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AZIENDA SERVIZI AMBIENTALI S.P.A.<br />
PROGETTO DI ADEGUAMENTO FUNZIONALE<br />
AD USO IRRIGUO ED IDROPOTABILE<br />
DEL LAGHETTO CONDOTTO BUCINE<br />
IN COMUNE DI PORTOFERRAIO<br />
PROGETTO ESECUTIVO<br />
- D -<br />
RELAZIONE IDROLOGICA IDRAULICA<br />
Progetto: Sancilia S.r.l.<br />
Vittorio D’Oriano Geologo,<br />
Coordinamento tecnico e collegamento con l’Amministrazione<br />
Gruppo di Lavoro<br />
Stefano Crivelli Architetto<br />
Filippo Ginanni Ingegnere Idraulico<br />
Marco Folini Geologo-Geotecnico<br />
Luigi Sani Forestale<br />
Tommaso Cantini Ingegnere Ambientale<br />
Collaboratori:<br />
Giancarlo Ceccanti Geologo<br />
Sara Nardi Forestale<br />
Data: novembre 2011<br />
Gli elaborati di progetto sono documenti della prestazione professionale: non possono essere copiati, riprodotti o utilizzati<br />
in altri progetti, né in sviluppi di questo progetto senza il consenso scritto dei professionisti incaricati.
ASA – AZIENDA SERVIZI AMBIENTALI SPA – LIVORNO<br />
PROGETTO DI ADEGUAMENTO FUNZIONALE AD USO IDRRIGUO ED IDROPOTABILE DEL LAGHETTO CONDOTTO BUCINE<br />
IN COMUNE DI PORTOFERRAIO - PROGETTO ESECUTIVO – RELAZIONE IDROLOGICA IDRAULICA<br />
PROGETTO DI ADEGUAMENTO FUNZIONALE<br />
AD USO IRRIGUO ED IDROPOTABILE<br />
DEL LAGHETTO CONDOTTO BUCINE<br />
IN COMUNE DI PORTOFERRAIO<br />
PROGETTO ESECUTIVO<br />
RELAZIONE IDROLOGICA IDRAULICA<br />
INDICE<br />
1 RELAZIONE IDROLOGICA ......................................................................... 3<br />
1.1 CENNI DI IDROLOGIA ........................................................................................... 3<br />
1.2 CARATTERISTICHE DEL BACINO IDROGRAFICO ................................................ 3<br />
1.2.1 CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE ............................................................................. 3<br />
1.2.2 CARATTERISTICHE LITOLOGICHE .................................................................................. 4<br />
1.3 ANALISI DEL REGIME PLUVIOMETRICO ........................................................... 4<br />
1.4 CALCOLO DELLA PORTATA DI PROGETTO ........................................................... 5<br />
1.4.1 METODI DI CALCOLO ................................................................................................... 5<br />
1.4.2 TEMPO DI RITORNO ..................................................................................................... 5<br />
1.4.3 METODO CINEMATICO ................................................................................................. 6<br />
2 RELAZIONE IDRAULICA ........................................................................ 9<br />
2.1 VERIFICHE IDRAULICHE ............................................................................................ 9<br />
2.1.1 CALCOLO DELLA MASSIMA ALTEZZA D’ACQUA SOPRA LO SFIORATORE ............................. 9<br />
1.5.2 VERIFICA DEFLUSSO PRESSO CANALE DI SCARICO SUPERFICIALE ................................. 10<br />
1.5.3 DIMENSIONAMENTO TUBAZIONI DI SCARICO ................................................................ 10<br />
PROGETTO: SANCILIA S.R.L. – VIA DEL PARIONE, 1 FIRENZE 2
ASA – AZIENDA SERVIZI AMBIENTALI SPA – LIVORNO<br />
PROGETTO DI ADEGUAMENTO FUNZIONALE AD USO IDRRIGUO ED IDROPOTABILE DEL LAGHETTO CONDOTTO BUCINE<br />
IN COMUNE DI PORTOFERRAIO - PROGETTO ESECUTIVO – RELAZIONE IDROLOGICA IDRAULICA<br />
1 RELAZIONE IDROLOGICA<br />
1.1 CENNI DI IDROLOGIA<br />
L’idrologia studia il processo fisico di trasferimento della molecola H2O nei processi naturali<br />
che si verificano nell’atmosfera e sulla superficie terrestre. Questo tipo di studio si basa<br />
sull’osservazione di tutti i parametri che fanno parte del ciclo idrologico e ne determina le<br />
correlazioni matematiche. La complessità della fenomenologia fisica che causa l’evento<br />
