LA PIOGGIA DI PROGETTO. Nei calcoli di verifica delle reti idrauliche si usa una pioggia di progetto (o ietogramma di progetto).

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1 LA PIOGGIA DI PROGETTO Nei calcoli di verifica delle reti idrauliche si usa una pioggia di progetto (o ietogramma di progetto). Assegnare la pioggia di progetto significa assegnare la distribuzione dell'intensità di pioggia nello spazio e nel tempo. Lo ietogramma di progetto può rappresentare un evento realmente osservato o un evento artificiale, di assegnata rarità. Quando l'evento è artificiale si assume comunemente che l'intensità di pioggia sia distribuita uniformemente nello spazio. Uno ietogramma di progetto artificiale è caratterizzato: - dalla durata totale t p dell'evento - dall'altezza di pioggia totale h p - dalla distribuzione nel tempo dell'altezza di pioggia totale h p

2 La scelta dello ietogramma di progetto è influenzata dal tipo di opera che si deve progettare. La scelta della durata t p dello ietogramma di progetto generalmente influisce poco sull'intensità massima e molto sul volume totale di pioggia. L'altezza totale di pioggia ragguagliata h p si ricava sempre a partire da una curva di possibilità climatica (dell'altezza di pioggia ragguagliata o puntuale), caratterizzata da un certo tempo di ritorno T. Convenzionalmente si assegna allo ietogramma di progetto e alla corrispondente portata al colmo nella rete di drenaggio il tempo di ritorno T della curva di possibilità climatica utilizzata per costruire lo ietogramma.

3 La determinazione di uno ietogramma di progetto si fonda sulla conoscenza - della curva di possibilità climatica dell'altezza di pioggia ragguagliata h r (t, A, T); - di una procedura per distribuire nel tempo l'altezza di pioggia ragguagliata h r (t, A, T). oppure sulla conoscenza - della curva di possibilità climatica dell'altezza di pioggia puntuale h(t, T); - del coefficiente di riduzione (o di ragguaglio) R(t, A); - di una procedura per distribuire nel tempo l'altezza di pioggia puntuale h(t, T) oppure l'altezza di pioggia ragguagliata h r (t, A, T).

4 Procedure per la determinazione dello ietogramma di progetto - Determinazione della curva di possibilità climatica dell'altezza di pioggia ragguagliata h r (t, A, T) [quasi sempre applicando il coefficiente di riduzione R(t, T) alla curva di possibilità climatica dell'altezza di pioggia puntuale h(t, T)]; - determinazione dell'altezza di pioggia ragguagliata totale h r (t p, A, T); - distribuzione dell'altezza di pioggia ragguagliata h r (t p, A, T) nel tempo. oppure - Determinazione dell'altezza di pioggia puntuale totale h(t p, T) [a partire dalla curva di possibilità climatica dell'altezza di pioggia puntuale h(t, T)]; - distribuzione nel tempo dell'altezza di pioggia puntuale h(t p, T); - trasformazione della pioggia puntuale nella pioggia ragguagliata per mezzo del coefficiente di riduzione R (assunto variabile nel tempo oppure costante).

5 Le procedure di distribuzione della pioggia nel tempo sono di tre tipi: - puramente concettuali - ricavate sperimentalmente da ietogrammi di pioggia puntuale - ricavate sperimentalmente da ietogrammi di pioggia ragguagliata Procedure puramente concettuali: - ietogramma a intensità costante (IDF) - ietogramma di Chicago Procedure ricavate sperimentalmente da ietogrammi di pioggia puntuale: - ietogramma di Sifalda - ietogramma del Flood Studies Report Procedure ricavate sperimentalmente da ietogrammi di pioggia ragguagliata: - ietogramma dell'illinois State Water Survey (o ietogramma di Huff)

6 5 t p = 1 h 4 i(t) [mm h -1 ] 3 2 t p = 3 h 1 t p = 12 h t [h] Ietogrammi di progetto a intensità costante (Milano, Palazzo Marino, T uguale a 1 anni)

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8 Pioggia di progetto Chicago h(t) curva di possibilità climatica dh i( t) = intensità dt rt p istante del picco di intensità variabili trasformate: t t 1 = 2 rt p r t t rt = 1 r p ietogramma: i 1 (t) = i(t 1 ) nell intervallo di tempo (, rt p ) i 2 (t) = i(t 2 ) nell intervallo di tempo (rt p, t p )

