Invasi Artificiali 1

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1 Invasi Artificiali 1

2 Dighe vs. Traverse 2

3 Traverse Fluviali Sbarramenti (tracimabili) che determinano un rigurgito contenuto nel corso d acqua Traversa di Mazzè (Ivrea) 3

4 Sbarramenti per la laminazione delle piene Sbarramenti di qualsiasi tipo aventi come compito principale l invaso dell acqua per attenuazione delle portate di piena a valle (laminazione), che abbiano luci a scarico libere o luci regolabili Invaso di laminazione sul fiume Panaro 4

5 DIGA 5

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7 Classificazione degli sbarramenti

8 Dighe di Calcestruzzo In base alla morfologia ed al comportamento statico si distinguono in: 1. Ordinarie ( a gravità massicce ): asse planimetrico o a debole curvatura, sezioni orizzontali piene divise in conci a) a gravità 2. Alleggerite: successione di elementi indipendenti (speroni), pieni o cavi, a reciproco contatto lungo il paramento di monte e con superfici laterali distanziate nel tratto intermedio b) a volta 1. Ad arco: si ha resistenza alla spinta dell acqua per effetto della curvatura longitudinale sezioni orizzontali arcuate e impostate contro roccia, 2. Ad arco-gravità: concorrono alla resistenza sia l effetto di direttamente o tramite una curvatura che quello di mensola struttura di ripartizione (pulvino) 3. A cupola: si ha reattività elastica assimilabile a quella di lastra a doppia curvatura 8

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10 Dighe di materiali sciolti Costituite da rilevati formati con materiali litici sciolti micro e/o macroclastici (terre o pietrame). Si distinguono strutture: 1. Di terra omogenea: costituite totalmente di terre di permeabilità tale da garantire da sola la tenuta (solo strutture di altezza inferiore a 30 m) 2. Di terra e/o pietrame con struttura di tenuta interna: costituite di materiali naturali permeabili, e di un nucleo interno di bassa permeabilità 3. Di terra e/o pietrame con struttura di tenuta esterna: costituite di materiali permeabili e di un dispositivo di tenuta a monte (manto) in materiale impermeabile 10

11 Dighe di materiali sciolti

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14 Dighe e Traverse Corso di Protezione Idraulica del Territorio ed Infrastrutture Idrauliche

15 Tutte le strutture di sbarramento diverse da quelle precedentemente definite Sbarramenti di tipo misto o vario Sbarramenti che determinano un Sbarramenti rigurgito contenuto di tipo misto nel corso d acqua. Sbarramenti per la laminazione delle piene Costituiti in parte da strutture di calcestruzzo e in parte di materiali sciolti Traverse fluviali 15

16 Sbarramenti di tipo misto Costituiti in parte da strutture di calcestruzzo e in parte di materiali sciolti Diga dell Ingagna (Netro, Biella) 16

17 Sbarramenti per la laminazione delle piene Sbarramenti di qualsiasi tipo aventi come compito principale l invaso dell acqua per attenuazione delle portate di piena a valle (laminazione), che abbiano luci a scarico libere o luci regolabili Invaso di laminazione sul fiume Panaro 17

18 Traverse Fluviali Sbarramenti (tracimabili) che determinano un rigurgito contenuto nel corso d acqua Traversa di Mazzè (Ivrea) 18

19 Elementi funzionali di dighe e traverse Anche in funzione della responsabilità della vigilanza

20 Sbarramenti: Definizioni Volume di invaso (ai sensi Legge 584/94) originaria intersezione tra paramento di monte e piano di campagna 20

21 Grandi Dighe Sono le opere di sbarramento di altezza maggiore di 15 m o che determinino un volume d invaso superiore a m 3 (CIRC. Min.LL.PP. 19 aprile 1995, n. us/482) (Vigilanza della Direzione Generale Dighe Ministero delle Infrastrutture) Piccole Dighe Sono le dighe di caratteristiche inferiore alle precedenti, a servizio di grandi derivazioni d acqua (CIRC. M.LL.PP. 19 aprile 1995, n. us/482) (Vigilanza delle Direzioni alle Infrastrutture delle Regioni) Altezza della diga Differenza tra la quota del piano di coronamento e quella del punto più depresso dei paramenti (Legge 584/94) Altezza della diga (prima del 1994) Dislivello tra la quota del piano di coronamento (esclusi parapetti ed eventuali muri frangionde) e quella del punto più basso della superficie di fondazione (escluse eventuali sottostrutture di tenuta) Quota di massimo invaso Quota massima a cui può giungere il livello dell acqua dell invaso durante il più gravoso evento di piena previsto in progetto, escluso la sopraelevazione del moto 21 ondoso

22 Volume totale di invaso (prima del 1994) Capacità del serbatoio compresa tra quota di massimo invaso e la quota più depressa del paramento di monte Volume utile di regolazione Volume compreso tra la quota massima di regolazione e la quota minima del livello d acqua alla quale può essere derivata, per l utilizzazione prevista, l acqua invasata. Volume di laminazione Volume compreso tra la quota di massimo invaso e la quota massima di regolazione, ovvero, per i serbatoi specifici per la laminazione delle piene, tra la quota di massimo invaso e la quota della soglia inferiore dei dispositivi di scarico. Volume morto Volume tra la quota più depressa del paramento di monte e la minore tra la quota dell imbocco dell opera di presa e quella dello scarico di fondo. 22