meteorico e la peculiarità propria dei processi idrologici derivati non consentono un rigoroso<br />
approccio deterministico: è necessario quindi ricorrere a metodologie probabilistiche, basate<br />
sull’osservazione dei parametri e sulla elaborazione statistica dei dati misurati.<br />
L’idrologia risulta così in grado di fornire informazioni fondamentali per il controllo e la<br />
gestione del territorio, e di conseguenza per la salute e la sicurezza dell’uomo. Alla base degli<br />
studi idrologici sta un’accurata valutazione dei parametri climatici, meteorologici, e relativi<br />
alla crosta terrestre.<br />
La disponibilità di risorsa idrica di un’area dipende dalla posizione che questa occupa rispetto<br />
al regime di circolazione delle masse di aria umida. La risorsa non si mantiene costante nel<br />
tempo, ma è variabile; il valore medio delle variabili idrologiche non cambia però nel tempo<br />
in modo consistente se la valutazione viene fatta in un arco di anni sufficientemente elevato.<br />
Si ottiene così una serie di parametri caratteristici del luogo il cui monitoraggio permette di<br />
individuare e prevedere eventuali variazioni dovute, ad esempio, ad interventi di natura<br />
antropica.<br />
Uno dei principali fattori idrologici è l’altezza di pioggia. La letteratura tecnica indica il<br />
valore della precipitazione media annua italiana in 970 mm; essa è variabile da zona a zona<br />
con minimi in corrispondenza della Sardegna di circa 600 mm e massimi nelle regioni alpine<br />
con circa 3.000 mm.<br />
Insieme all’altezza di pioggia attesa sono coinvolti altri parametri legati alle caratteristiche del<br />
suolo (uso del suolo, coefficiente di permeabilità, ecc..) e a quelle del corso d’acqua<br />
(lunghezza dell’asta, pendenza, area del bacino sotteso): tutti questi concorrono alla<br />
determinazione del bilancio idrologico che viene effettuato su un’area di interesse relativa al<br />
corso d’acqua di cui si intende valutare le condizioni di rischio idraulico.<br />
Sulla base delle quantificazioni idrologiche in termini di apporti meteorici e in funzione dei<br />
processi di trasferimento all’interno del bacino è possibile stimare statisticamente il regime di<br />
portate dei corsi d’acqua.<br />
L’idrologia risulta quindi una disciplina essenziale per la valutazione del rischio idraulico:<br />
l’elaborazione dei dati raccolti e la stima dei parametri idrologici permettono infatti, mediante<br />
appropriati modelli matematici, di quantificare le portate di progetto, con le quali effettuare le<br />
verifiche idrauliche ed individuare gli interventi di risistemazione e regimazione fluviale.<br />
1.2 CARATTERISTICHE DEL BACINO IDROGRAFICO<br />
1.2.1 CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE<br />
L’intervento di adeguamento funzionale del lago di Condotto ricade all’interno del bacino del<br />
fosso di Condotto che, seppur non costituisca un immissario-emissario del lago, ne riceve le<br />
acque.<br />
Il bacino del fosso di Condotto relativamente all’area che comprende il lago in oggetto, ha<br />
un’estensione di circa 0.4 km 2 ed è situato interamente nel territorio comunale di Portoferraio.<br />
Da un’altitudine di circa 170 m s.l.m. il corso d’acqua principale si estende fino alla sezione<br />
PROGETTO: SANCILIA S.R.L. – VIA DEL PARIONE, 1 FIRENZE 3
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PROGETTO DI ADEGUAMENTO FUNZIONALE AD USO IDRRIGUO ED IDROPOTABILE DEL LAGHETTO CONDOTTO BUCINE<br />
IN COMUNE DI PORTOFERRAIO - PROGETTO ESECUTIVO – RELAZIONE IDROLOGICA IDRAULICA<br />
di chiusura con pendenza media del 15.6% e con un alveo inciso decisamente naturale. Il<br />
reticolo è abbastanza lineare con caratteristiche di tipo torrentizio.<br />
In prossimità del lago il corso d’acqua scorre in una sezione decisamente incisa, passando sul<br />
bordo opposto del versante nord-ovest che delimita lo specchio d’acqua: quindi riceve le<br />