9 25 2 t p = 4 h i(t) [mm h -1 ] t [h] Ietogramma di progetto di Chicago (Milano, Palazzo Marino, T uguale a 1 anni) t p = 4 h i(t) [mm h -1 ] t [h] Ietogramma di Chicago discretizzato (Milano, Palazzo Marino, T uguale a 1 anni)

10 125 1 t p = 4 h i(t) [mm h -1 ] t [h] Ietogramma di Sifalda (Milano, Palazzo Marino, T uguale a 1 anni)

11 Pioggia di progetto dell Illinois State Water Service (ISWS) (ietogramma di Huff) Piogge ragguagliate relative a quattro aree diverse, comprese tra 5 e 4 mi 2 Le piogge ragguagliate sono state suddivise in quattro classi, a seconda dell intervallo di tempo in cui ricade la maggior parte della precipitazione La curva che rappresenta l andamento della precipitazione totale nel tempo viene normalizzata

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13 1,8,6 P =,9 P =,7 h* r r,4,2,2,4,6,8 1 Ietogrammi normalizzati di Huff. Curve della seconda classe corrispondenti a diversi valori della probabilità P (Huff, 1967). h* 1,8,6,4 I classe II classe t* P =,5 P =,3 P =,1,2 III classe IV classe,2,4,6,8 1 Ietogrammi normalizzati di Huff. Curve delle quattro classi corrispondenti al valore,5 della probabilità P (Huff, 1967). t*

14 125 1 t p = 4 h i(t) [mm h -1 ] t [h] Ietogramma di Huff discretizzato della seconda classe, corrispondente alla probabilità P uguale a,5 (Milano, Palazzo Marino, T uguale a 1 anni) t p = 4 h i(t) [mm h -1 ] t [h] Ietogramma di Huff discretizzato della quarta classe, corrispondente alla probabilità P uguale a,5 (Milano, Palazzo Marino, T uguale a 1 anni)

15 Nota sull'ordine in cui si effettuano le operazioni di costruzione dello ietogramma di progetto e di ragguaglio della pioggia all'area L'ordine di tempo in cui si effettuano le due operazioni di costruzione dello ietogramma di progetto e di ragguaglio all'area della pioggia puntuale non è arbitrario. Quando lo ietogramma è destinato a rappresentare la distribuzione della pioggia puntuale (ietogramma di Sifalda, ietogramma del Flood Studies Report), il ragguaglio è la seconda delle due operazioni. Quando lo ietogramma è destinato a rappresentare la distribuzione della pioggia ragguagliata (ietogramma di Huff), invece, il ragguaglio è la prima operazione, e si deve quindi effettuare sulla curva di possibilità climatica. Solo quando lo ietogramma è di tipo concettuale (ietogramma a intensità costante, ietogramma di Chicago) non esiste un motivo particolare per effettuare le due operazioni in un ordine piuttosto che nell'altro. In ogni caso, il risultato che si ottiene invertendo l'ordine non è in generale uguale a quello che si ottiene con l'ordine originario. Nel caso in cui il ragguaglio venga effettuato a coefficiente costante, però, ci sono alcuni casi in cui i due risultati coincidono: quando lo ietogramma di progetto è quello del Flood Studies Report, oppure quello di Huff, oppure ancora quello a intensità costante. Quando lo ietogramma è quello di Sifalda, invece, i due risultati sono diversi, perchè lo ietogramma di Sifalda si costruisce a partire da un'altezza di pioggia che corrisponde soltanto a un quarto dell'intera durata. Così, il coefficiente costante che si applica è quello corrispondente a un quarto della durata della pioggia, se si parte da una curva di possibilità climatica che rappresenta già la pioggia ragguagliata, mentre è ovviamente quello corrispondente all'intera durata della pioggia di progetto, se si parte dallo ietogramma della pioggia puntuale. Nel caso dello ietogramma di Chicago, poi, il ragguaglio a coefficiente costante non è nemmeno possibile, se si parte direttamente da una curva che rappresenta la pioggia ragguagliata, perchè la modalità stessa di costruzione dello ietogramma implica automaticamente l'uso di un coefficiente di ragguaglio variabile. L'inversione dell'ordine delle operazioni non cambia invece il risultato se il ragguaglio si effettua a coefficiente variabile.