Indice Equazioni fondamentali Dissipazioni di energia nelle correnti idriche

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Antonio Abbate
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1 Indice 1 Equazioni fondamentali Introduzione Equazionedicontinuità Principio di conservazione della quantità di moto Principiodiconservazionedellaenergia Considerazioniconclusive Coefficienti di ragguaglio Effetti della curvatura delle linee di corrente Bibliografia Dissipazioni di energia nelle correnti idriche Introduzione Perditedistribuite Equazione di Colebrook e White Regime di transizione Moto assolutamente turbolento Perdite di carico localizzate Descrizione Curva Allargamento di sezione Restringimento di sezione Confluenze Biforcazione o suddivisione di corrente Manufatto a Y Griglie Saracinesche Considerazioniaifiniprogettuali Analogie tra correnti a superficie libera e moti in pressione Principio di trasformazione Bibliografia... 53

.. 17 2.1 Introduzione... 17 2.2 Perditedistribuite... 18 2.2.1 Equazione di Colebrook e White... 18 2.2.2 Regime di transizione..... 21 2.2.3 Moto assolutamente turbolento... 25 2.

2 XII Indice 3 Il progetto del sistema fognario Introduzione Portatamassima Dimensionamento della sezione Scabrezza effettiva Portataminima Considerazioni progettuali La procedura di Yao Procedura ATV Spechi fognari Bibliografia Sistemi di pompaggio e dispositivi di controllo Introduzione Tipologiedipompe Pompe centrifughe Coclee o viti di Archimede Volume della vasca di carico Dispositivi limitatori Caratteristiche generali Limitatore a vortice Dispositivi di regolazione Raccomandazioni dell ATV Paratoiabasculante Descrizione Comportamento idraulico Caratteristiche di funzionamento Controllodegliscarichi Bibliografia Moto uniforme Introduzione Descrizionedelmotouniforme Leggedelmotouniforme Leformuledelmotouniforme Correntiapeloliberoincanaliasezionechiusa Diagrammi di parziale riempimento dei canali Transizione da deflusso a pelo libero a moto in pressione Parametri geometrici di un canale a sezione circolare Parametri geometrici di canali a sezione non circolare Carico specifico in moto uniforme Collettori fognari a forte pendenza Correnti aerate Aerazione incipiente Corrente aerata in moto uniforme

.. 71 4.1 Introduzione... 71 4.2 Tipologiedipompe... 73 4.2.1 Pompe centrifughe... 73 4.2.2 Coclee o viti di Archimede...... 75 4.2.3 Volume della vasca di carico.... 77 4.3 Dispositivi limitatori.

3 Indice XIII Procedura di progetto Correntibifasearia-acqua Introduzione Correlazioni empiriche Corrente a tamponi Instabilità della superficie di separazione Bolla di Benjamin Il dimensionamento idraulico dei collettori fognari Nozioni generali Procedura di progetto Sezionicomposte Bibliografia Stato critico Introduzione Descrizione dello stato critico Caratteristiche dello stato critico Tirante critico Influenza della geometria del fondo del canale Influenza della geometria della sezione Analisi dei risultati Importanza del numero di Froude Calcolo delle caratteristiche dello stato critico Istruzioni per il calcolo Sezione circolare Sezione ovoidale Sezione a ferro di cavallo Pendenza critica Sintesi dei risultati Transizioneincollettoridadeboleafortependenza Ipotesi di calcolo Punto di stato critico Profilo di corrente Verifiche sperimentali Sezionicomposte Bibliografia Risalto idraulico e bacini di dissipazione Introduzione Ilrisaltoidraulico Equazionidelrisaltoidraulico Equazione fondamentale Sezione rettangolare Sezione circolare Sezioni ovoidale ed a ferro di cavallo

.. 141 Bibliografia... 145 6 Stato critico... 149 6.1 Introduzione... 149 6.2 Descrizione dello stato critico..... 150 6.3 Caratteristiche dello stato critico... 151 6.3.1 Tirante critico..... 151 6.3.2 Influenza della geometria del fondo del canale.

