La rete ondametrica

Nella Città e nella Laguna di Venezia si assiste quotidianamente alla presenza di onde di varie dimensioni che esercitano una incessante azione di erosione su strutture naturali ed artificiali. Queste onde sono causate sia dal vento sia, soprattutto, dalle imbarcazioni a motore.

Nel 1986, allo scopo di suggerire all'Amministrazione Comunale le linee di comportamento per la limitazione del fenomeno già allora molto sentito, venne istituita una Commissione Tecnica per lo Studio del Moto Ondoso.

La commissione intraprese una ricerca bibliografica che diede scarsi risultati.
L'unica ricerca realizzata con metodi oggettivi, mediante idonei strumenti di misura, era stata eseguita nel 1977 dall'Ufficio Traffico del Comune in collaborazione con il Laboratorio per lo Studio della Dinamica delle Grandi Masse del CNR e con l'Istituto di Costruzioni Marittime dell'Università di Padova; lo studio esponeva i valori di altezza d'onda di alcune tipologie di natante rilevati in Canal Grande (Cavaleri, Scibilia, Tosi, 1977). In essa era inoltre rappresentata la frequenza di superamento delle altezze d'onda di 15, 20, 25, 30 cm e una ripartizione della frequenza nella fascia oraria dalle 8 alle 20; non vi erano indicazioni sul massimo valore d'onda in Canal Grande e sulla distribuzione delle altezze d'onda nell'arco dell'intera giornata.
In seguito veniva pubblicato uno studio sul moto ondoso, svolto dal Ministero dei Lavori Pubblici - Ufficio Idrografico di Venezia, basato sui dati raccolti in modo continuo (4 minuti ogni ora) da un sistema di misura collocato, in un primo momento, in Canal Grande, a Rialto, e, successivamente, in Canale della Giudecca, nei pressi di Punta della Salute (Rusconi, 1988).
La campagna di rilevamento venne condotta su periodi limitati: 10¸ 18 luglio nella prima postazione e 30 settembre¸ 7 ottobre 1986 nella seconda.
Nel 1988, su proposta della Commissione Tecnica per lo Studio del Moto Ondoso, l'Ufficio Traffico del comune allestì, in canale di S. Spirito, una opportuna base misurata e procedette al rilevamento delle onde prodotte da 25 tipologie di imbarcazioni circolanti in Laguna (Costa, Nadali, 1988).
Nel 1993 il Centro Previsioni e Segnalazioni Maree installò in via sperimentale, su suggerimento della Commissione Tecnica per lo Studio del Moto Ondoso, un sistema per il monitoraggio in continuo del moto ondoso in Canal Grande, davanti a Palazzo Cavalli. Dopo un periodo iniziale di messa a punto e di taratura, il sistema ha prodotto una serie di dati validi che costituiscono la base delle elaborazioni pubblicate nel 2000 (P. Canestrelli, L. Cossutta, "Moto ondoso in Canal Grande").
Nel 1999 il Centro Previsioni e Segnalazioni Maree, nell'ambito della realizzazione della nuova rete telemareografica, nata per migliorare il servizio fornito alla cittadinanza, collocò un nuovo sistema di misura del fenomeno presso la stazione mareografica di Punta della Salute, punto rilevante per intensità di traffico acqueo.
Le elaborazioni sono state pubblicate nel 2001 (P. Canestrelli, L. Cossutta, "Moto ondoso in Canal Grande a Punta Salute") .

Sulla base degli studi sopra citati, si conoscono:
- l'altezza d'onda prodotta da 25 tipi di natanti operanti in Laguna e le caratteristiche del fenomeno del moto ondoso in campo aperto;
- i parametri caratterizzanti il moto ondoso la loro distribuzione temporale in campo ristretto (all'interno dei canali veneziani), registrati in due località del Canal Grande (Palazzo Cavalli e Punta della Salute).
Successivamente, nel gennaio 2003, sulla base delle precedenti sperimentazioni e sotto la spinta di un rinnovato interesse per lo studio del fenomeno, concretizzatosi nel 2002 con la nomina del Commissario di Governo per il traffico nella Laguna di Venezia, veniva installata una nuova rete per il monitoraggio del moto ondoso in Centro Storico e nella Laguna.

La rete costituita dalle 10 stazioni sottoelencate rappresenta la realizzazione revisionata di parte del progetto che l'Amministrazione comunale, nel 1997, commissionò al Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto per la Dinamica delle Grandi Masse e che. prevedeva un contingente di 27 stazioni ondametriche.
Il sistema realizzato è un sistema aperto ed espandibile ad un numero elevato di altri siti di monitoraggio.
 
1) Collocazione delle stazioni di rilevamento
Canal Grande:

2) Il sistema di rilevamento
La rete di rilevamento è così composta:
- una stazione centrale (opportunamente ridondata) che gestisce le chiamate alle stazioni periferiche, provvede alla validazione dei dati ed effettua i controlli di funzionamento necessari per una corretta manutenzione della rete;
- n°10 stazioni periferiche per la rilevazione dei parametri utili alla rappresentazione del fenomeno moto ondoso;
- supporto di comunicazione su linea telefonica mobile GSM. Questa soluzione, nelle modalità di colloquio giornaliero, risulta la più economica ed è dotata di un elevato grado di affidabilità.

