La nascita della Laboratorium^3D è legata a filo diretto con il progetto di risanamento della rampa di Lodrino, commissionato dal Consorzio Manutenzione Arginature Riviera e realizzato dallo studio beffa tognacca sagl. L’obiettivo degli interventi è duplice: da un lato si prefigge un miglioramento della sicurezza idraulica e della struttura stessa come pure delle aree circostanti, d’altra parte mira a ristabilire la connettività ittica favorendo in particolare la libera migrazione del temolo. La rampa odierna è stata infatti concepita e realizzata negli anni ’70 con lo scopo di stabilizzare l’alveo e da allora costituisce un ostacolo insormontabile per il temolo in ragione delle elevate pendenze che raggiungono l’8%. Il dislivello odierno pari a ca. 5 m dovrà essere superato grazie alla costruzione di una rampa dinamica, la cui pendenza finale dovrà essere compresa tra il 2 e il 3% in modo da garantire la risalita del temolo. Il concetto sul quale si basa la rampa dinamica consiste nel fornire al fiume materiale con un ampio spettro granulometrico (per la rampa di Lodrino da 0 fino a 2.0 m di diametro equivalente). Con il succedersi degli eventi di piena l’alveo si struttura progressivamente, processo accompagnato da una riduzione della pendenza longitudinale e da una stabilizzazione della struttura. La varietà del materiale impiegato per la costruzione della rampa è tale da portare già per piene relativamente frequenti a una morfologia ricca e variegata. Questo si riflette in modo significativo sul valore ecologico della rampa (in particolare in termini di possibilità di risalita dei pesci) così come sull’inserimento paesaggistico dell’opera.

La sperimentazione fisica sulla rampa di Lodrino è iniziata lo scorso autunno ed è attualmente in pieno svolgimento. I processi di strutturazione e la stabilità della rampa vengono analizzati per diverse pendenze iniziali (comprese tra il 3.0 e il 4.5%) e differenti tipi di struttura per quanto concerne grandezza, densità e disposizione dei blocchi che compongono la rampa. Le varie geometrie vengono sottoposte a carichi idraulici crescenti con deflussi compresi tra l’evento biennale (HQ₂ = 530 m³/s) e l’evento straordinario (EHQ = 1‘693 m³/s). Ogni situazione viene analizzata in modo sistematico documentando le condizioni di deflusso e la geometria dell’alveo una volta raggiunto lo stato di equilibrio.

Per i deflussi significativi nell’analisi dei corridoi migratori, gli effetti di scala nel modello 1:30 sono rilevanti. La questione deve essere pertanto valutata per mezzo di simulazioni numeriche 3D in scala naturale. Le simulazioni numeriche 3D vengono eseguite con il software open source OpenFOAM. La base per il modello numerico è costituita dai rilievi fotogrammetrici ad alta risoluzione (nell’ordine di grandezza del millimetro) della topografia della rampa nel modello fisico, riportati geometricamente in scala naturale.

La prova di un corridoio migratorio tra il piede e la testa della rampa è considerata fornita se vi è continuità di zone lungo le quali le condizioni di deflusso (in termini di velocità massima del deflusso e di profondità minima) rientrano nei criteri indicati dalla letteratura specifica sulle capacità natatorie del temolo. Determinanti sono i deflussi Q₃₆ (deflusso che viene in media superato 36 giorni l’anno) e Q₃₄₇. L’analisi numerica eseguita per alcune delle geometrie già testate nel nostro laboratorio evidenzia come l’elevata strutturazione della rampa dinamica che già si osserva a partire da piene relativamente frequenti, porti all’instaurarsi delle condizioni necessarie per la risalita della rampa da parte del temolo. L’obiettivo consiste nell’individuazione della geometria della rampa che garantisca il raggiungimento ottimale degli obiettivi ecologici, e che nel contempo rispetti i criteri di sicurezza idraulica.

I risultati dei primi esperimenti eseguiti evidenziano come in seguito al progressivo aumento del deflusso fino all’evento straordinario, la pendenza della rampa si riduce gradualmente e si osserva una strutturazione della morfologia, senza che si arrivi a un collasso della struttura. Partendo dalla geometria iniziale si osserva dapprima già per deflussi bassi (inferiori a 100 m³/s equivalenti ca. a Q₃₆) una strutturazione superficiale della rampa. Un’erosione più importante della rampa dinamica con i primi accenni di rotazione della pendenza si osserva ancora per piene relativamente frequenti (HQ₂). I processi di strutturazione saranno attentamente analizzati nelle prossime fasi della sperimentazione fisica. Le strutture che si creano con il crescere del carico idraulico saranno analizzate statisticamente e in combinazione con le caratteristiche geometriche della rampa saranno messe in relazione alla stabilità di quest’ultima.