4 XIV Indice 7.4 Funzionamentoinpressioneindottodarisaltoidraulico Introduzione Altezze coniugate Aerazione della corrente Criterio di choking RisaltoidraulicoinsezioneaU Manufattididissipazione Introduzione Meccanismo dissipativo Il bacino di dissipazione di Smith Bacino di dissipazione USBR Bacino di dissipazione di Vollmer Considerazionisulladissipazionedienergia Bibliografia Profili di corrente Introduzione Equazionedeiprofilidicorrente Profilidicorrenteneicanaliprismatici Profilidicorrenteincanaliasezionecircolare Soluzione particolare Soluzione generale Lunghezze caratteristiche dei profili di corrente Classificazione dei profili di corrente Procedura di calcolo dei profili di corrente Profili di corrente in due tratti contigui Profili di corrente in collettori a sezione ovoidale ed a ferro dicavallo Introduzione Metodo della sezione equivalente Profili di corrente in canali rettangolari Introduzione Equazione del profilo di corrente Soluzione approssimata Considerazioniconclusivesuiprofilidicorrente Bibliografia Opere di attraversamento e condotte limitatrici di portata Introduzione Tombini Descrizione Condizioni di funzionamento Diagramma di progetto Equazioni di progetto Tombino semplice

..... 218 7.7 Considerazionisulladissipazionedienergia... 219 Bibliografia... 225 8 Profili di corrente... 227 8.1 Introduzione... 227 8.2 Equazionedeiprofilidicorrente... 229 8.

5 Indice XV 9.3 Condotte limitatrici di portata Descrizione Dimensionamento idraulico Calcolo della portata Sifonerovescio Descrizione della struttura Dimensionamento idraulico Bibliografia Stramazzi Introduzione Stramazzi in parete sottile Stramazzo rettangolare in parete sottile Stramazzo triangolare in parete sottile Stramazzi a larga soglia Stramazzo cilindrico Confronto tra gli stramazzi Bibliografia Sbocco libero da canali e condotte Introduzione Canale rettangolare Descrizione del moto Profilo della superficie libera Scala di deflusso Canale a sezione circolare Descrizione del moto Effetto del numero di Froude della corrente in arrivo Geometria del getto Effetti di sommergenza Canale a sezione ovoidale Sbocco con cavità Caratteristiche dello sbocco da canali circolari Descrizione del fenomeno Forma della cavità Tirante relativo nella sezione terminale Traiettorie della vena Distribuzione della velocità Bibliografia Venturimetri per canali Introduzione Venturimetro lungo Scala di deflusso Discussione dei risultati

..... 293 10.2.2 Stramazzo triangolare in parete sottile... 298 10.3 Stramazzi a larga soglia.... 301 10.4 Stramazzo cilindrico...... 307 10.5 Confronto tra gli stramazzi... 308 Bibliografia.

6 XVI Indice Effetto della curvatura delle linee di corrente Condizione di sommergenza Confronto con le osservazioni di laboratorio Canale Venturi mobile per pozzetti fognari Venturimetro corto Raccomandazioni per la progettazione Bibliografia Misuratori mobili di portata Introduzione Canale Venturi mobile Principio di funzionamento Canale Venturi mobile in sezione rettangolare Canale Venturi mobile con ostacolo conico Canale Venturi mobile in canale circolare Dispositivo base Dispositivo ottimizzato Misuratori mobili di portata con contrazione laterale Piatto Venturi Scala di deflusso Aspetti pratici Misura della portata con stramazzi mobili Bibliografia Pozzetti di ispezione Introduzione Entrata in pressione dello sbocco del pozzetto Moto in pressione nel pozzetto Suggerimenti progettuali Risultati di Liebmann Risultati di Lindvall e Marsalek Ulteriori risultati Bibliografia Manufatti di salto Introduzione Pozzetti di salto Schema del pozzetto Condizioni della corrente di monte Geometria del getto Camera di caduta Uscita del pozzetto Dissipazione d energia e choking Pozzi a vortice Ambiti di applicazione

.... 364 13.2.1 Principio di funzionamento..... 364 13.2.2 Canale Venturi mobile in sezione rettangolare... 365 13.2.3 Canale Venturi mobile con ostacolo conico... 370 13.