La stazione centrale
E' provvista di software indipendente per la gestione delle periferiche, dell'archiviazione dell'elaborazione dei dati residente su hardware in comune con la rete telemareografica.
L'hardware è composto dalle seguenti componenti principali:
- due computer industriali che costituiscono il sistema di acquisizione dati e di prima archiviazione (Front End), dotati del software di connessione alla rete mareografica ed a quella ondametrica;
- un server sul quale vengono archiviati i dati ondametrici, mareografici, meteorologici e previsionali in modo definitivo. Il server è realizzato in modo da garantire totale ridondanza del sistema operativo e del data base.

Le postazioni periferiche
Un particolare cenno meritano le postazioni periferiche per definire da quali elementi esse sono costituite:
- cabine per il ricovero delle strumentazioni della stazione, qualora esistente, o eventuale idonea struttura di supporto (palo);
- stazione di gestione, elaborazione, archiviazione e trasmissione dei dati rilevati (fig. 2);
- sensore di rilevamento ad ultrasuoni (fig. 3);
- struttura di supporto del sensore che permette di orientare il cono di rilevazione su un tratto di superficie non occupata da natanti e soggetta a libera propagazione del moto ondoso;
- sistema di alimentazione collegato alla rete ENEL con la dotazione di una batteria tampone per assicurare l'alimentazione anche in caso di brevi cadute di erogazione.
 
3) Il principio di misura
Il principio di funzionamento del sensore ondametrico ad ultrasuoni si basa sulla misura del tempo di percorrenza di un impulso sonoro emesso da una opportuna sorgente di ultrasuoni e riflesso dall'interfaccia aria-acqua: nota la velocità di propagazione del suono in aria, si ricava la distanza tra il trasduttore e la superficie del mare.
La misura viene ripetuta con una frequenza di 4 Hz (4 campioni al secondo). A ciascuna misura di livello viene sottratto il valore medio (mediomare del campione), ottenendo così le elevazioni e le depressioni del pelo libero rispetto al suo valore medio.
I parametri d'onda vengono ricavati ogni 15 minuti con il metodo zero up-crossing.

Per ognuna delle stazioni di monitoraggio il sistema ha rilevato in continuo, con frequenza di 4 misure al secondo, la distanza del sensore dal pelo libero dell'acqua, ricavando così i dati grezzi necessari a valutare i movimenti della superficie dell'acqua e disegnare il profilo delle onde.
I dati ricavati sono stati controllati da un apposito software che ha il compito di filtrare tutti i valori anomali dovuti ad errori di ricezione del segnale di ritorno o al passaggio o stazionamento di corpi estranei (tronchi, paline, imbarcazioni) nel cono di azione del sensore stesso. Dopo l'eliminazione delle interferenze, sono stati ricavati, ogni 15 minuti, mediante il metodo "zero up-crossing", i seguenti parametri d'onda:

Di questi i più significativi sono:
- altezza massima dell'onda (Hm) che rappresenta il massimo valore di onda rilevato nel tempo considerato (15 minuti);
- altezza significativa dell'onda (Hs) che rappresenta il valore medio del terzo delle onde più elevate calcolata nel tempo considerato (15 minuti).
 
Relativamente a questi parametri, dopo aver suddiviso le stazioni ondametriche in 4 gruppi (Canal Grande, Rii di attraversamento, Canali lagunari e Canale della Giudecca), omogenei per tipologia di traffico acqueo ed esposizione a fattori meteorologici, sono stati considerati i seguenti dati statistici rilevati nel periodo luglio 2003 - giugno 2006:
- valori massimi e medi di altezza d'onda massima (Hm) e altezza d'onda significativa (Hs) relativi all'intero periodo di osservazione (vedi tab.1);
- valori massimi e medi mensili di Hm e Hs di tutto il periodo di rilevamento (vedi grafici gruppo A, gruppo B, gruppo C e gruppo D).
- distribuzione annuale delle frequenze percentuali di raggiungimento e superamento dei valori di 10, 20, 25, 30, 40, 50 cm di Hm relativi a ciascuna stazione di misura (vedi tab.5, tab.6 e fig.1÷9).
- giorno tipo calcolato sull'intero il periodo di rilevamento.
 
Il giorno tipo viene costruito eseguendo la media di tutti i valori registrati alla stessa ora di ciascun giorno del periodo considerato partendo dal "data base" d'origine, composto dai dati rilevati ogni 15 minuti; ciascun punto rappresenta la media dei valori registrati allo stesso orario. Successivamente, per arrotondare i picchi e rendere più evidente l'andamento è stata costruita la curva della media mobile sul periodo di un'ora.

Si ricorda che la misura limite di 10 cm di onda prodotta è stata indicata, dalla Commissione per lo Studio del Moto Ondoso, nel 1994, come parametro di riferimento per stabilire i limiti di velocità delle varie categorie di natanti.

I risultati dell'indagine relativa al periodo luglio 2003 - giugno 2006 sono consultabili alla pagina "Parametri meteomarini e loro statistiche" nella sezione Moto ondoso: dati e commenti.