acque del canale in terra di scarico superficiale del lago e prosegue verso valle con pendenze<br />
alquanto accentuate.<br />
Il sottobacino sotteso dal lago di Condotto risulta di modeste dimensioni, circa 7 ettari, per lo<br />
più oggetto di operazioni di cava che ne hanno modificato l’originaria morfologia. Le acque<br />
di ruscellamento scorrono nei piccoli impluvi presenti e raggiungono il lago di Condotto alla<br />
quote comprese tra 57 e 60 m s.l.m.<br />
DATI DEL BACINO DEL FOSSO di CONDOTTO<br />
in prossimità del lago omonimo<br />
area 0.41 km 2<br />
quota massima 348 m s.l.m<br />
quota minima 57 m s.l.m<br />
pendenza media 15.6 %<br />
DATI DEL SOTTOBACINO<br />
del LAGO DI CONDOTTO<br />
area 0.07 km 2<br />
quota massima 230 m s.l.m<br />
quota minima 57 m s.l.m<br />
pendenza media 28.6 %<br />
1.2.2 CARATTERISTICHE LITOLOGICHE<br />
Il bacino sotteso dal lago di Condotto è stato per la quasi totalità teatro di una prolungata<br />
attività di cava: ad oggi sono rimasti a vista i terrazzamenti e sono presenti alcune attività<br />
marginali. Dunque si hanno affioramenti estesi di roccia sui versanti e depositi di sabbie e<br />
argille nelle zone a bassa pendenza.<br />
Per ulteriori approfondimenti si rimanda alla <strong>relazione</strong> geologica.<br />
Tutte le indicazioni fornite dai rilievi geologici-geotecnici sono state considerate per lo<br />
sviluppo del progetto e per i dimensionamenti idrologici-idraulici.<br />
1.3 ANALISI DEL REGIME PLUVIOMETRICO<br />
Tale analisi si basa sull’osservazione dei dati pluviometrici registrati negli anni e di quelli<br />
interpolati dove mancanti.<br />
Cartografie e tabelle specifiche sono fornite dall’Istituto Idrografico e Mareografico Italiano,<br />
istituito nel 1917 per raccogliere e pubblicare in modo sistematico (anche se i rilevamenti non<br />
sono stati sempre continui) dati forniti da idrometri, pluviometri, pluvionivometri, ed<br />
apparecchi di misura di temperatura dell’aria, di portate, di torbidità, di livelli di falde<br />
freatiche.<br />
Il Servizio Idrografico gestisce circa 1170 stazioni termometriche, 1780 pluviometriche e<br />
1715 pluviografi, 750 idrometriche, 450 di misura di portata, 30 torbiometriche, 700<br />
freatimetriche, oltre ad effettuare misure di pressione atmosferica, di umidità relativa, di<br />
velocità e direzione del vento e di insolazione.<br />
Esistono inoltre altri Enti ed organismi pubblici e privati che contribuiscono ad effettuare<br />
misure idrologiche solitamente per propri fini (Enel, Ministero Agricolture e Foreste,<br />
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PROGETTO DI ADEGUAMENTO FUNZIONALE AD USO IDRRIGUO ED IDROPOTABILE DEL LAGHETTO CONDOTTO BUCINE<br />
IN COMUNE DI PORTOFERRAIO - PROGETTO ESECUTIVO – RELAZIONE IDROLOGICA IDRAULICA<br />
Aeronautica Militare, Istituto Idrografico della Marina, Cassa per il Mezzogiorno, Consorzi di<br />
Bonifica, Istituti Universitari, Amministrazioni locali, C.N.R.).<br />
Per quanto riguarda lo studio in esame, a partire dalla carta del 1933 riportante le linee di<br />
ugual rapporto tra la precipitazione del 1933 e quella media del periodo 1921-1932, sono stati<br />
osservati vari dati fino all’ultima pubblicazione disponibile (anno 1994). In particolare sono<br />
riportati in allegato i dati della stazione di Capoliveri. Si può notare, a titolo di esempio, che<br />
l’isola d’Elba ha registrato valori di piogge annue di 400 mm nel 1940 e di 1300 mm nel<br />
1947: si comprende facilmente quanto sia variabile e non facilmente prevedibile, se non con<br />
una lunga serie storica, il regime meteorologico dell’isola.<br />
Le stazioni pluviometriche dell’isola d’Elba hanno registrato dati di misura per differenti<br />
periodi storici e purtroppo non sempre in modo continuativo. Confrontando le quattordici<br />
stazioni storiche dell'isola (di cui però solo quattro significative) che hanno fornito dati e<br />
considerando le caratteristiche dei bacini in esame, si è ritenuto di poter assumere come<br />
