DOTT..ING. ANTONIO GARINO VIA BASSIGNANO CUNEO TEL 0171/ FAX 0171/ COMUNE DI MONASTEROLO CASOTTO

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1 REGIONE PIEMONTE PROVINCIA DI CUNEO COMUNE DI MONASTEROLO CASOTTO PROPONENTE GAVOTTO Battista Dario Via Rosa Bianca MONDOVI Impianto idroelettrico PRESA SUL RIO CASOTTO LOCALITÀ MOLINI - CENTRALE NEI PRESSI DEL L ANTICO MULINO 4 RELAZIONE IDRAULICA Dimensionamento idraulico dei principali componenti dell opera Cuneo luglio 2012 Il Proponente Il Tecnico Dott. Ing. A. Garino 1

2 Sommario 1 Premessa Bocca derivazione dell opera di presa Canale di derivazione tratto immediatamente a valle opera di presa... 5 Tratto larghezza 3,50 m Canale di derivazione tratto sino alla vasca di sedimentazione e carico... 6 Tratto larghezza 2,00 m Canale di derivazione tratto con soglia sfiorante laterale per controllo portata derivata Condotta in pressione sino alla turbina Canale di scarico centrale Scala di risalita dell ittiofauna

3 1. Premessa I calcoli sviluppati sono principalmente di tipo idraulico ed hanno lo scopo di definire le dimensioni principali delle opere. In particolare si è ritenuto necessario definire la dimensione della bocca di ingresso soprattutto dal punto di vista della realizzazione di una soglia protettrice di ingresso al canale di derivazione contro il trasporto solido. Dinanzi a detta paratoia è stato inserito una paratoia sghiaiatrice praticamente con platea a quota fondo alveo per procedere nel tempo al mantenimento dell opera di derivazione contro l inghiaiamento. Il canale di derivazione inoltre è stato mantenuto di larghezza superiore a valle della bocca di derivazione sino alla soglia della briglia posta a valle della traversa. Successivamente il canale della lunghezza di circa 60 m è stato realizzato con una sezione più ristretta e di maggiore profondità. Ciò è dovuto al fatto che la zona da superare con il canale è in soglia rocciosa ed inoltre detto canale è stato concepito come canale di sedimentazione. Al termine di detto canale sono state previste paratoie i intercettazione e di scarico laterale nell alveo. Nella stessa zona è stato previsto l installazione di uno sgrigliatore e della vasca di carico della condotta in pressione. Sulla parete verso alveo nel tratto terminale è stato previsto uno stramazzo laterale avente lo scopo di controllare e restituire le portate in esubero rispetto alla portata massima. La condotta in pressione con imbocco con carico di almeno un metro sulla generatrice superiore è prevista posata nella sede dell antico canale del mulino. Tutte le opere sono state calcolate e progettate con l obiettivo di contenere al massimo le perdite di carico compatibilmente con i costi di realizzazione. Di seguito sono riportati i calcoli di dimensionamento delle singole parti dell impianto. 3

4 2. Bocca derivazione dell opera di presa CALCOLO DELLA PORTATA DI UNO STRAMAZZO RIGURGITATO Parametri di progetto larghezza della soglia sfiorante b m 4,800 accelerazione di gravità g m/s 2 9,810 hm=v1 2 /2*g= 0,05 V1= 1,00 h1=z= 0,09 h=hm+h1-hv-h2= 0,141 H1= 1,07 Q" hm= 1,02 h2= 0,93 Q' hv=d= 0,93 Ht= 1,59 Hv= 1,73 p1= 0,57 p2= 0,80 N.B.: La differenza di quota (h1) fra vena nel canale di monte e valle deve essere definità di volta in volta altezza critica sulla soglia h=2/3*h1 Formule per determinazione portata Cremonese (Manuale Ing. Civile Cremonese pag.1489 e testo E.Scimemi pag. 89) Coefficiente di strozzatura µ 0,650 (Variabile fra 0,65 soglia spessore ridotta e 0,85 soglia spessore molto lungo) Coefficiente luce non rigurgitata µ 1 0,650 Coefficiente luce rigurgitata µ 2 0,800 Q=b (µ 2 h 2 (2 g*(h 1+ V1 2 /2*g)) 1/2 +2/3 µ 2 *h 1 *(2*g*(h 1 +V1 2 /2 *g ) 1/2 ) Q m 3 /s 5,066 4