7 Indice XVII Manufatto di imbocco Progetto dell imbocco Pozzo verticale Manufatto di sbocco Bibliografia Pozzetti e manufatti ricorrenti Introduzione Corrente lenta Modello teorico Correnti subcritiche e transcritiche Coefficienti di perdita di carico localizzata Calcolo dei profili di corrente Confluenza con gradino Corrente veloce Descrizione del fenomeno Brusca deviazione planimetrica Restringimento di sezione Allargamento di sezione Correnti veloci in curva Manufatti di confluenza Metodi per la attenuazione delle onde di shock Pozzetti di curva in collettori circolari Introduzione Corrente lenta Corrente veloce Riduzione dell onda di shock Criteri di progetto dei pozzetti per fognatura Introduzione Pozzetto di linea o di ispezione Pozzetto di curva Pozzetto di confluenza Pozzetti con salto di modesta ampiezza Confronto tra le capacità idrovettrici dei pozzetti Raccomandazioni costruttive Bibliografia Manufatti di ripartizione Introduzione Equazioni del moto Efflusso laterale Moto pseudo-uniforme Effetto della riduzione di larghezza Effetto dell innalzamento del fondo Andamento del profilo della superficie idrica

.. 443 16.2.4 Calcolo dei profili di corrente... 446 16.2.5 Confluenza con gradino... 447 16.3 Corrente veloce...... 451 16.3.1 Descrizione del fenomeno...... 451 16.3.2 Brusca deviazione planimetrica.

8 XVIII Indice Rappresentazione grafica della soluzione Soluzioni similari Canali ripartitori Canale ripartitore equivalente Effetto delle resistenze Caratteristiche dell efflusso laterale Moto pseudo-uniforme Manufatti di biforcazione Caratteristiche della corrente Biforcazione a T Bibliografia Sfioratori laterali Introduzione Impostazione progettuale Conoscenze di base Descrizione del manufatto standard Sfioratori laterali a soglia alta Collettore di monte Canale sfioratore Condotta limitatrice di portata Sfioratori a soglia bassa Descrizione del comportamento idraulico Sfioratore prismatico Sfioratore convergente Il risalto idraulico negli sfioratori Procedura di calcolo per sfioratori convergenti Sfioratori laterali di lunghezza limitata Introduzione Piatto terminale Legge di variazione della portata sfiorata Profilo della superficie idrica Valutazione della portata sfiorata Perdite localizzate dovute all efflusso laterale Prove di laboratorio Sfioratori laterali con condotta limitatrice di portata Introduzione Efficienza della condotta limitatrice Caratteristiche della portata derivata Raccomandazioni progettuali Considerazioni finali Bibliografia

.. 565 Bibliografia... 570 18 Sfioratori laterali... 573 18.1 Introduzione... 573 18.2 Impostazione progettuale... 575 18.2.1 Conoscenze di base... 575 18.2.2 Descrizione del manufatto standard.

9 Indice XIX 19 Canali di gronda Introduzione Equazioni di base Canali di gronda a sezione rettangolare Equazione della superficie libera Classificazione generale Deflusso transcritico Funzionamento in stato critico Canale di gronda con sezione a U Aspetti pratici del moto nei canali di gronda Bibliografia Scaricatori a salto Introduzione Schema di calcolo Tirante idrico allo sbocco Calcolo della portata derivata e della lunghezza della luce Escursione della portata derivata Corrente a valle dello scaricatore Profilo del pelo libero Raccomandazioni progettuali Bibliografia Indice analitico

... 642 Bibliografia... 646 20 Scaricatori a salto... 649 20.1 Introduzione... 649 20.2 Schema di calcolo... 650 20.3 Tirante idrico allo sbocco... 652 20.

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