significativa, per le finalità di questo studio, la stazione di Portoferraio città, attiva<br />
ufficialmente dal 1923 (di fatto dal 1949). Approfondendo l'esame dei dati idrologici si<br />
notano, oltre ai dati mancanti per l'anno 1981 (che comunque non manifesta dati significativi<br />
nelle altre stazioni dell'Isola che registrarono regolarmente), alcuni valori anomali (ovvero<br />
troppo discostanti dalle medie per essere anche considerati valori estremi) riferiti al 1951.<br />
Riesaminando l'annale idrologico originale si riscontra che alcuni valori di pioggia di 1, 3 e 12<br />
ore sono seguiti da simboli che sottolineano il dubbio del numero a cui si associano,<br />
confermando quanto premesso. Si è dunque deciso di operare a favore di sicurezza assumendo<br />
come validi i dati palesemente elevati di pioggia di 1 e 3 ore, mentre per quanto riguarda il<br />
dato di 12 ore si è ritenuto errato il valore interpolato (245 mm) e si è assegnato il nuovo<br />
valore calcolato di 306 mm. Quest'ultima tabella (in allegato) costituisce il riferimento<br />
pluviometrico per i bacini in esame.<br />
Non risultano installate all’isola d’Elba stazioni automatiche di misura di portata, di livello<br />
idrometrico o di velocità dell’acqua.<br />
1.4 CALCOLO DELLA PORTATA DI PROGETTO<br />
1.4.1 METODI DI CALCOLO<br />
Il calcolo della portata di progetto è funzione di molte grandezze caratteristiche del bacino<br />
idrografico, e le stesse formule impiegate variano a seconda della situazione geomorfologica<br />
presente: adottando opportune espressioni matematiche ed impiegando appropriati parametri è<br />
possibile stimare il valore di massima portata attesa in una determinata sezione del corso<br />
d’acqua in studio.<br />
A causa delle naturali incertezze insite nelle stime tecniche idrauliche è opportuno svolgere le<br />
operazioni di calcolo con diversi metodi, in modo da poter confrontare i risultati ottenuti e<br />
adoperare una scelta a favore di sicurezza.<br />
Nel presente studio la valutazione delle portate attese allo sbocco dei corsi d’acqua in esame è<br />
avvenuta mediante due metodi di calcolo: il metodo afflussi-deflusso e il metodo cinematico<br />
(o razionale). I valori di progetto sono stati individuati in base al confronto dei risultati<br />
ottenuti operando a favore di sicurezza.<br />
1.4.2 TEMPO DI RITORNO<br />
Le stime tecniche delle portate sono necessariamente associate al tempo di ritorno T r di un<br />
certo evento; il tempo di ritorno rappresenta il periodo medio espresso in anni in cui l’evento<br />
viene superato una volta sola. Definendo con P la probabilità di non superamento dell’evento<br />
si ha che:<br />
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T r = 1/(1 – P(x))<br />
dove P(x) è normalmente espressa come una funzione, o distribuzione, di probabilità che<br />
associa ad un valore dell’evento (portata, altezza di pioggia) la corrispondente probabilità che<br />
non sia superato.<br />
1.4.3 METODO CINEMATICO<br />
Il metodo cinematico, proposto da Turazza nel 1880, ed ampiamente utilizzato nella<br />
tradizionale prassi tecnica, è particolarmente adatto per bacini di estensione limitata e si basa<br />
sul fatto che la portata dipende dalle caratteristiche proprie del bacino sotteso e dall’evento<br />
pluviometrico in <strong>relazione</strong> alla sua durata. S’ipotizza che venga raggiunta la massima portata<br />
quando i contributi di tutto il bacino raggiungono la sezione in esame; il tempo necessario<br />
affinché questo avvenga è detto tempo di corrivazione o di ritardo.<br />
La valutazione della portata prevista alla sezione di chiusura del lago viene calcolata<br />
utilizzando la seguente formula:<br />
Q = hm S C / (tc 3.6) m 3 /s<br />
dove: hm=altezza media di pioggia in mm=h*Kr<br />
Kr= coefficiente di riduzione areale<br />
S=area del bacino idrografico in km 2<br />
C=coefficiente di deflusso<br />
