Nel caso in esame è conveniente ripristinare la vecchia presa. Attualmente la presa non funziona poiché il rigurgito causato dalla vecchia briglia non è sufficiente a consentire all’acqua di raggiungere la bocca di presa. Il funzionamento della presa risale perlomeno a diverse decine di anni fa, come testimoniato dal proprietario del sito e dallo stato delle opere: la bocca di presa è infatti completamente ostruita da rovi e arbusti e l’invaso che un tempo si formava a monte della briglia oggi è interamente interrito.
Il ripristino del funzionamento può essere ottenuto essenzialmente in due modi:
• Aumentando l’altezza della briglia. Un innalzamento della briglia fino a una quota tale da garantire il sommergimento della bocca di presa è senz’altro sufficiente a ripristinare il funzionamento della presa. Ciò comporta tuttavia una diminuzione della sezione di deflusso: tale intervento è possibile solo se l’alveo così modificato è in grado di smaltire una portata avente tempo di ritorno duecentennale.
• Abbassando la bocca di presa. Tale operazione non è di per sé sufficiente a ripristinare il funzionamento della presa, poiché nel tempo il materiale trasportato dalla corrente si è accumulato a monte della briglia fino a raggiungerne la sommità.
Fotografia 4.2.1 – Vecchia briglia di presa
Con qualche rapido calcolo, si scopre che la prima soluzione non è perseguibile, poiché la sezione dell’alveo è appena sufficiente a smaltire la portata duecentennale: un innalzamento della briglia peggiorerebbe la situazione.
Per questa rapida verifica la sezione può essere assimilata ad una sezione rettangolare, avente larghezza pari a 3,9 m e altezza pari a 1 m (altezza dell’argine). La portata duecentennale, calcolata nell’”Elaborato Tecnico relativo al Reticolo Idrico Minore e relative Fasce di Rispetto” redatto dal Comune di Pisogne, è pari a 11,6 m3/sec.
Ammettendo che si formi lo stato critico in corrispondenza della soglia, si può esprimere la relazione tra altezza liquida e portata per unità di larghezza defluente per sezione rettangolare:
g m
h=⋅3 q2 =0,97 , praticamente coincidente con l’altezza dell’argine.
Ci si rivolge pertanto alla seconda soluzione, ossia l’abbassamento della bocca di presa e contestuale ripristino del volume dell’invaso a monte della briglia esistente. In particolare, l’invaso a monte della briglia presto o tardi sarà nuovamente soggetto ad interrimento: per ridurre tale inconveniente è opportuno convertire la briglia esistente in briglia selettiva del tipo a fessura, costituita in pratica da un brusco restringimento dell’alveo. Questo tipo di briglia determina un rallentamento della corrente e un contestuale innalzamento del livello idrico, provocando il deposito delle particelle di granulometria maggiore. Il restringimento inoltre ha un effetto rallentante più ridotto sulle portate più basse, con il risultato che il materiale che si accumula durante le piene viene pian piano rimosso durante i periodi di magra, e l’apertura della briglia rimane sgombra e correttamente funzionante.
La progettazione di una briglia selettiva, in particolare il dimensionamento della fessura, normalmente dipende dall’effetto che si vuole ottenere sul regime delle portate solide; in questo caso, tuttavia, lo scopo primario della briglia è quello di consentire la derivazione e il rilascio del DMV: è a tale aspetto che verrà data la priorità.
In quest’ottica, viene fissata la larghezza della fessura in 0,10 m (una larghezza superiore comporterebbe un eccessivo rilascio in alveo rispetto alla portata derivata) e l’altezza della briglia in 0,5 m (pari a quella della briglia preesistente).
Per ripristinare il piccolo invaso a monte della briglia necessario al buon funzionamento della bocca di presa, che sarà costituita da una soglia sfiorante, si eseguirà uno scavo profondo 0,50 m risalendo a monte della presa per almeno 2 metri. Al tratto di ricongiungimento con l’alveo di monte verrà assegnata una pendenza di fondo pari a 1/3,5 (pendenza media di equilibrio del materiale solido in presenza di acqua). Il profilo del fondo dell’alveo sarà pertanto quello riportato in figura 4.2.1.
Si riportano i dati di maggiore interesse relativi alla sezione di presa.
i = 0,0161. Pendenza di fondo, desunta dalla cartografia;
B = 3,9 m. Larghezza dell’alveo, misurata sul posto;
K = 33 m1/3/sec. Coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler per canali con fondo ciottoloso e sponde in calcestruzzo;
b = 0,10 m. Larghezza della fessura della briglia;
In base a questi dati, si può conoscere il funzionamento della briglia al defluire delle diverse portate.
In particolare, è importante conoscere le condizioni di deflusso per:
Q = DMV= 11,1 L/sec
Questa è una portata di grande interesse, poiché la quota della soglia sfiorante della bocca di presa dovrà essere esattamente pari alla quota del pelo libero per Q = DMV.
In assenza della briglia, la portata defluirebbe con altezza pari all’altezza di moto uniforme hu che si ricava dalla nota formula di Gauckler-Strickler:
2
Dalla precedente si ottiene hu = 0.01 m, cui corrisponde un raggio idraulico R =0.01 m e una velocità media della corrente Vu = 0.23 m/sec; l’energia specifica della corrente è quindi:
L’energia specifica minima Hmin necessaria per consentire il deflusso della portata in esame attraverso la fessura della briglia è quella corrispondente alle condizioni critiche del moto; l’altezza critica è data dalla:
g m
Essendo Hu < Hmin, nel deflusso attraverso la briglia si verifica l’altezza critica kc’. Subito a monte della briglia la corrente risulta lenta e si può ricavare l’altezza liquida h2’ dall’equazione della curva caratteristica della portata per energia specifica costante:
(
')
si ricava, nel campo delle correnti lente, h2’ = 0.16 m. La soglia di presa pertanto sarà posta a 16 cm dal fondo della fessura.