23 Quota massima di regolazione Quota del livello dellacqua a cui inizia automaticamente lo sfioro dagli appositi dispositivi Altezza di massima ritenuta Dislivello tra la quota di massimo invaso e quella del punto più depresso dell alveo naturale in corrispondenza del paramento di monte. Franco Dislivello tra quota del piano di coronamento e quota di massimo invaso Franco netto Dislivello tra la quota del piano di coronamento e la somma di quota di massimo invaso e semiampiezza della massima onda prevedibile nel serbatoio. Volume di invaso Capacità del serbatoio compreso tra la quota massima di regolazione e la quota del punto più depresso del paramento di monte (Legge 584/94). 23

24 Le indicazioni della normativa italiana (DPCM ) Normativa relativa al franco FN Per le dighe murarie il franco netto FN non deve essere < di 1.0 m. Per le dighe in materiali sciolti il FN non deve essere inferiore a valori compresi tra 1.5 e 3.5 m a seconda dell altezza della diga. Ai fini della determinazione del Franco netto FN la Normativa, in mancanza di più precise informazioni, assegna il valore della semiampiezza in base a F, lunghezza massima del fetch, in km, a fronte della diga, e V, massima delle velocità medie del vento, in km per ora. 24

25 C.1 Portata di progetto e dispositivi di scarico Gli scarichi di superficie della diga dovranno essere dimensionati in modo tale che il FN non sia inferiore a 1.0 m per le dighe di calcestruzzo e ai valori sotto riportati per le dighe di materiali sciolti (interpolazione per i valori intermedi). Ai valori sotto indicati sono da aggiungere, per le dighe di materiali sciolti, i previsti abbassamenti del coronamento derivanti dai cedimenti del terreno e del rilevato, nonché quelli derivanti dalle azioni sismiche, da calcolarsi con adeguati modelli (non inferiori a 0.5 cm per metro di altezza della diga). D.M (nero) DPCM (rosso) Altezza della diga: fino a (m) o più Franco netto (m) Altezza della diga: fino a (m) Franco netto (m) o più < (2.7) (3.5) 25

26 Abbreviazioni Quota di massimo invaso QMI Quota di massima regolazione QMR Franco F (Freeboard) Franco netto FN (Net Freeboard) 26

27 Elementi di un serbatoio 27

28 28 Diga di Occhito (Fortore)

29 Dissipazione del carico 29

30 Diga dell Ingagna (Netro, Biella) 30

31 Diga della Ravasanella (Biella) 31

32 Dighe tracimabili Dighe in terra e pietrame 32

33 Organi di scarico

34 Scarichi di superficie Anche detti scaricatori di piena, effettuano l evacuazione della portata affluente al serbatoio quando questo ha raggiunto la quota di massima regolazione. La capacità di deflusso deve garantire che in nessuna circostanza possa essere superato il livello di massimo invaso. Questi scarichi possono essere liberi o regolati da organi mobili quali paratoie. 34

35 Es: Dighe tracimabili Dighe in terra e pietrame 35

36 Portata di progetto e Opere di scarico Per le dighe di calcestruzzo lo scarico di superficie può essere composto da soglie libere o presidiate da paratoie. Per le dighe di materiali sciolti, lo scarico di superficie deve essere composto da soglie libere o in parte con paratoie; le soglie libere dovranno esitare alla QMI almeno il 50% della portata di progetto, tenendo conto dell effetto di laminazione. In caso di soglie con paratoie dovrà essere considerata l ipotesi del mancato funzionamento di almeno il 50% delle paratoie nel caso di dighe di materiali sciolti, e di almeno il 20% delle paratoie nel caso di dighe di calcestruzzo, verificando che in tale condizione il FN sia 1/3 dei valori indicati. Il calcolo può considerare il contributo della portata che effluisce sopra le paratoie chiuse, se queste sono tracimabili. La conformazione dello scarico di superficie deve essere tale da assicurare il transito di eventuali corpi galleggianti tra la vena liquida e le sovrastrutture (passerelle, paratoie sollevate, ecc). Per scarichi soggetti ad ingolfamento (calici) la quota critica dovrà essere maggiore di almeno 1.0 m alla QMI 36

37 Dighe in terra e pietrame 37

38 Implicano un carico di progetto hd Dighe in terra e pietrame 38

39 Il calcolo delle portate esitate - Deflusso a stramazzo - 2

40 Sfioratore a calice 40

41 Saturazione dello sfioratore a calice 41

42 Scarichi di vuotatura Scarichi intermedi Detti anche di mezzofondo, sono presenti nei serbatoi di grande altezza. La loro presenza è giustificata dal fatto che il maggiore volume di invaso è concentrato alle quote superiori, e le valvole presentano maggiore pericolo di disfunzioni con l aumentare dell altezza d acqua sovrastante e quindi delle velocità di efflusso. Scarichi di fondo Scarichi di esaurimento 42