tc=tempo di corrivazione in ore<br />
Il tempo di corrivazione è stato calcolato utilizzando la formula di Giandotti ed è risultato pari<br />
a:<br />
t c = 0.22 ore<br />
Il coefficiente di deflusso C è stato assunto pari a 0.67 tenendo conto delle perdite di<br />
infiltrazione tra i vari strati rocciosi.<br />
Per la stima dell’altezza di pioggia attesa hm lo studio si è sviluppato in ambito probabilistico<br />
con le curve di possibilità pluviometrica, che esprimono il legame tra l’altezza di pioggia<br />
caduta in un punto e la sua durata t, solitamente nella forma semplificata:<br />
h = a t n<br />
dove a ed n sono costanti per un certo tempo di ritorno T r .<br />
Per calcolare le curve di possibilità pluviometrica si utilizza la statistica dei valori massimi<br />
annuali delle piogge registrati dalle stazioni pluviografiche pubblicate negli Annali Idrologici.<br />
La serie dei suddetti valori relativi ad una certa durata può essere considerata un campione di<br />
una variabile casuale; trattandosi di valori massimi si verifica che la legge di Gumbel<br />
(distribuzione asintotica del valore massimo) interpreta bene le osservazioni campionarie. La<br />
distribuzione di Gumbel, che esprime la probabilità che la generica osservazione risulti<br />
minore od uguale ad un valore dato, ha l’espressione:<br />
F x (x ) = P ( X ≤ x ) = P (x) = ex p (- ex p ( - b (x – u)))<br />
dove x rappresenta la variabile casuale coincidente con l’altezza di pioggia massima per una<br />
certa durata h ed i parametri b ed u sono rispettivamente una misura della dispersione e della<br />
moda.<br />
La stima dei parametri può essere fatta con diversi metodi (momenti, minimi quadrati).<br />
Utilizzando l’espressione di Gumbel si ottiene l’altezza massima di pioggia attesa<br />
probabilisticamente raggiungibile in un certo periodo di anni. Risolvendo il sistema di<br />
equazioni sopra viste (F x (x) e T r (x)) si ricava l’espressione dell’altezza di pioggia in<br />
funzione del tempo di ritorno. Disponendo i valori di altezza e tempo di ritorno calcolati su un<br />
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piano bilogaritmico (in ascissa la durata t ed in ordinata altezza e tempo di ritorno) si nota che<br />
i punti corrispondenti allo stesso valore del tempo di ritorno tendono a disporsi intorno ad una<br />
retta. Quindi ha senso una legge del tipo:<br />
h (t,Tr) = a t n<br />
detta curva di possibilità climatica di tempo di ritorno Tr ed esprime per ogni durata t<br />
l’altezza di pioggia che cade nel luogo considerato per un certo tempo di ritorno.<br />
Le tabelle che seguono mostrano dati e risultati dell’elaborazione statistica.<br />
INTERVALLO DI MINUTI<br />
10.00 15.00 20.00 30.00 60.00<br />
Anno h(mm) X 2 =(hi<br />
-M) 2<br />
h(mm) X 2 =(hi<br />
-M) 2<br />
h(mm) X 2 =(hi<br />
-M) 2<br />
h(mm) X 2 =(hi<br />
-M) 2<br />
h(mm) X 2 =(hi<br />
-M) 2<br />
1952 6.00 25.43 7.60 41.84 9.20 48.89 14.90 17.53 9.40 265.69<br />
1955 5.00 36.52 7.50 43.14 10.00 38.34 15.00 16.71 26.00 0.09<br />
1957 14.80 14.11 14.96 0.80 15.12 1.15 15.44 13.30 16.40 86.49<br />
1958 13.00 3.83 19.50 29.51 26.00 96.19 27.75 75.04 33.00 53.29<br />
1959 13.33 5.23 20.00 35.19 20.00 14.50 23.20 16.91 32.80 50.41<br />
1960 13.00 3.83 19.80 32.86 20.04 14.80 20.53 2.08 22.00 13.69<br />
1961 8.77 5.17 9.79 18.30 10.80 29.08 13.00 37.06 14.80 118.81<br />
1962 23.00 142.97 27.00 167.24 31.00 219.27 28.90 96.29 22.60 9.61<br />
1963 12.00 0.92 13.10 0.94 14.20 3.97 16.40 7.22 23.00 7.29<br />
1964 8.00 9.26 9.02 25.48 10.04 37.85 12.08 49.10 18.20 56.25<br />
1965 12.00 0.92 13.50 0.32 15.00 1.42 18.00 1.18 27.00 1.69<br />
1966 13.00 3.83 14.70 0.40 16.40 0.04 19.80 0.51 30.00 18.49<br />
1967 16.00 24.57 16.46 5.72 16.92 0.53 17.84 1.56 20.60 26.01<br />
1968 24.00 167.88 27.30 175.09 30.60 207.58 37.20 328.07 57.00 979.69<br />
1969 15.00 15.66 17.20 9.81 19.40 10.29 23.80 22.21 37.00 127.69<br />
