deGrado dell’inVaso

La realizzazione di uno sbarramento su di un corso d’acqua crea una ritenuta, che può trattenere buona parte del mate- riale solido normalmente trasportato dalla corrente. E’ im- portante stimare la quantità di sedimenti che si depositerà nel serbatoio e il periodo di tempo in cui il volume occupato dai sedimenti non intaccherà la sua capacità utile.

I processi di sedimentazione in un bacino di accumulo sono abbastanza complessi e dipendono da un gran numero di fattori variabili. Tra questi, i più importanti sono:

• le fluttuazioni naturali della portata e del contenuto dei sedimenti dell’immissario;

• la granulometria dei sedimenti; • lo scopo a cui è destinato l’invaso; • la dimensione e la forma del serbatoio;

• la possibilità di effettuare operazioni di cacciata del ma- teriale depositato.

Altri fattori importanti, che influenzano il processo della se- dimentazione, sono: il tipo di vegeta¬zione caratterizzante il bacino imbrifero della diga, le correnti di densità, l’erosio- ne del materiale già depositato e la sedimentazione nei pressi delle sponde del serbatoio.

In genere, se il serbatoio è piccolo, la zona di massima depo- sizione si trova in prossimità o a ridosso dello sbarramento; di conseguenza il serbatoio deve essere sottoposto a periodi- che operazioni di ma¬nutenzione ordinaria e straordinaria, solido proveniente da erosione dei terreni a monte, oppure

corpi solidi galleggianti. L'azione del materiale solido nel ba- cino di dissipazione è incrementata dalla formazione di moti vorticosi, dipendenti in genere da una dissimetria nell'aper- tura delle paratoie sovrastanti e dalla geometria del bacino di dissipazione e se l'evacuazione del materiale solido più a valle risulta difficoltosa.

erosione per abrasione. Si verifica in genere in occasione di piene, quando la corrente idrica evacuata del serbatoio trasporta particelle solide (in sospensione o al fondo). Que- ste sviluppano azione erosiva per urto e sfregamento contro le pareti del condotto e vasca; l'effetto è più pronunciato se la corrente è vorticosa ed animata da moti rotazionali. La presenza di terreni erodibili a monte del serbatoio favori- sce il processo e la sua persistenza.

Sedi tipiche dell'erosione sono:

sezioni di scarico, specie se sono presenti bruschi cambia- menti di direzione; soglie e zone a valle di paratoie;

vasche di calma al piede di scivoli di scarichi di superficie: l'azione abrasiva del materiale solido è favorita dalla forma- zione di moti vorticosi per dissimmetrica apertura di para- toie, e nel caso che non sia facilitata l'evacuazione del mate- riale solido verso valle.

Abrasione è causata anche da urto di corpi flottanti in occa- sione di piene.

erosione per cavitazione. Il fenomeno di cavitazione av- viene quando, in prossimità delle pareti solide di un condot- to, una importante caduta di pressione si verifica in seno alla corrente idrica. Si ha separazione di aria disciolta e violento sviluppo di vapore acqueo in forma di bolle, il cui continuo formarsi e distruggersi dà luogo a rapidissima successione di scoppi ed urti, che sottopongono le pareti ad una intensa azione erosiva.

Cavitazione si manifesta:

• a valle di paratoie degli scarichi in pressione e di super-

ficie, per motivi di aerazione della vena o per variazioni brusche della geometria del condotto, specie se le para- toie sono utilizzate in parziale apertura;

• sugli scivoli di scarichi di superficie, per distacco della vena causa una inadatta geometria dello scivolo.

per garantire la sicurezza del sistema, il recupero del volume utile d’invaso e la funzionalità degli scarichi.

L’interrimento nei serbatoi provoca anche problemi di natu- ra statica, in quanto produce un aumento delle pressioni sul paramento di monte della diga (spinta di sedimento e acqua, invece della sola spinta di acqua), e una differente risposta sismica della diga.

strategie per la riduzione dell’interrimento.

• Riduzione della produzione di materiale solido nel ba- cino idrografico. Si realizza migliorando la copertura vegetale del bacino imbrifero sotteso allo sbarramento mediante sistemazioni agro-forestali, quali colture bo- schive e bassa vegetazione a cespuglio, ed idraulico –fo- restali per la riduzione dell’erosione di superficie. • Trattenuta del trasporto solido a monte dell’invaso.A

monte degli immissari, vengono posti bacini o vasche di trattenuta per la sedimentazione del materiale più grossolano. Tale intervento deve prevedere una viabi- lità di servizio per la periodica rimozione del materiale depositatosi nelle vasche.

• Controllo della sedimentazione. L’acqua carica di par- ticelle sospese viene rilasciata a valle dello sbarramen- to, prima che inizi il processo di sedimentazione. In tal modo si ha una riduzione dell’erosione dovuta alla mancanza di apporto solido nell’alveo a valle della diga. Sluicing e Venting sono due tecniche per il controllo della sedimentazione. Il metodo dello sluicing consiste nel mantenere basso il livello del serbatoio nella fase iniziale della piena aprendo completamente gli scarichi, in modo da scaricare a valle la corrente idrica che, aven- do elevata velocità, non permette la sedimentazione del materiale. La corrente scaricata, corrispondente alla prima fase della piena e caratterizzata da un carico più elevato di sedimenti rispetto alla fase finale, dà anche

venting si basa sulla formazione, durante le piene più intese, di correnti di densità che, avendo una densità su- periore a quella dell’acqua del serbatoio nel quale entra, si immergono al di sotto del pelo libero e procedono sul fondo dirigendosi verso gli scarichi di fondo, che, opportunamente aperti, permettono di scaricare il ma- teriale a valle.

• Cacciate Il metodo si basa sull’apertura degli scarichi di fondo, in assenza di eventi di piena in atto, per la fuo- riuscita della corrente liquida che, avendo grande velo- cità, trasporta con sé i sedimenti depositatisi sul fon- do. Tale tecnica però non è applicabile in Italia, dove la normativa ambientale vigente consente l’apertura degli scarichi di fondo solo per operazioni di manutenzione e gestione degli stessi e non per lo sfangamento;

• Dragaggio o scavo con mezzi meccanici. Vengono uti- lizzate delle draghe per l’eliminazione dei sedimenti dal serbatoio. Tale tecnica è tuttavia molto costosa. In alter- nativa si può procede allo svuotamento totale dell’inva- so e poi alla rimozione dei sedimenti impiegando esca- vatori e pale meccaniche. Tale operazione può essere eseguita in periodi siccitosi, poiché si evita lo spreco della risorsa idrica. I sedimenti raccolti devono essere analizzati ed eventualmente trattati per lo stoccaggio o la raccolta in discarica;

• Idrosuzione a gravità (sifonatura) o con pompaggio. E’ una tecnica basata sulla rimozione di una miscela acqua-sedimenti dal fondo dell’invaso attraverso una tubazione tra le cui sezioni di estremità si determina un dislivello energetico Ah In corrispondenza della sezione iniziale della tubazione viene calata una fresa, che consente la disgregazione del sedimento già com- pattato. Qualora la lunghezza della tubazione sia molto elevata da non permettere l’utilizzo della sola energia