Si osserva come la morfologia del territorio penalizzi gli assi di via BatYam e via Muratori, che presentano frequenti problemi di allagamento anche in condizioni non estreme.

Aree allagate per mancata ricezione della rete di drenaggio per Tr=200 anni
Lo stato attuale evidenzia problematiche da allagamento nel tratto dove è presente il tombamento. In prossimità del quartiere de La Scopaia non si hanno rilevanti problemi: le esondazioni sono limitate a pochi tratti e rimangono abbastanza circoscritte. Con la portata Tr=200 anni si osservano modesti allagamenti prima del tombamento. Le due casse di espansione presenti, coerentemente con i valori di portata assunti come input, forniscono un contributo modesto. Gli sfioratori sono posizionati a quote che sono di poco superate dai tiranti idrici.

Tiranti idrici per Tr=200 anni nello stato attuale
La simulazione del caso dell’evento eccezionale risulta sostanzialmente simile allo scenario Tr=200 anni. I maggiori livelli liquidi nella prima cassa a monte contribuiscono ad avere un effetto di laminazione più elevato. Questo effetto fa diminuire le portate nei tratti più a valle a valori tali da non mettere in funzione la seconda cassa. Le portate nel tratto risultano inferiori a quelle di progetto.
Si osservano modeste fuoriuscite dai pozzetti lungo strada; ciò significa che il tratto tombato lavora sostanzialmente a sezione piena e non ha la capacità di ricevere altri scarichi. In figura è riportato un confronto tra le quote liquide determinate nel tratto tombato e le quote del terreno. Si osserva in molti casi (punti A, B, C) una quota del livello liquido a profondità inferiori a 1 m rispetto al piano campagna. Essendo la quota del cielo dello scatolare a profondità superiori si deduce che il tratto tombato risulta in pressione ed ha scarso margine rispetto al piano campagna prima che lo stesso non fuoriesca dalla rete di fognatura che vi si immette.

Tiranti idrici nel tratto tombato per Tr=200 e quote del terreno
Progetto
Il nuovo corso d’acqua opererà in parallelo all’attuale, connesso a esso tramite una vasca di compensazione/laminazione che gestirà lo smistamento delle acque tra i due corsi, attivandosi solo in caso di eventi eccezionali o ridotto deflusso (ostruzioni o altri impedimenti). Il canale esistente verrà stombato in prossimità della vasca. Ulteriori soluzioni progettuali prevedono la rimozione del tratto tombato, sostituito da un nuovo canale in cemento.
Sono state formulate due ipotesi di dimensioni per il nuovo manufatto: una di 6×2,8 m e una di 4×4,5 m; in entrambi i casi, sarà necessario intervenire a monte dello scatolare esistente per una lunghezza di ulteriori 50 m. La semplice sostituzione del manufatto non risolverebbe tutte le problematiche, pur garantendo una significativa riduzione del rischio. Altri problemi minori di franco insufficiente lungo il corso d’acqua possono essere risolti con ricalibrature d’alveo.
Vicino all’area verde lungo Via del Litorale si prevede un’area di laminazione che entrerà in funzione solo in caso di eventi estremi, collegando il nuovo corso d’acqua al tracciato esistente del Felciaio, il quale sarà aperto nel tratto che attraversa i giardini esistenti. Il primo tratto, che costeggia il canale esistente, avrà una sezione trapezia con larghezza alla base di 5 m.
Il tratto lungo Via Bat Yam fungerà da diversivo per l’intero corso d’acqua, realizzato in scatolare di cemento, con una portata pari a Q=23,3 m³/s e un tirante idrico di circa 1,3 m. La sezione finale dovrà invece essere adeguata per una portata complessiva Q=31,8 m³/s, con una sezione scatolare di circa 8 m di larghezza in sostituzione del percorso esistente.
Sintesi dei lavori previsti:
- Intercettazione del Rio Felciaio, il cui tracciato proseguirà solo come scolina dei campi e fognatura bianca del quartiere di valle;
- Deviazione del Rio verso sud e realizzazione dell’attraversamento sotto la Variante Aurelia e la ferrovia, con dimensioni adeguate alla portata idrologica di monte;
- Scorrimento in alveo lungo il muro della caserma fino all’incrocio con Via Ludovico Muratori;
- Attraversamento sotto il piazzale di accesso alla caserma e Via dell’Ardenza;
- Immissione in una vasca di compensazione che unirà il nuovo e il vecchio tracciato, con sfioro verso nord per regolare il deflusso in funzione delle dimensioni attuali del Rio Felciaio;
- A valle di Via dell’Ardenza, il nuovo tracciato raccoglierà le fognature bianche intercettate, mentre il vecchio corso continuerà a raccogliere le bianche, contribuendo, tramite la soglia di sfioro, allo smaltimento della portata idrologica di monte;
- Riunione dei due corsi all’incrocio tra Via Bat Yam e Via Dei Pensieri, per proseguire sotto il piano stradale fino al mare, con eventuale raddoppio del tratto esistente.

Planimetria di progetto
Impatto ambientale
I lavori saranno eseguiti in un contesto ambientale prevalentemente urbano, privo di particolare rilevanza paesaggistica. Le opere progettate mirano a contenere le precipitazioni con tempo di ritorno di 200 anni, garantendo un franco minimo di un metro tra il pelo libero e le sponde. Per i nuovi attraversamenti, il franco sarà di 1,50 m, in conformità con le normative idrauliche e le NTC 2018. Le aree di laminazione saranno fruibili dai cittadini come spazi verdi, analogamente a quelli esistenti.
Terre da Scavo
Si stima che il volume totale di terre movimentate sia circa 100.000 mc, di cui 10.000 mc saranno riutilizzate in loco per i riempimenti. Durante le fasi progettuali successive, saranno eseguiti campionamenti lungo le aree di scavo per caratterizzare le terre. Sulla base dei risultati e delle analisi lungo tutto il corso d’acqua, saranno individuate le aree di stoccaggio temporaneo per le terre, l’esecuzione dei riempimenti, il trasporto per risanamento ambientale e per piani di miglioramento agricolo.
Rumore ed Emissioni delle Macchine Operatrici
La movimentazione dei quantitativi previsti richiederà circa 5.000 viaggi di camion e almeno 15.000 ore di lavoro delle macchine operatrici; un volume significativo, distribuito su circa 1.500 m di corso d’acqua, con un’incidenza di 3 viaggi di camion e 10 ore di macchine operatrici per ml di corso d’acqua. Dal punto di vista urbanistico, è in corso la revisione del Piano Strutturale da parte del comune di Livorno. Il perimetro delle aree occupate sarà inserito in appositi elaborati, così da costituire un vincolo sovraordinato rispetto allo sviluppo urbanistico.