1970 10.00 1.09 15.00 0.87 20.00 14.50 25.00 34.96 40.00 204.49<br />
1971 9.20 3.40 9.96 16.88 10.72 29.95 12.24 46.89 16.80 79.21<br />
1972 9.47 2.47 14.20 0.02 19.33 9.85 29.60 110.51 36.60 118.81<br />
1973 7.30 14.01 10.95 9.72 14.60 2.54 20.20 1.24 20.20 30.25<br />
1974 10.67 0.14 16.00 3.73 18.13 3.75 22.40 10.97 35.20 90.25<br />
1975 8.13 8.49 12.20 3.49 13.49 7.30 16.07 9.10 23.80 3.61<br />
1976 10.20 0.71 11.32 7.55 12.44 14.08 14.68 19.43 21.40 18.49<br />
1977 5.00 36.52 7.50 43.14 10.00 38.34 11.35 59.87 15.40 106.09<br />
1978 10.20 0.71 11.30 7.66 12.40 14.38 14.60 20.14 21.20 20.25<br />
1979 12.40 1.84 18.60 20.54 24.80 74.09 25.00 34.96 25.60 0.01<br />
1980 12.40 1.84 13.98 0.01 15.56 0.40 18.72 0.14 28.20 6.25<br />
1982 8.67 5.63 13.00 1.14 14.22 3.89 16.67 5.84 24.00 2.89<br />
1983 14.00 8.74 16.04 3.89 18.08 3.56 22.16 9.44 34.40 75.69<br />
1984 6.80 18.00 10.20 14.96 10.73 29.84 11.80 53.11 15.00 114.49<br />
1985 9.60 2.08 14.40 0.11 15.11 1.17 16.53 6.54 20.80 24.01<br />
1987 6.67 19.12 10.00 16.55 10.80 29.08 11.40 59.10 12.60 171.61<br />
1988 3.30 59.96 4.00 101.36 4.70 132.07 5.70 179.22 8.10 309.76<br />
1989 2.80 67.95 4.30 95.41 5.70 110.09 8.50 112.09 9.60 259.21<br />
1990 7.80 10.52 10.50 12.73 13.20 8.95 18.00 1.18 30.80 26.01<br />
1992 25.00 194.79 31.50 303.87 38.00 475.58 43.60 600.87 70.00 1962.49<br />
Dati pluviometrici degli annali idrologici di Portoferraio e Rio Elba<br />
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N 35 35 35 35 35<br />
M= Σhi/N 11.04 14.07 16.19 19.09 25.70<br />
ΣX 2 918.14 1250.25 1727.32 2060.36 5439.06<br />
σ=ΣX<br />
2 /(N-1)) 0.5 5.20 6.06 7.13 7.78 12.65<br />
α = 1.283/σ 0.25 0.21 0.18 0.16 0.10<br />
β=M-0.5772/α 8.71 11.34 12.99 15.59 20.01<br />
Elaborazioni statistiche con il metodo di Gumbel<br />
hmax<br />
T di<br />
ritorno<br />
10 minuti 15 minuti 20 minuti 30 minuti 60 minuti<br />
5 anni 14.78 mm 18.43 mm 21.32 mm 24.69 mm 34.80 mm<br />
20 anni 20.74 mm 25.38 mm 29.49 mm 33.61 mm 49.29 mm<br />
50 anni 24.51 mm 29.78 mm 34.66 mm 39.26 mm 58.48 mm<br />
100 anni 27.34 mm 33.08 mm 38.54 mm 43.50 mm 65.36 mm<br />
200 anni 30.16 mm 36.37 mm 42.41 mm 47.72 mm 72.22 mm<br />
500 anni 33.87 mm 40.71 mm 47.51 mm 53.29 mm 81.26 mm<br />
Altezze massime di pioggia per differenti durate e tempi di ritorno<br />
Le curve di possibilità pluviometrica, per eventi inferiori ad 1 ora, risultano quindi<br />
determinate dai seguenti parametri:<br />
con h(t) = a t n e t espresso in minuti.<br />
T di ritorno a n<br />
500 anni 11.14 0.478<br />
200 anni 9.9662 0.4771<br />
100 anni 9.0764 0.4763<br />
50 anni 8.1836 0.4752<br />
30 anni 7.3331 0.4840<br />
20 anni 6.9928 0.4733<br />
5 anni 5.1161 0.4684<br />
Coefficienti della curva di probabilità pluviometrica<br />
A quest’ultimo valore h è stato poi applicato il coefficiente di riduzione kr delle altezze di<br />
pioggia in funzione dell’area del bacino per ottenere il valore hm di altezza media di pioggia<br />
distribuita su tutta la superficie del bacino sotteso: a favore di sicurezza tale coefficiente è<br />
stato preso uguale ad 1.<br />
Si è infine determinato il valore di portata Q attesa allo sbocco con un tempo di ritorno di 500<br />
anni che è risultato: Q500=2.26 mc/s<br />
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2 RELAZIONE IDRAULICA<br />
2.1 VERIFICHE IDRAULICHE<br />
La determinazione della portata di progetto è necessaria per dimensionare e verificare il<br />
sistema idraulico.<br />
Innanzitutto è bene sottolineare come la portata calcolata sia quella corrispondente ad un<br />
evento di particolare eccezionalità (tempo di ritorno 500 anni) e sia probabilmente<br />
sovrastimata a causa delle scelte fatte a favore di sicurezza, senza tener conto che non si ha un<br />
vero e proprio immissario al lago ma una serie di impluvi.<br />
Il regime idraulico del bacino è caratterizzato da lunghi periodi di secca e le piene nel lago (se<br />
così si possono definire) risultano fortemente legate alle intense precipitazioni meteoriche.<br />