5 3. Canale di derivazione tratto immediatamente a valle opera di presa. Tratto larghezza 3,50 m Impianto Mulino Monasterolo Casotto DIMENSIONAMENTO DEL CANALE FRA OPERA DI PRESA E SGRIGLIATORE Q. pelo acqua = 541,570 f= 0,2 hp= 1,65 h= 1,45 q.f.c.c. 540,120 Q= 5,23 B = 3,500 V= 0,00 Q= 1/n*A*R i 2/3 *j 1/2 A=B*h P=B+2*h Ri = A/P Imput: Rivestimento sponde e fondo : con pareti in calcestruzo gettato con casseri metallici o pannelli in legno lisciato Coefficiente di scabrezza dato (coefficiente di Strikler) k = 85 Coefficiente di Manning derivato da Strikler n = 0,012 lunghezza del canale L = m 6,400 Pendenza del pelo acqua j = 0,020% Pendenza della sponda sinistra z 1 = 0,000 Pendenza della sponda destra z 2 = 0,000 Larghezza del fondo canale B = m 3,500 Perdita carico H mm 0,001 Coeff. di Strickler C = 1/n*R 1/6 Output Perdita di carico totale J m 0,0013 Quota livello acqua ingresso canale Hm m s.l.m. 1415,20 Quota pelo libero acqua nella vasca di sedimentazione Hvsed m s.l.m. 1415,20 h moto unif. area vena perim.bagnato raggio idr. portata h A P R Q m m 2 m m m 3 /s 1,450 5,075 6,400 0,793 5,226 5

6 4. Canale di derivazione tratto sino alla vasca di sedimentazione e carico Tratto larghezza 2,00 m Impianto Mulino Monasterolo Casotto DIMENSIONAMENTO DEL CANALE FRA OPERA DI PRESA E SGRIGLIATORE Q. pelo acqua = 542,620 f= 0,2 hp= 2,70 h= 2,50 q.f.c.c. 540,120 Q= 5,37 B = 2,000 V= 0,00 Q= 1/n*A*R i 2/3 *j 1/2 A=B*h P=B+2*h Ri = A/P Imput: Rivestimento sponde e fondo : con pareti in calcestruzo gettato con casseri metallici o pannelli in legno lisc Coefficiente di scabrezza dato (coefficiente di Strikler) k = 85 Coefficiente di Manning derivato da Strikler n = 0,012 lunghezza del canale L = m 55,000 Pendenza del pelo acqua j = 0,025% Pendenza della sponda sinistra z 1 = 0,000 Pendenza della sponda destra z 2 = 0,000 Larghezza del fondo canale B = m 2,000 Perdita carico H mm 0,014 Coeff. di Strickler C = 1/n*R 1/6 Output Perdita di carico totale J m 0,0138 Quota livello acqua ingresso canale Hm m s.l.m. 1415,20 Quota pelo libero acqua nella vasca di sedimentazione Hvsed m s.l.m. 1415,19 h moto unif. area vena perim.bagnato raggio idr. portata h A P R Q m m 2 m m m 3 /s 2,500 5,000 7,000 0,714 5,370 6

7 5. Canale di derivazione tratto con soglia sfiorante laterale per controllo portata derivata. Impianto di: Torrente Casotto Opera: Soglia sfiorante di regolazione portate immesse dalla bocca di presa Verifica della portate smaltite PIANTA vasca di sedimentazione vasca di carico Lst= 10,00 Altezza dell'acqua sulla soglia della traversa h m 0,12 Portata in ingresso nella bocca di presa Qmax m 3 /s 6,00 Portata da derivare Qmax m 3 /s 5,00 Portata che entra nel canale e deve essere sfiorata Q da sfiorare m 3 /s 1,00 SEZIONE LONGITUDINALE SEZIONE TRASVERSALE Q= 540,70 hm= 0,08 540,59 h= 0,11 hm= 0,11 H= 2,00 p= 2,50 (valore medio) P = 2,00 B= 2,000 Note esplicative Portata uguale a quella in ingresso dal torrente distribuita uniformemente sulla traversa Si noti che sulla soglia è necessaria una altezza di 540,59 m sullo stramazzo laterale detta altezza si riduce a0,08 Calcolo della portata dello sfioratore laterale Q= 2/3*µ*(2*g) 1/2 *L*h m 3/2 Legge del parametro µ µ=0, *h/p-1, *h/p+0, *h/p-0, *h/p+0, Tabella di calcolo della portata sversata dallo stramazzo Larghezza del canale B m 2,000 Accelerazione di gravità g m/s 2 9,810 altezza parapetto P m 2,000 Lunghezza stramazzo Lst m 10,000 Incremento lama sversante sul parapetto h m 0,010 Tabella di calcolo della portata (scala delle portate dello sfioratore laterale) hm hm/p µ Q m m 3 /s 0,000 0,000 0,485 0,000 0,010 0,005 0,483 0,032 0,020 0,010 0,481 0,089 0,030 0,015 0,480 0,163 0,040 0,020 0,478 0,250 0,050 0,025 0,476 0,348 0,060 0,030 0,475 0,456 0,070 0,035 0,473 0,573 0,080 0,040 0,472 0,698 0,090 0,045 0,470 0,830 0,100 0,050 0,469 0,969 0,110 0,055 0,467 1,114 0,120 0,060 0,466 1,266 0,130 0,065 0,464 1,423 0,140 0,070 0,463 1,586 0,150 0,075 0,461 1,753 7

