Organi di scarico e presa

Le dighe, cos`ı come la maggior parte delle opere idrauliche sono dotate di organi di scarico e di utilizzo, il dispositivo di alimentazione, presente in molte opere idrauliche, `e, nelle dighe, sostituito dai fiumi che alimentano l’invaso. Gli organi di scarico sono:

• scarico di superficie; • scarico di fondo; • scarico di mezzofondo; • scarico di esaurimento.

Unitamente a questi organi sono da considerare le opere di dissipazione. Gli organi di utilizzo sono:

• opera di presa per l’utilizzazione;

• opera di presa per il minimo deflusso vitale, DVM.

La funzione per la presa del DVM `e talvolta svolta dallo scarico di fondo, ma anche da una derivazione dell’opera di presa.

3.4.2.1 Scaricatori di superfice

Le portate che affluiscono al serbatoio, quando il livello abbia raggiunto la quota di regolazione, vengono smaltite dagli scaricatori di superficie. Le dimensioni dei manufatti devono assicurare che la quota di massimo invaso non venga superata: adottando per la piena un valore della sua frequenza probabile dipendente dalle caratteristiche dell’opera di ritenuta.

Gli scaricatori che devono intervenire gradualmente in modo da evitare piene im- provvise nell’alveo a valle, possono essere a deflusso libero, quando lo scarico inizia appena il livello superi la quota della soglia sfiorante; regolato, se presidiato da paratoie, automatiche o manovrabili manualmente.

Le dimensioni d’assegnare al manufatto dipendono dalla forma, durata e intensit`a dell’evento di piena assunto per il progetto e dal volume che pu`o essere ritenuto tra la quota di massima regolazione e quella di massimo invaso.

Ubicazione

La collocazione planimetrica degli scaricatori dipende dalla morfologia e dalla geo- logia della valle e dello stato del terreno nell’intorno della quota di sfioro, dal tipo di struttura e dalla portata massima.

Viene generalmente considerata con favore la possibilit`a che offrono le dighe in muratura di ospitare, in una parte del coronamento, lo scaricatore di superficie per tutta, o parte, della portata massima: con sfioro a scivolo per le dighe a gravit`a; con lama stramazzante e vena libera per quelle ad arco.

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E invece da escludersi per una diga di materiali sciolti che lo sfioratore possa esse- re collocato sul corpo della struttura. In questo caso, o quando non sia possibile utilizzare il coronamento per inserire lo sfioratore, quest’ultimo `e posto o lateral- mente nel corpo diga o fuori di esso su uno dei fianchi della valle; oppure quando manchi, per ragioni morfologiche o costruttive, una zona adatta, si ricorre all’uso di sfioratori a calice, in un luogo che sia, oltre che corretto dal punto di vista idraulico, geologicamente adatto ad ospitare una struttura verticale e la successiva galleria di scarico.

Quando l’importanza dell’opera porterebbe a dimensionare sfioratori si superficie troppo grandi rispetto alle dimensioni dell’opera `e possibile contenerle integrando dei sifoni autolivellanti oppure utilizzando scaricatori regolati con paratoie, tali da poter regolare lo scarico. Le paratoie che meglio si prestano a questo ruolo sono quelle piane.

Sfioratori fusibili

Uno sfioratore fusibile consiste in un argine in terra (v. Figura 3.17), eventualmente zoonato o di rockfill, con piccola pezzatura, realizzato in modo da essere immolato per tracimazione: cio`e asportato quando il livello dell’acqua superi la sommit`a. La tracimazione avviene in un tratto prestabilito dell’argine tenuto diserbato per facilitarne l’asportazione. Questi sfioratori sono talvolta usati, per il loro minor costo, in aggiunta ad una parte presidiata da paratoie: la parte con paratoie `e destinata a funzionare per le piene frequenti, il crollo della parte fusibile `e destinata agli eventi pi`u rari.

La parte esterna del tratto in uscita dell’argine ove `e posto il canale `e costruita con materiale facilmente erodibile dalla corrente di sfioro e non inerbita. Iniziato lo sfioro, esso subisce pertanto un rapido abbassamento, allargandosi il varco sui bordi laterali, questi vengono progressivamente erosi anche senza essere sormontati. La velocit`a di erosione dipende dai materiali con il quale `e costruito e rivestito l’argine e dalla geometria della sezione.

Figura 3.17: Sfioratore fusibile e schema delle modalit`a di erosione

Scaricatore a sifone

Uno scaricatore a sifone, o autolivellante, `e costituito da una canna verticale o quasi, alimentata da uno speciale imbocco che si abbassa fin sotto il massimo livello a monte (v. Figura 3.18). Il piede del sifone `e sagomato a vasca in modo da impedire, durante il funzionamento, l’ingresso d’aria, da valle, nella canna. Quando la quota della superficie libera, nel canale o nel lago, supera la soglia, la vena stramazzante, battendo sul lato opposto della canna, crea una chiusura per l’aria, che intrappolata nella sommit`a, `e trascinata dalla corrente, dando origine al deflusso pieno con il completo innesco del sifone.

Spesso dispositivi di questo genere sono stati impiegati come integrazione di soglie fisse riducendone la lunghezza. Una controindicazione che ne limita l’utilizzo `e la possibile ostruzione della bocca per opera di corpi galleggianti, quali tronchi o anche, nei serbatoi in alta quota, lastre di ghiaccio.

Figura 3.18: Sifoni autolivellanti

Scaricatore a calice

La condizione che pi`u ne limita l’utilizzo e la progettazione `e la necessit`a di inserire un canale di scarico. A differenza degli scarichi rettilinei, il calice `e soggetto ad ingolfamento, il quale interviene quando la portata defluente a stramazzo eguaglia quella ottenuta con il deflusso sotto battente.

La corrente in uscita dallo sfioratore, subisce un incremento di volume d’acqua dovuto all’assorbimento dell’aria, questo comporta una depressione con richiamo dell’aria dall’esterno, che percorre il canale in controcorrente, dando luogo ad increspature che possono mandare in pressione la galleria. Per evitare tutto ci`o, allo sbocco del canale della galleria destinata a funzionare a pelo libero, deve essere collocato un aeratore che preleva aria dall’esterno in quantit`a adeguata.

Il condotto di areazione deve comunque avere pendenza verso lo scarico, cos`ı da non poter essere intercluso da un’eventuale entrata in pressione o d’acqua piovana. Deve essere portato fino ad una quota tale da non dar luogo a fuoriuscita d’acqua nel caso di entrata in pressione. Deve essere in ogni caso portato almeno 3 m sopra il piano di campagna in maniera tale da non interessare, con il trascinamento d’aria, persone o animali (v. Figura 3.19).

Scaricatore a vortice

Per lo scarico di superficie dei serbatoi `e talvolta utilizzato lo scaricatore a vortice. Trattasi di un dispositivo che realizza una corrente d’acqua aderente alle pareti del pozzo, grazie al moto verticale impresso alla corrente dalla forma a spirale dell’imbocco, cosicch´e rimane libero uno spazio centrale imbutiforme che consente l’areazione della corrente evitando irregolarit`a nel moto.

Figura 3.19: Scaricatore a calice della diga di Pontesei