In queste situazioni sono normalmente probabili fenomeni di trasporto solido, con erosione e<br />
deposito di materiale: nel caso in esame però si ha un bacino per lo più su roccia tale da<br />
ridurre quasi a zero gli apporti di materiale solido presso l’invaso. Ciò è ulteriormente<br />
confermato dalla esigua presenza di materiale depositato per erosione a monte sul fondo del<br />
lago.<br />
Le verifiche sviluppate riguardano lo sfioratore (che induce la massima altezza d’invaso), il<br />
canale di sfioro (dimensionato per smaltire in sicurezza <strong>idraulica</strong> le portate di sfioro fino ala<br />
cinquecentennale) e lo scarico di fondo (dimensionato per consentire un rapido svaso).<br />
2.1.1 CALCOLO DELLA MASSIMA ALTEZZA D’ACQUA SOPRA LO SFIORATORE<br />
Lo sfioratore, posto in corrispondenza della parte sinistra (<strong>idraulica</strong>) dello sbarramento, è stato<br />
progettato a sezione rettangolare, largo 4 m e alto 2 metri al lordo dell’impalcato del<br />
ponticello (spessore 40-50 cm) che permetterà la continuità di passaggio sul coronamento.<br />
Questo tipo di opera è tecnicamente denominata “stramazzo in parete grossa” o “stramazzo<br />
Belanger”. L’espressione che lega portata con altezza d’acqua sulla soglia di sfioro è data da:<br />
Q = 0.385 b h (2 g h) ^0.5<br />
(con g si intende accelerazione di gravità)<br />
Per il calcolo dell’altezza d’acqua sopra lo sfioratore, in corrispondenza di massima piena, e<br />
quindi la quota di massimo invaso ottenuta nel lago, è sufficiente assegnare a Q il valore della<br />
portata di progetto e a b la larghezza della soglia di sfioro.<br />
I risultati danno per Q500=2.26 mc/s un valore di altezza d’acqua pari a h=0.48 m<br />
.<br />
Considerando che la soglia di sfioro è posta a quota 66 m s.l.m. con un franco rispetto al<br />
coronamento di 2 m (il coronamento è posto a quota 68 m s.l.m.) la quota di massimo invaso<br />
del lago può essere, a favore di sicurezza, assunta pari 66+0.48= 66.48 m s.l.m. anche se il<br />
volume d’invaso corrispondente ai 48 cm di sopralzo rispetto alla soglia di sfioro è maggiore<br />
del volume sotteso dall’idrogramma di piena della stimata portata cinquecentennale: in altre<br />
parole a favore di sicurezza si trascura la funzione di laminazione che in realtà avverrebbe<br />
nell’invaso.<br />
Riassumendo si hanno i seguenti franchi:<br />
Franco rispetto alla quota di sfioro: 200 cm<br />
Franco rispetto alla quota raggiunta dalla Q500 sullo sfioratore: 152 cm<br />
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1.5.2 VERIFICA DEFLUSSO PRESSO CANALE DI SCARICO SUPERFICIALE<br />
La verifica della sezione tipo del canale di scarico superficiale è avvenuta ipotizzando il<br />
deflusso delle portate di piena in condizioni di moto uniforme. L’ipotesi semplificativa di tali<br />
condizioni idrauliche è supportata principalmente dalle seguenti considerazioni:<br />
1. La pendenza del fondo canale è costante, e così sarà quella di progetto.<br />
2. Non si hanno variazioni planimetriche consistenti, il corso d’acqua ha un andamento<br />
pressoché rettilineo.<br />
3. E’ possibile considerare costante la portata, non essendoci presenti affluenti.<br />
4. Non si hanno variazioni di sezione né di scabrezza .<br />
Infine le dimensioni ridotte del corso d’acqua e l’altrettanto ridotta pericolosità <strong>idraulica</strong><br />
fanno si che l’assunzione di moto uniforme sia più che sufficiente per la verifica <strong>idraulica</strong> del<br />
canale. A favore di sicurezza si effettuerà la verifica per il tratto di canale in terra,<br />
considerando un deflusso più rapido nella parte di canale rivestito a malta e pietre.<br />
Considerando la sezione di progetto, caratterizzata dalle seguenti dimensioni:<br />
larghezza fondo canale = 2 m<br />
altezza sponde = 3 m<br />
inclinazione sponde = 1:3<br />
