Ricostruzione dei volumi affluiti ad un serbatoio

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1 Corso di Gestione delle risorse idriche A.A. 2008/2009 Esercitazione 1 Ricostruzione dei volumi affluiti ad un serbatoio Ing. Vincenzo Marco Nicolosi Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Università degli Studi di Catania

2 Serbatoi di regolazione SOTTOBACINO ACQUIFERO GALLERIA DI CAPTAZIONE POZZO ADDUTTORE SERBATOIO DI REGOLAZIONE CENTRALE IDROELETTRICA VASCA PIEZOMETRICA CORSO D ACQUA APPROVVIGIONAMENTO DERIVAZIONE DI ACQUE SUPERFICIALI IMPIANTO DI SOLLEVAMENTO SERBATOIO DI ACCUMULO SORGENTE RETE DI DISTRIBUZIONE ATMOSFERA UTENZE Specialmente nelle regioni semiaride o aride i serbatoi per la regolazione dei deflussi superficiali sono tra gli elementi più importanti di un sistema di approvvigionamento

3 Rappresentazione dei sistemi idrici Nodo senza accumulo Nodo con accumulo fiume, canale collettore arco traversa serbatoio Utilizzo di grafi nodo-arco per la rappresentazione di sistemi di approvvigionamento

4 Rappresentazione dei sistemi idrici Arco temporale Intervallo temporale t Intervallo temporale t+1

5 Serbatoi di regolazione I serbatoi svolgono generalmente le seguenti importanti funzioni: - Captazione di risorse idriche superficiali - Accumulo e conseguente trasferimento nel tempo di risorsa idrica per soddisfare usi con consumo Variabilità dei deflussi naturali del corso d acqua Entità delle domande e loro ripartizione nel tempo Media mensile deflussi (hm 3 25 ) G F M A M G L A S O N D Domanda mensile (hm 3 ) G F M A M G L A S O N D - Eventuale controllo delle piene - Produzione idroelettrica - Miscelazione acque di qualità differenti - Usi ricreativi o ecologici Dal punto di vista dei tempi della regolazione si dividono in: Serbatoi di regolazione giornaliera e settimanale Stagionale Pluriennale

6 Termini del bilancio Bilancio di massa del serbatoio : S t = S t-1 R t + I t E t Sf t P t t=1,,n-1 Deflussi [I t ] Evaporazione [E t ] Sfiori [Sf t ] Volume invasato [S t ] Erogazioni [R t ] Perdite [P t ] La scala mensile risulta generalmente la più appropriata per i fini gestionali

7 Incertezza nella valutazione dei termini del bilancio Il termine legato all evaporazione è spesso molto incerto poiché funzione di molte variabili (quale superficie liquida evaporante?, effetti della temperatura, del vento dell umidità dell aria ) Le erogazioni potrebbero facilmente essere misurate spesso però nella pratica risultano irreperibili e vanno stimati tramite altri accorgimenti (es. potenza generata da centrali idroelettriche turbinanti l intero volume in uscita) Gli sfiori possono teoricamente essere valutati con precisione mediante le relazioni idrauliche di efflusso tuttavia il tirante è variabile e gli sfioratori non sono manufatti sperimentali Le perdite in generale comprendono eventuali infiltrazioni comprese quelle eventuali nel corpo diga (se in terra), anche esse dipendono dal volume invasato (variabile!) e dalle caratteristiche pedologiche. Il volume invasato viene stimato indirettamente a partire dal livello mediante curve quote-volumi che spesso non sono aggiornate e quindi non tengono conto di fenomeni di interrimento

8 Obiettivo della esercitazione Ricostruzione dei volumi affluiti ad un serbatoio di regolazione mediante l utilizzo dell equazione di bilancio I t = S t S t-1 + R t + E t + P t t = 1,,N-1 N = numero di mesi I t volume affluito nel mese t In particolare, occorre: S t volume invasato alla fine del mese t R t volume rilasciato nel mese t E t perdite per evaporazione nel mese t P t altre perdite (infiltrazioni, sfiori, etc.) Calcolare le altezze di evaporazione mensili tramite la formula di Indelicato et al. (1967) e = 0.38 T 1.93 con e [mm/mese] e T [ C] Calcolare i volumi invasati mensili tramite la relazione quote-volumi Calcolare i volumi di evaporazione tramite la relazione quote-aree

9 Il serbatoio Pozzillo Il serbatoio Pozzillo ubicato nel territorio della provincia di Enna, nasce dallo sbarramento del F. Salso alla stretta di Pozzillo, in territorio di Regalbuto, a circa 20 km dalla confluenza con il fiume Simeto e sottende un bacino diretto di 577 km 2. La diga realizzata è in esercizio dal 1959 ed è attualmente gestita dall ENEL. Si tratta del più grande serbatoio artificiale costruito sinora in Sicilia con una capacità utile di progetto di 140,5 Mm 3 attualmente ridotta a 123,7 Mm 3 a causa dell interrimento. I deflussi regolati dal serbatoio Pozzillo vengono utilizzati durante la stagione asciutta a scopo idroelettrico dall ENEL e irriguo dal Consorzio di Bonifica di Catania (n 9)

10 Caratteristiche della diga Pozzillo Sbarramento costituito da blocchi di calcestruzzo con manto di tenuta metallico sul paramento di monte, altezza massima 59 m Sfioratore con due paratoie sormontate da ventole automatiche. Scarico di fondo attualmente in parte ostruito Scarico di superficie, costituito da luci di 13*9.50 m e rispettivi scivoli in cemento armato a quote sfalsate, che convogliano le acque lontano dal piede della diga in un'ampia vasca di dissipazione.

11 2 agosto giugno 2006

12 Legame evaporazione-temperatura (Indelicato et al., 1967)

13 Curve quote-volumi e quote aree serbatoio Pozzillo Poiché lo zero dei volumi è stato posto alla quota dell opera di presa i volumi negativi si riferiscono alla capacità morta del serbatoio 1.La prima relazione quote-aree-volumi, rilevata al momento della realizzazione della diga può essere utilizzata dall inizio dell esercizio sino al Si ritiene che in tale periodo il progressivo interrimento sia avvenuto soprattutto a carico della capacità morta. 2.La seconda relazione quote-aree-volumi è stata rilevata nel 1984 confermando, con piccole modifiche, una precedente e meno dettagliata campagna batimetrica del Tale relazione deve essere utilizzata per elaborazioni successive al 1973 in ragione del notevole apporto di sedimenti presumibilmente verificatosi durante la importante piena del dicembre gennaio Da tale data ad oggi il processo di interrimento è sicuramente continuato seppure si sia verificata una progressiva compattazione dei sedimenti e alcune manovre di allontanamento di fango mediante spurghi dallo scarico di fondo

14 Curva quote-volumi serbatoio Pozzillo Quota [m s m.m.] Volume [10 6 m 3 ] Validità 1973 Validità 1959

15 Curva aree-volumi serbatoio Pozzillo Area [km 2 ] Volume [10 6 m 3 ] Validità 1973 Validità 1959

16 Legame evaporazione-temperatura (Indelicato et al., 1967) ev[mm/mese] T [ C]