Risultati dei test con sediment

Tutte le prove presentate nel Capitolo 6 riguardano diverse geometrie del serbatoio con il canale d’ingresso posto al centro della parete di monte, proprio di fronte al canale d’uscita, posto al centro del lato a valle. In questo capitolo sono presentati i risultati riguardanti lo studio dell’influenza della posizione dei canali d’ingresso e d’uscita sul campo di moto e sui sedimenti deposti. Anche in questo caso, l’analisi del campo di moto che si sviluppa all’interno del serbatoio è preliminare per indagare la sua influenza sul deposito dei sedimenti e quindi sulla trapping efficiency.

Le dimensioni del serbatoio scelte per questi test sono L = 4,5 m e B = 4 m. E’ stata scelta questa configurazione poiché quando i canali sono posti simmetricamente al centro del lato di monte e di valle, si crea un campo di moto stabile, quindi si può analizzare come la posizione asimmetrica del canale d’ingresso o di uscita sia in grado di causare un’asimmetria nel campo di moto. In primo luogo, è stato eseguito un test con sedimenti per la geometria di riferimento con posizione del canale d’ingresso e d’uscita simmetrica. Poi, la posizione dei canali è stata spostata, in modo da formare altre tre configurazioni, come già mostrato in Figura 4.5, che si riporta nuovamente:

Figura 7.1 Configurazioni dei canali d’ingresso e uscita negli esperimenti: a) C - C; b) SX - SX c) SX - DX d) C - DX.

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Sono stati eseguiti due test: uno prima dell’introduzione dei sedimenti (denominato pre), per verificare che tipo di campo di moto fosse presente, e il secondo dopo l’introduzione dei sedimenti (denominato post), per verificare come cambia il campo di moto in seguito all’introduzione dei sedimenti stessi, i quali formano dei depositi sul fondo di spessore massimo dell’ordine di 40 mm al termine di 4 ore di esperimenti (Camnasio et al, 2010).

La configurazione (a) pre e post è caratterizzata da un campo di moto simmetrico con un getto principale centrale che prosegue in modo rettilineo dal canale d’entrata verso il canale d’uscita. Nella configurazione pre, sia a destra sia a sinistra del getto centrale si hanno due grandi strutture turbolente simmetriche e nei due angoli in prossimità del canale di entrata si hanno altri due vortici simmetrici di dimensioni ridotte, che ruotano in senso opposto rispetto ai due principali posti a valle (configurazione simmetrica S1), mentre nella configurazione post si hanno solo i due vortici simmetrici più grandi (configurazione simmetrica S0).

Figura 7.2 Campo di moto per la configurazione C – C pre.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 L [m] 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 B [m]

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Figura 7.3 Campo di moto per la configurazione C – C post.

La configurazione (b) non presenta differenze tra l’esperimento con e senza sedimenti; il campo di moto che si crea nella vasca è sempre asimmetrico, con la formazione di un grande vortice al centro della vasca che ruota in senso orario e il getto principale deviato verso una parete.

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Figura 7.5 Campo di moto per la configurazione SX – SX post.

Per la configurazione (c) il campo di moto che si sviluppa durante i test con sedimenti è diverso da quello che si sviluppa durante le prove di acqua pulita. Per le prove con acqua limpida, infatti, il getto principale devia verso il lato del serbatoio più vicino al canale d’ingresso, poi prosegue nel serbatoio seguendo la parete sinistra e raggiunge alla fine il canale d’uscita. Una grande zona di ricircolo che ruota in senso orario si sviluppa nel centro del serbatoio. Al contrario, durante le prove effettuate con i sedimenti, già dopo trenta minuti i sedimenti depositati sul fondo creano una scabrezza sufficiente a deviare il getto principale verso il centro del serbatoio. Il getto principale segue una direzione orientata verso il canale di sbocco creando due zone di ricircolo ai due lati del getto stesso. Questo campo di moto rimane stabile per la restante parte dell'esperimento.

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Figura 7.6 Campo di moto per la configurazione SX – DX pre.

Figura 7.7 Campo di moto per la configurazione SX – DX post.

L'ultima configurazione (d) è quella intermedia per quanto riguarda la lontananza dei canali d’ingresso e d’uscita: il getto raggiunge direttamente l'uscita del bacino e due vortici di forme e dimensioni diverse si sviluppano su entrambi i lati del getto principale.

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Figura 7.8 Campo di moto per la configurazione C – DX pre.

Figura 7.9 Campo di moto per la configurazione C – DX post.

In tutti i casi presentati, il getto d'acqua principale presenta, presso l'ingresso del serbatoio, i valori più alti di velocità, pari a 0,12 m/s (in Figura 7.10 è mostrato l’esempio della configurazione DX-DX). A valle, il getto d'acqua inizia il suo processo di miscelazione con l'acqua ferma del serbatoio e la velocità comincia a diminuire, la larghezza del getto principale aumenta e si sviluppano vortici e zone di ricircolo. Durante gli esperimenti si è

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visto che lo spessore massimo di sedimenti deposti si ha lungo il getto principale e raggiunge un'altezza massima di circa 40 mm. Al contrario, in corrispondenza delle zone di ricircolo, che sono caratterizzate da basse velocità, i depositi di sedimenti hanno uno spessore inferiore (circa 10-20 mm) e una distribuzione più uniforme. La velocità di sedimentazione delle particelle è quindi sufficiente a far depositare i sedimenti lungo il getto principale.

Si è quindi visto dagli esperimenti come non solo la velocità del flusso influenza la deposizione dei sedimenti, ma i depositi stessi hanno un feedback sul campo di moto che si crea nel serbatoio, andando a modificare completamente, in alcuni casi, il campo di moto.

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