In queste condizioni, prendendo i valori di scabrezza corrispondenti a canali regolari in terra<br />
(coefficiente di Gauckler-Strickler ks pari a 30 m 1/3 /s) ed applicando la formula del moto<br />
uniforme nella forma di Manning<br />
Q = ks R 2/3 i 1/2<br />
(i = pendenza del canale, pari a 0.02, R = raggio idraulico)<br />
si verifica che la massima portata di piena (Q500=2.26 m 3 /s) transita con un franco superiore a<br />
2 m.<br />
1.5.3 DIMENSIONAMENTO TUBAZIONI DI SCARICO<br />
Il volume d’acqua invasabile a tergo dell’opera di ritenuta è circa 61200 m 3 . La normativa<br />
dighe prescrive che sia possibile svuotare rapidamente il volume invasato a tergo dell’opera,<br />
qualora sopraggiungano esigenze in tal senso.<br />
Il dimensionamento dell’organo di scarico è avvenuto dunque nel rispetto di tale prescrizione<br />
e con gli accorgimenti tecnici tali da preservare la funzionalità dell’opera. A tal fine è stato<br />
previsto all’imbocco del tubo di scarico un pozzetto drenante con la funzione di filtro, in<br />
modo da evitare che materiale solido e/o vegetale vada ad occludere la sezione di scarico. La<br />
tubazione di scarico è posta due metri sopra il fondo lago, per consentire lo scarico delle<br />
acque nel canale di sfioro a valle dello sbarramento.<br />
E’ stata scelta una tubazione in polietilene diametro pari a 600 mm, la cui apertura è regolata<br />
da una valvola posta a valle del corpo diga: con tale organo si ha lo scarico dell’80% del<br />
volume invasato in 13 ore e mezzo circa. Per lo svuotamento completo si utilizza una seconda<br />
tubazione, detta scarico di esaurimento, di diametro 200 mm, che, a causa delle quote a valle<br />
dello sbarramento (che risultano superiori a quelle di fondo lago) deve andare a sfociare oltre<br />
la confluenza tra il canale di sfioro e il fosso di Condotto, percorrendo 110 m: in circa 5 giorni<br />
si ha lo svuotamento completo dell’invaso.<br />
La verifica dei tempi di scarico è avvenuta applicando la teoria dell’efflusso libero da<br />
serbatoio, valutando le perdite localizzate e distribuite sulle tubazioni di scarico: sulla<br />
tubazione di scarico (diam 600 mm) sono previste due saracinesche a farfalla per rendere più<br />
sicura l’apertura della tubazione.<br />
Nelle seguenti tabelle si riportano alcuni step di calcolo.<br />
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Prospetto efflusso da tubo di scarico<br />
h acqua da fondo lago carico piezom Qmedia effluente [mc/s] v (m/s) tempo (s)<br />
7,95 5,95 1,71 6,04 902<br />
7,75 5,75 1,68 5,94 917<br />
7,55 5,55 1,65 5,83 933<br />
7,35 5,35 1,62 5,73 951<br />
7,15 5,15 1,59 5,62 969<br />
6,95 4,95 1,56 5,51 988<br />
6,75 4,75 1,53 5,40 1009<br />
6,55 4,55 1,49 5,28 1031<br />
6,35 4,35 1,46 5,16 1054<br />
6,15 4,15 1,43 5,04 1080<br />
5,95 3,95 1,39 4,92 1106<br />
5,75 3,75 1,36 4,80 1136<br />
5,55 3,55 1,32 4,67 1167<br />
5,35 3,35 1,28 4,53 1202<br />
5,15 3,15 1,24 4,39 1239<br />
4,95 2,95 1,20 4,25 1280<br />
4,75 2,75 1,16 4,11 1326<br />
4,55 2,55 1,12 3,95 1377<br />
4,35 2,35 1,07 3,80 1435<br />
4,15 2,15 1,03 3,63 1500<br />
3,95 1,95 0,98 3,46 1575<br />
3,75 1,75 0,93 3,28 1662<br />
3,55 1,55 0,87 3,08 1766<br />
3,35 1,35 0,81 2,88 1893<br />
3,15 1,15 0,75 2,66 2051<br />
2,95 0,95 0,68 2,41 2256<br />
2,75 0,75 0,61 2,14 2539<br />
2,55 0,55 0,52 1,84 2965<br />
2,35 0,35 0,41 1,46 3717<br />
2,15 0,15 0,27 0,96 5678<br />
totale secondi: 48705<br />
totale ore: 13,53<br />
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Prospetto efflusso da tubo di esaurimento<br />
carico piezom Qmedia effluente [mc/s] v (m/s) tempo (s)<br />
2,0 0,05 1,72 28424<br />
1,8 0,05 1,64 29962<br />
1,6 0,05 1,54 31779<br />
1,4 0,05 1,44 33973<br />
1,2 0,04 1,34 36695<br />
1,0 0,04 1,22 40198<br />
0,8 0,03 1,09 44942<br />
0,6 0,03 0,94 51895<br />
0,4 0,02 0,77 63558<br />
0,2 0,02 0,55 89885<br />
totale secondi:<br />
451312<br />
totale ore: 125<br />
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