I processi idrologici MISURA DELLE PORTATE
I processi idrologici MISURA DELLE PORTATE
I processi idrologici MISURA DELLE PORTATE
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
PARTE I<br />
Corso di Laurea Specialistica<br />
in Ingegneria Civile N.O.<br />
Giuseppe Aronica<br />
Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Lezione IV: La misura dei deflussi<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
<strong>MISURA</strong> <strong>DELLE</strong> <strong>PORTATE</strong><br />
Attraverso la misura del tirante idrico h e<br />
l’uso di relazioni Q=Q(h)<br />
Misura della velocità v, della sezione bagnata<br />
A e uso della relazione Q=v*A<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
Attraverso la misura del tirante idrico h e l’uso di<br />
relazioni Q=Q(h)<br />
Scala delle portate (o di deflusso)<br />
Scala di stato critico<br />
Legge di efflusso da uno stramazzo<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
Scala delle portate o di deflusso<br />
h<br />
In generale<br />
Q<br />
α ⋅h<br />
β<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
=<br />
A<br />
h m =A/b<br />
moto uniforme<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
h<br />
Sezione aperta<br />
Q = A(<br />
h)<br />
⋅ χ(<br />
h)<br />
⋅ R(<br />
h)<br />
⋅ i<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
Misure attraverso un venturimetro per canali<br />
Q = A(<br />
k)<br />
g ⋅<br />
km<br />
Q = B ⋅k<br />
g ⋅k<br />
Sezione<br />
rettangolare<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
Misure attraverso uno stramazzo<br />
Q = 0.<br />
415 ⋅b<br />
⋅H<br />
2gH<br />
Stramazzo Bazin senza<br />
contrazione sui lati<br />
Q = µ ⋅b<br />
⋅H<br />
In generale<br />
2gH<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
6
Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Strumenti per la misura del tirante idrico h<br />
Idrometri e idrometrografi<br />
Misuratori a ultrasuoni<br />
Cellule fotoelettriche<br />
La misura delle portate<br />
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Dipartimento partimento di<br />
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Civile ivile<br />
Idrometri<br />
Lo strumento per la misura del livello<br />
dell’acqua o altezza idrometrica nei fiumi e<br />
nei laghi si chiama idrometro o anche, nel<br />
caso dei laghi, limnimetro.<br />
L’idrometro più semplice è l’asta idrometrica.<br />
Asta graduata, solidamente fissata alla spalla<br />
di un ponte o ad un muro di protezione, lunga<br />
abbastanza da restare immersa in acqua<br />
anche quando il livello è eccezionalmente<br />
basso e visibile anche quando è<br />
eccezionalmente alto.<br />
La lettura delle aste idrometriche si fa<br />
generalmente ad ora fissa (una volta al<br />
giorno - in Italia a mezzogiorno)<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Misure idrometriche<br />
Quando la registrazione dei livelli deve essere continua si utilizzano degli strumenti<br />
automatici, chiamati idrometrografi. Questi strumenti differiscono fra loro sia per il<br />
principio su cui si basa l’organo di rilevamento vero e proprio (sensore di livello),<br />
che produce un segnale variabile al variare del livello, sia per il tipo di apparecchio<br />
utilizzato per registrare le misure.<br />
In figura è descritto l’idrometrografo a galleggiante. Le<br />
escursioni del livello del pelo libero fanno salire e<br />
scendere il galleggiante e il filo, mantenuto in tensione<br />
dal contrappeso, si muove facendo ruotare la<br />
puleggia. Questa trasmette la rotazione ad un secondo<br />
filo, al quale è fissato un equipaggio mobile, che porta<br />
una punta scrivente che può scorrere su guide<br />
verticali. La punta scrivente lascia una traccia su una<br />
carta avvolta intorno ad un tamburo ad asse verticale,<br />
tenuto in lenta rotazione da un meccanismo ad<br />
orologeria.<br />
Idrometrografi<br />
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Civile ivile<br />
↓Idrometrografo verticale a tamburo<br />
Installazione idrometrografica ↓<br />
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Idrometrografi<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Misure idrometriche<br />
↓ schema di installazione di<br />
idrometrografo a galleggiante<br />
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Civile ivile<br />
<strong>MISURA</strong>TORI A ULTRASUONI<br />
Il principio di funzionamento è basato su di<br />
un trasduttore a ultrasuoni che trasmette<br />
un impulso verso la superficie da misurare<br />
(la superficie liquida, in questo caso) e<br />
rileva l'eco riflessa risultante.<br />
Il tempo intercorso fra l'impulso trasmesso<br />
e l'eco ricevuta è convertito in una<br />
distanza.<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Misure idrometriche<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
Misura della velocità v, della sezione bagnata A e<br />
uso della relazione Q=v*A<br />
La misura della sezione bagnata A si effettua attraverso la<br />