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9 6. Condotta in pressione sino alla turbina CARATTERISTICHE DI UNA CONDOTTA IN PRESSIONE FISSATO LA PERDITA DI CARICO Uso della relazione di Colebrook(Pezzoli 1977)(Sistemi di Fognatura Hoepli pag.470) Dati 1 tubo Portata massima di progetto Q m 3 /s 5,00 Lunghezza condotta L m 280,00 Quota imbocco Q.i m s.m. 540,70 Quota asse turbina Q.s. m s.m. 531,30 Salto teorico Ht m 9,40 Svincolo da monte Hm m Svincolo da valle Hv m Salto sfruttabile Hs m 9,30 Perdita di carico accettabile in % del salto H% 0,04 Perdita di carico desiderata H m 0,37 Salto netto Hn m 8,93 perdita di carico per unità di lunghezza J m/m 0,00 accelerazione gravità g m/s 2 9,81 scabrezza della tubazione ε m viscosità cinematica dell'acqua a 10 ν m 2 /s pi greca π 3,14 Calcolo diametro =(Q 2 /(g*j)) 1/5 4,53 D= /(-π/2 1/2 *log(ε/(1,77* ))+5,4*n/( 3/2 *(g*j) 1/2 )) 2/5 D m 1,839 Diametro adottato Dadot. m 1,80 Superficie sezione condotta S m 2 2,54 Velocità in condotta V m/s 1,96 9

10 7. Canale di scarico centrale Impianto Mulino Monasterolo Casotto DIMENSIONAMENTO DEL CANALE FRA OPERA DI PRESA E SGRIGLIATORE Q. pelo acqua = 541,320 f= 0,2 hp= 1,40 h= 1,20 q.f.c.c. 540,120 Q= 5,22 B = 3,000 V= 0,00 Q= 1/n*A*R i 2/3 *j 1/2 A=B*h P=B+2*h Ri = A/P Imput: Rivestimento sponde e fondo : con pareti in calcestruzo gettato con casseri metallici o pannelli in legno lisc Coefficiente di scabrezza dato (coefficiente di Strikler) k = 85 Coefficiente di Manning derivato da Strikler n = 0,012 lunghezza del canale L = m 25,000 Pendenza del pelo acqua j = 0,050% Pendenza della sponda sinistra z 1 = 0,000 Pendenza della sponda destra z 2 = 0,000 Larghezza del fondo canale B = m 3,000 Perdita carico H mm 0,013 Coeff. di Strickler C = 1/n*R 1/6 Output Perdita di carico totale J m 0,0125 Quota livello acqua ingresso canale Hm m s.l.m. 1415,20 Quota pelo libero acqua nella vasca di sedimentazione Hvsed m s.l.m. 1415,19 h moto unif. area vena perim.bagnato raggio idr. portata h A P R Q m m 2 m m m 3 /s 1,200 3,600 5,400 0,667 5,222 10

11 8. Scala di risalita dell ittiofauna Dimensionamento bocche e vasche su scala pesci Apertura superficiale rettangolare parete spessa Coefficiente di eflusso C d 0,4 Larghezza della bocca b m 1,00 altezza d'acqua a monte sulla soglia della bocca H 1 m 0,24 accelerazione di gravità g m/s 2 9,81 Portata transitante Q m 3 /s 0,208 velocità media sulla bocca V m/s 0,87 Dimensioni della vasca di calma tipo di pesce di riferimento trota lunghezza minima del pesce l min m 0,10 lunghezza masssima del pesce l max m 0,25 larghezza minima vasca L min =7 *l min L min m 0,70 larghezza massima L max =12*l max L max m 3,00 larghezza media vasche L=(L min +L max )/2 L m 1,85 lunghezza vasca funzione dimensione pesce lunghezza massima pesce lp m 0,3 Lunghezza vasca almeno L>3lp L m 0,9 Lunghezza minima da adottare L m 1 Dimensioni dei bacini della scala risalita Potenza da dissipare nel bacino Pv Watt 200 Pv=ρ*g*Q*DH/V densità acqua ρ kg/m Portata nel passaggio Q m 3 /s 0,208 Salto acqua fra i due bacini successivi H m 0,20 Volume della Vasca V=(ρ*g*Q* H)/Pv V m 3 2,04 Dimensioni della vasca Profondità vasca D m 1,00 lunghezza vasca B=V/(D*L) B m 1,10 Questa lunghezza deve essere maggiore della lunghezza corrispondente alla dimensione dei pesci B L verificato pendenza media della scala spessore dei setti s m 0,2 lunghezza totale di una vasca Lv=L+s Lv m 2,05 salto superato H m 0,20 pendenza media della scala i % 9,76% 11

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