Si passa ora a dimensionare la soglia di presa. La suddivisione tra portata sfiorata e portata rilasciata verrà calcolata ammettendo alcune ipotesi semplificative:
• il deflusso attraverso la fessura della briglia avverrà in condizioni critiche secondo
la formula: min min
3 quindi il termine cinetico);
• la portata sfiorata dipende dall’equazione della foronomia per luci a stramazzo in parete sottile:Q=0.62⋅L⋅h⋅ 2gh dove L è la lunghezza della soglia di sfioro e h è il carico sulla soglia.
In base a queste ipotesi, può essere costruita una scala di deflusso per la sezione di presa:
hm (m) Qsf (m3/sec) Qvalle (m3/sec) Qmonte (m3/sec) 0.16 0 0.011 0.011 0.17 0.004 0.012 0.016 0.187 0.019 0.014 0.032
0.19 0.021 0.014 0.036 0.195 0.027 0.015 0.041 0.208 0.043 0.016 0.059 0.226 0.070 0.018 0.088 0.238 0.089 0.020 0.109 0.242 0.097 0.020 0.117 0.25 0.111 0.021 0.133
Tali risultati sono stati ottenuti ponendo per la larghezza della soglia di sfioro il valore L = 1,5 metri. Si prevede l’installazione di due paratoie piane di intercettazione, di larghezza pari a 75 cm ciascuna, separate da un setto di larghezza pari a 10 cm, che consentano di regolare la portata derivata ed eventualmente di chiudere l’impianto. La larghezza totale della bocca di presa sarà pertanto pari a 1,6 m. Come si può vedere dalla tabella, il campo di funzionamento dello sfioro va da hm = 0,16 m a hm = 0.24 m, pertanto le paratoie saranno di norma posizionate con il bordo inferiore a 24 cm dal fondo della fessura. Un eventuale eccesso di portata sfiorata sarà scaricato a valle della briglia mediante lo sfioro di troppo pieno posto sulla vasca di raccolta che collega la briglia e il canale di adduzione.
L’eccesso di portata derivata può essere limitato agendo opportunamente sulla posizione delle paratoie e facendo in modo che il pelo libero, una volta raggiunta la quota hmax
relativa alla portata massima di progetto, si mantenga il più possibile costante. Questo secondo effetto può essere ottenuto facendo in modo che la sezione si allarghi per h > hmax; in pratica, essendo fissata la quota della sommità della briglia (posta pari alla quota attuale al fine di non alterare la velocità del torrente), si fissano la quota della soglia di sfioro e del fondo della fessura rispettivamente16 cm e 24 cm più in basso rispetto alla sommità della briglia.
Al di sotto del fondo della fessura, la briglia blocca completamente il trasporto solido, pertanto tale zona è soggetta ad un rapido interrimento. Questo non è un problema, poiché il funzionamento della soglia di presa e del canale di rilascio del DMV non ne risultano compromessi. Per ripristinare l’intero volume iniziale si può attendere che la fessura e/o la bocca di presa inizino ad ostruirsi.
Per forza di cose la necessità di garantire sempre il DMV conduce ad un rilascio superiore a quello minimo quando la portata naturale è superiore al valore del DMV. Lo scostamento tra le condizioni ideali e quelle reali è mostrato nel grafico che segue:
Figura 4.2.3 – Veduta d’insieme della presa – situazione di progetto Figura 4.2.2 – Briglia di presa vista da monte
0 20 40 60 80 100 120
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Curva di durata ideale Curva di durata reale
Durata (giorni) 360 320 280 240 200 160 120 80 40 0 Qsf(ideale) L/sec 21 24 30 49 77 81 86 98 105 106
Qsf(reale) L/sec 19 21 27 43 70 73 78 89 96 97 La condizione sembra accettabile, pertanto si stabilisce che:
• la larghezza della fessura della briglia è fissata in 0.10 m (tale larghezza non è sufficiente a garantire il non interrimento dell’invaso: sono da prevedere periodiche operazioni di manutenzione);
• la soglia di presa sarà posizionata subito a monte della presa, il suo ciglio inferiore sarà posto 16 cm al di sopra del fondo alveo e sarà dotata di due paratoie piane di intercettazione;
• la vasca di raccolta posta a tergo della soglia di presa dovrà essere provvista di uno sfioro di troppo pieno per smaltire l’eventuale eccesso di portata derivata e dovrà evitare, almeno per Q ≤ Qprog, il funzionamento rigurgitato della soglia di presa. Si scorge sulla planimetria riportata al capitolo terzo (Figura 3.1.2.7) la presenza di un canale scolmatore che può essere utilizzato a questo scopo. Il canale scarica a 12 m circa più a valle rispetto alla sezione di presa, il che garantisce il dislivello necessario affinché lo scarico possa avvenire.
• la portata derivata varierà tra 19 L/sec e 97 L/sec, con una media di 56 L/sec, e d’ora in avanti si farà riferimento alla curva di durata reale sopra determinata.
La Tavola 2 in allegato riporta planimetria e sezioni delle opere di captazione.