misura del tirante idrico h, effettuata in uno dei modi prima<br />
visti, nota che sia la forma della sezione idrica.<br />
La misura della velocità è più complicata, si può utilizzare<br />
un misuratore a laser o ad ultrasuoni<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
Mulinelli<br />
Il principio di funzionamento è basato<br />
su di un elica che posta in asse alla<br />
corrente gira proporzionalmente alla<br />
velocità della corrente.<br />
Il costruttore fornisce delle curve<br />
sperimentali tipiche dello strumento<br />
che si sta utilizzando che legano il<br />
numero di giri dell’asse dell’elica alla<br />
velocità della corrente.<br />
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Civile ivile<br />
Misure con mulinelli<br />
Q<br />
∑ ⋅ v<br />
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=<br />
N<br />
i= 1<br />
m, i i A<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
A i<br />
La misura delle portate<br />
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Civile ivile<br />
Misuratori a ultrasuoni<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
Per la misura di portata tramite sensori ad ultrasuoni sono<br />
necessari due trasduttori (che emettono le onde acustiche),<br />
due ricevitori (che ricevono le onde stesse) ed un<br />
processore digitale (che analizza ed elabora il tempo di<br />
trasmissione e di ricezione).<br />
I trasduttori emettono le onde. Le onde che si propagano<br />
nel verso della corrente hanno velocità maggiore di quelle<br />
che si propagano in direzione opposta. Viene registrata la<br />
differenza nella velocità del suono nelle due direzioni. Dalla<br />
differenza delle velocità è possibile risalire alla velocità<br />
della corrente (effetto Doppler).<br />
Sia in A che in B vengono installati un trasduttore ed un<br />
ricevitore, al fine di analizzare la propagazione dell’onda<br />
acustica sia nel senso della corrente che in quello opposto<br />
(in figura è rappresentato solo il verso di propagazione<br />
disposto nel senso della corrente).<br />
Il metodo viene utilizzato in corsi d’acqua dove gli effetti<br />
d’erosione e di deposito sulle sponde (che devono ospitare<br />
gli apparecchi) e sul fondo sono trascurabili.<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
GLI ANNALI IDROLOGICI – PARTE II<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
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Civile ivile<br />
GLI ANNALI IDROLOGICI – PARTE II<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
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Civile ivile<br />
GLI ANNALI IDROLOGICI – PARTE II<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
La misura delle portate<br />
CAUSE DI ERRORI NELLA <strong>MISURA</strong> DELLA PORTATA<br />
Variazione della sezione per deposito o erosione<br />
Esondazione a monte<br />
Piena travolgente<br />
Errore di misura di tirante<br />
Errore di misura di velocità<br />
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Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
•GLACIALE<br />
•NIVEO PLUVIALE<br />
•PLUVIALE<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
I REGIMI FLUVIALI<br />
GLACIALE<br />
Quando gran parte del bacino si trova a quote tanto elevate che la<br />
precipitazione è prevalentemente di tipo nevosa<br />
NIVEO PLUVIALE<br />
Quando parte del bacino è a quota molto elevata e parte no,<br />
pertanto si verificano parimenti precipitazioni nevose e liquide<br />
PLUVIALE<br />
Quando la precipitazione di tipo nevosa è praticamente inesistente<br />
20
[mm]<br />
Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Gennaio<br />
Febbraio<br />
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I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Regime fluviale NIVEO PLUVIALE<br />
Regime pluviometrico SUBLITORANEO ALPINO<br />
Marzo<br />
Aprile<br />
Maggio<br />
Tanaro a Clavesana<br />
Giugno<br />
afflussi deflussi<br />
Luglio<br />
Agosto<br />
Settembre<br />
Ottobre<br />
Novembre<br />
Dicembre<br />
21
[mm]<br />
Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
Gennaio<br />
Febbraio<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Regime fluviale GLACIALE<br />
Regime pluviometrico SUBLITORANEO ALPINO<br />
Marzo<br />
Lys a Gressoney St. Jean<br />
Aprile<br />
Maggio<br />
Giugno<br />
Luglio<br />
Agosto<br />
Settembre<br />
Ottobre<br />
afflussi<br />
deflussi<br />
Novembre<br />
Dicembre<br />
22
[mm]<br />
Dipartimento partimento di<br />
Ingegneria ngegneria<br />
Civile ivile<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Gennaio<br />
Febbraio<br />
Marzo<br />
iuseppe Aronica – Corso di Idrologia Tecnica<br />
I <strong>processi</strong> <strong>idrologici</strong><br />
Regime fluviale PLUVIALE<br />
Regime pluviometrico MARITTIMO<br />
Aprile<br />
Simeto a Giarretta<br />
Maggio<br />
Giugno<br />
Luglio<br />
afflussi<br />
deflussi<br />
Agosto<br />
Settembre<br />
Ottobre<br />
Novembre<br />
Dicembre<br />
23
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