Solo una parte dell'afflusso lascia il bacino per scorrimento superficiale (il resto per evaporazione o scorrimento sotterraneo).

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Leonzio Rubino
7 anni fa
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1 Generalità sui deflussi superficiali Solo una parte dell'afflusso lascia il bacino per scorrimento superficiale (il resto per evaporazione o scorrimento sotterraneo). Su un anno (o multiplo di un anno) il deflusso superficiale è una parte contenuta dell'afflusso. I deflussi superficiali sono importanti per l'economia umana. Le misure di deflusso si sostituiscono con misure di portata. Sostituzione delle misure di portata con misure di livello La portata è uguale al prodotto dell'area per la velocità media e quindi è funzione dell'altezza d'acqua h e della velocità v. Esiste un legame biunivoco trala velocità v e la perdita di energia specifica J. Esiste un legame approssimato tra la perdita di energia specifica J e lapendenza del pelo libero. Quindi la portata è con buona approssimazione funzione dell'altezza d'acqua e della pendenza del pelo libero. La pendenza varia - a parità di livello - per moto vario o per condizioni al contorno. Due esempi di dipendenza dalle condizioni al contorno. In generale la pendenza del pelo libero è costante per un dato livello. Si assume quindi che la portata sia funzione solo dell'altezza d'acqua. La relazione si chiama scala delle portate. Possibile separazione tra misure di livello e misure di portata. 1

2 Idrometri Descrizione dell'asta idrometrica. Necessità di caposaldo. Necessità di alveo stabile. Lettura delle aste idrometriche. Idrometrografi Elementi costitutivi: sensore di livello e apparecchio registratore. Idrometrografo a galleggiante (figura). Idrometrografi a misura di pressione: idrometrografo a bolle (figura), idrometrografo pneumatico (figura), idrometrografo a depressione (figura), influenza della pressione atmosferica. Idrometrografo capacitivo Idrometrografo a ultrasuoni Mulinelli La portata come integrale di superficie di un prodotto scalare. Il campionamento delle velocità. Parti: equipaggio mobile + dispositivo per il conteggio dei giri. Mulinello ad asse orizzontale (a elica) (figura) (passo dell'elica 0,05 0,50 m). Mulinello ad asse verticale (o a coppelle) (figura). Taratura del mulinello: la componente di v secondo n coincide con il modulo dipendenza dal supporto, curve di taratura (espressione lineare) (scarto tra eliche diverse scarto di taratura 0,5%). Supporti: zavorre (pesci) (figura) lunghe circa 1 m, del peso di kg, sostenute da un cavo elettroconduttore; pertiche (figura) micropertiche (figura). Necessità di conoscere l'angolo β formato dall'asse del mulinello con la normale alla sezione di misura. Alternativa: eliche autocomponenti. Limitata capacità delle eliche normali come autocomponenti. Utilità di poter assumere β uguale a zero. 2

3 Esecuzione delle misure con il mulinello Caratteristiche di una buona sezione di misura: parallelismo dei filetti, profondità sufficiente ma non eccessiva (min 0,10 0,50 m, max 6 7 m), assenza di zone di esondazione, fondo regolare. Eventuali operazioni di pulizia sul fondo e lungo le sponde, solo lungo le sponde, solo nella sezione di misura. Eventuale costruzione di un alveo artificiale. Quattro modi di esecuzione delle misure A guado, da passerella o ponte, con teleferica, da natante. A guado: se la velocità è minore di 2 m/s. Da ponti o passerelle: uso di una gru o di un argano, problema del trascinamento del cavo, misura dell'angolo che il cavo forma con la verticale (figura). Con teleferiche (fig.): larghezza fino a m, innesto dei due tamburi, teleferiche fisse e portatili. Da natante: fino a 300 m cavo per materializzare la sezione; determinazione della posizione (figura). Schema delle misure 5 15 verticali nella sezione, 5 10 punti per verticale. Angolo formato dal cavo con la verticale: coefficiente di riduzione (figura). Durata delle misure: almeno 30 s, almeno 100 impulsi. Misura della velocità media sulla verticale Movimento verticale del mulinello a velocità w costante velocità media: uguale al numero di giri totale N diviso per il tempo T impiegato per il sollevamento dal fondo al pelo libero ipotesi di base: v = a + bω La velocità w deve essere trascurabile di fronte a v (1 5 cm/s). 3

4 Misura della velocità a una sola quota Ipotesi di profilo logaritmico: h m 0,368H. Misure con livelli rapidamente variabili Esistenza del problema. Tracciamento di curve che dànno la portata per unità di larghezza in funzione della quota. Calcolo della portata Metodo delle parabole (figura): portata q per unità di larghezza come integrale della velocità, distribuzione di q sulla sezione di larghezza L (figura), Q come integrale di q su L. Metodo delle isotachie (figura): definizione di isotachia, grafico con area a in ascisse, velocità v in ordinate (v = v max per a = 0, v = 0 per a = A) (figura), Q come integrale di v su A. Errori accettabili su una misura di portata: 2 5% Misure di portata con metodi chimici Principio di base: relazione tra concentrazione del tracciante in soluzione e portata (conservazione della massa del soluto); possibilità di due metodi. Primo metodo, situazione a regime: equazione di base (Q + q)c = qc (in pratica Qc = qc), apparato di immissione (figura), determinazione della durata minima, sale adoperato: bicromato di sodio (pericoloso) oppure cloruro di sodio, prelievo dei campioni in più punti della sezione e in più istanti successivi, determinazione di c con il metodo colorimetrico. Secondo metodo, transitorio: equazione VC = QM (M massa del tracciante = integrale tra zero e T di c in dt); c deve essere la stessa in ogni punto della sezione trasversale; non ci deve essere alcuna perdita di sostanza. I metodi chimici richiedono una forte turbolenza, quindi sono complementari alle misure con mulinello. 4

5 Misure con galleggianti Misura di distanza e di velocità media. Schema (figura). Uso della relazione tra V m /V ms e h (il rapporto cresce con h). Eventuale estrapolazione della relazione empirica. Tabella di valori medi di V m /V ms (figura). Uso delle formule di resistenza Esempio: formula di Manning V = (1/n)R 2/3 J 1/2. J è circa uguale alla pendenza del pelo libero. n si ricava da misure nel corso d'acqua, da misure in altro corso d'acqua, da manuali. 5

6 D deflusso, Q portata D = t 2Q(t)dt t1 Q = A v.n d A Q = VA A = f(z) V = f(j) J H / x V velocità media nella sezione z quota del pelo libero J perdita specifica di energia H / x pendenza linea carichi totali H / x z/ x z/ x pendenza del pelo libero z / x f(z ) approssimazione non sempre valida V = f(z) Q = f(z) approssimazione non sempre valida approssimazione non sempre valida

18 Misure di portata con metodi chimici Immissione a portata costante qc = Qc Immissione istantanea VC = Qc dt = Q c dt 0 T 0 T

21 Uso delle formule di resistenza Formula di Manning V = (1/n )R 2/3 J 1/2 R raggio idraulico è noto J è circa uguale alla pendenza del pelo libero n indice di scabrezza si deve stimare

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