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45 Il calcolo delle portate esitate - Deflusso sotto battente - 2 Luci%circolari%regolate%da%saracinesca% C dd = coeff efflusso che regola il deflusso della portata di progetto Q D A=area della luce Cc=0.61 X= carico relativo

46 C.1 Portata di progetto e dispositivi di scarico I serbatoi dovranno essere provvisti di scarico di fondo e di esaurimento. Di norma per sbarramenti alti più di 50 m o che invasino più di 50 milioni di m 3, è da prevedersi uno scarico di mezzofondo. Questo deve essere dimensionato per scaricare, con invaso alla quota massima di regolazione, una portata almeno pari alla metà della portata dello scarico di fondo. Gli scarichi a battente, nel loro insieme con esclusione dello scarico di esaurimento, devono rendere possibile la vuotatura del 75% del volume d invaso del serbatoio a partire dalla quota massima di regolazione, in un periodo di 3 giorni se la capacità del serbatoio è inferiore o uguale a 50 milioni di m 3, ovvero in 8 giorni se la capacità del serbatoio è uguale o superiore a 200 milioni di m 3 ; per i valori intermedi si procederà per interpolazione. Gli scarichi in pressione richiedono due organi di intercettazione in serie. A meno che non sia altrimenti giustificato, il corretto funzionamento dei dispositivi di scarico e dei relativi organi di dissipazione di energia alla restituzione di valle dovrà essere verificato con prove su modello fisico. In relazione a prevedibili fenomeni di interrimento del serbatoio, gli scarichi di fondo, in particolare gli imbocchi, devono essere opportunamente progettati per garantire la funzionalità durante tutta la vita utile della diga. Gli scarichi devono essere verificati nei confronti delle azioni sismiche, secondo quanto specificato. 46

47 2 Il calcolo delle portate esitate Scarico di superficie Soglia libera Soglia regolata da paratoia a ventola Scarico di alleggerimento Luce regolata da paratoia piana Luce regolata da paratoia a settore Scarico di mezzofondo Tubazione / galleria intercettata da saracinesca o paratoia piana Scarico di fondo Tubazione / galleria intercettata da saracinesca o paratoia piana

48 A cosa serve la curva dei volumi d invaso? 48

49 A cosa serve la curva delle superfici? 49

50 Tempi di svuotamento dei serbatoi 1.4" 1.2" 1" 0.8" 0.6" 0.4" 0.2" 0" 0" 24" 48" 72" 96" 120" 144" 168" 192" 216" 240" 264" 288" 312" 336" 360" 384" 408" agaro" agrasina" alpe"cavalli" alpe"larecchio" busin"inferiore" Campliccioli" Camposecco" Ceppo"Morelli" Devero"codelago" Gurzia" Lago"cingino" Lago"d'avino" 51 Morasco" Quarazza" Rochemolles" S.Damiano" Sabbione" ValToggia" Vannino" Roccasparvera" Melezet"

51 Bacchi Obert svuotamento statico del bacino nel caso di efflusso a stramazzo: 52

52 Scaricatori delle Grandi Dighe Italiane numero Soglia libera 251 Soglia libera + altro 67 Piana 29 Piana + altro 7 Ventola 40 Ventola + altro 6 Settore 29 Settore + altro 13 Sifone 4 Piana-ventola 9 Calice 22 Calice + altro 1 Settore-ventola 11 Chanoine 1 Non codificato 63 Totale

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55 Dighe e Traverse ORGANI ACCESSORI Corso di Protezione Idraulica del Territorio ed Infrastrutture Idrauliche 56

56 OPERA DI PRESA 57

57 LAGO DI CANTERNO (FR) 58

58 Per utilizzo idroelettrico: Opera di presa coincidente con scarico di fondo 59

59 SCARICHI DI SUPERFICIE CON ORGANI MOBILI FUNZIONAMENTO A BATTENTE (es.: PARATOIE PIANE, SETTORI) TIPOLOGIA CONSIDERATA FUNZIONAMENTO A STRAMAZZO (es.: PARATOIE A VENTOLA) COMPOSTE

60 SCARICHI DI SUPERFICIE CON ORGANI MOBILI SCHEMA DI PARATOIA A SETTORE 61

61 SCARICHI DI SUPERFICIE CON ORGANI MOBILI PARATOIE A VENTOLA TRACIMABILI - Diga di Devero-Codelago (VB) - larghezza: 8,50m ciascuna; altezza: 2,10m; Portata massima evacuabile: 210 m³/s 62

62 Dighe e Traverse Corso di Protezione Idraulica del Territorio ed Infrastrutture Idrauliche 63

63 Scarico di superficie laterale, parzialmente presidiato da paratoie Place-Moulin 64

64 Place-Moulin Scarico di superficie laterale, parzialmente presidiato da paratoie 65

65 Nanairo Dam, Japan Paratoie Piane a sollevamento verticale Eildon Dam, Australia 66

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70 Sbarramenti: Definizioni 71

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