UNIVERSITÀ DI PISA
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Idraulica,
dei Trasporti e del Territorio
Tesi di Laurea
PROGETTO DI UN IMPIANTO MINI-IDROELETTRICO AD
ACQUA FLUENTE, A BASSO IMPATTO AMBIENTALE, NEL
COMUNE DI SEULO
Relatore:
prof.
Valerio Milano
Candidato:
Simone Serra
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A mio Padre e mia Madre
per tutto quello che hanno fatto per me
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Riassunto
La presente Tesi di Laurea si pone come scopo la progettazione delle opere di ingegneria civile di cui si compone un impianto mini-idroelettrico ad acqua fluente.
L'attenzione si focalizza principalmente su due aspetti. Il primo riguarda l'analisi idrologica del bacino idrografico al fine di determinare le portate disponibili per la produzione di energia elettrica. Il secondo riguarda invece il dimensionamento delle opere idrauliche quali: opere per la regolazione delle portate nel complesso sistema Traversa-Presa-Scala di risalita per i pesci con rilascio del Deflusso Minimo Vitale, Condotta Derivatrice, Condotta Forzata, Turbina.
Nella presente tesi inoltre si tengono in grande considerazione gli aspetti legati all'inserimento ambientale nel rispetto degli ecosistemi e del paesaggio.
La progettazione tiene conto infine, anche dell'aspetto economico, mirando a minimizzare i costi di realizzazione e di gestione, nella consapevolezza che tale aspetto gioca un ruolo fondamentale nella fattibilità e quindi nella diffusione degli impianti idroelettrici di piccola taglia.
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Abstract
This thesis aims to develop a plan for the realization of a mini hydro plant and the civil engineering works which it consists of.
In particular, it focuses on two main aspects. The first deals with the hydrological analysis of the drainage basin in order to assess the flow available for electric power production. The second concerns the dimensioning of the hydraulic works, such as: flow control works within the complex Dam-Intake-Fish ladder with environmental
flow release system; Headrace Pipe; Penstock; Turbine.
Furthermore, in the project realization great attention is given to environment and the respect for ecosystems and landscapes.
Finally, planning also takes into account the economical aspect, aiming to minimize realization and maintenance costs, with the awareness that this aspect plays a key role in the viability and therefore in the diffusion of small hydro plants.
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Prefazione
La presente tesi nasce dall’interesse dell’autore per le energie rinnovabili e in modo particolare per l’energia idraulica, energia che continuamente si trasforma nel perenne ciclo dell’acqua. Tali trasformazioni avvengo continuamente sotto i nostri occhi, ovunque vi sia dell’acqua che fluisce. Affinché tale energia possa essere sfruttata dall’uomo devono però sussistere le condizioni fisiche per le quali attraverso la tecnologia ad oggi disponibile, essa possa essere convertita in energia meccanica ed elettrica.
Il compito di individuare la possibilità di poter realizzare i processi di trasformazione energetica e la progettazione degli impianti nei quali essi si compiono, spetta ai tecnici e in modo particolare all’ingegnere idraulico. È questo uno dei motivi, assieme alla passione per la materia, che mi hanno spinto ad intraprendere questo lavoro di tesi.
La motivazione principale viene però dalla consapevolezza che spetti alla mia generazione il compito di portare avanti uno sviluppo sostenibile, di perseguire il progresso, il quale per essere definito tale deve tenere conto oltre che delle necessita dell’uomo anche e soprattutto del rispetto del pianeta Terra e dei delicati equilibri che ne regolano la vita.
Nel perseguire tale obiettivo l’ingegnere idraulico può dare il suo modesto, ma importante contributo anche attraverso la progettazione di impianti di produzione di energia idroelettrica, la quale risulta, in particolare per gli impianti di limitate dimensioni, uno dei metodi di produzione energetica a minore impatto ambientale per il fatto che l’acqua è una fonte energetica rinnovabile e soprattutto perché lo sfruttamento dell’energia da essa posseduta non produce emissioni di nessun tipo.
È così che, unendo la passione per l’idraulica al senso di responsabilità verso il Pianeta che mi ospita, nel momento in cui mi avvicino al mondo del lavoro, ho voluto mettere in pratica, attraverso la progettazione di un impianto mini-idroelettrico ad acqua fluente le conoscenze acquisite durante la carriera universitaria, immaginando con fiducia che questo sia l’inizio di un percorso professionale.
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Indice
Introduzione ... 12
SEZIONE I - Studi idrologici ... 17
1. STUDI PRELIMINARI ... 18
1.1 Obiettivo degli studi ... 18
1.2.Individuazione del bacino idrografico ... 18
1.2.1 Generalità ... 18
1.2.2 Metodi di tracciamento ... 18
1.3 Individuazione dei topoieti ... 30
2. ANALISI ED E ELABORAZIONE DEI DATI PLUVIOMETRICI ... 34
2.1 Determinazione delle precipitazioni medie mensili ... 34
2.2 Descrizione del procedimento ... 34
2.3 Studio dell’idrologia superficiale della Sardegna ... 36
2.3.1 Premesse ... 36
2.3.2 Dati pluviometrici ... 38
2.4 Dati pluviometrici relativi al bacino del Rio Nigola ... 41
2.5 Afflussi meteorici ... 45
3. DETERMINAZIONE DELLE PORTATE MEDIE MENSILI ... 46
3.1 Descrizione della metodologia adottata ... 46
3.2 Cenni sulla formazione dei deflussi ... 46
3.3 Determinazione del coefficiente di deflusso... 48
3.3.1 Metodo del bacino assimilabile ... 49
3.3.2 Elaborazioni statistiche dei dati degli annali idrologici ... 60
3.4 Portate medie mensili ... 63
3.5 Portata di progetto ... 64
3.5.1 Curva di durata delle portate ... 64
3.5.2 Curva delle portate medie utilizzabili QMED - QMAX ... 66
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4.1 Generalità ... 69
4.2 Normativa relativa al DMV ... 70
4.3 Determinazione del Deflusso Minimo Vitale ... 71
SEZIONE II - Opere e dimensionamento... 77
5. SISTEMA TRAVERSA–PRESA–RILASCIO DEL DMV ... 78
5.1 Descrizione generale dell’opera ... 78
5.2 Principi di funzionamento e dimensionamento... 81
6. CONDOTTA DERIVATRICE ... 88
6.1 Funzione ... 88
6.2 Descrizione dell’opera ... 90
6.2.1 Caratteristiche generali ... 90
6.2.2 Materiale e caratteristiche dei tubi ... 91
6.2.3 Tipologia di posa in opera ... 94
6.2.4 Scelta del percorso ... 98
6.3 Dimensionamento ... 101
6.4 Verifiche idrauliche ... 105
6.4.1 Velocità dell’acqua ... 105
6.4.2 Tirante idrico ... 108
6.4.3 Pressione a condotta chiusa ... 108
6.5 Sovrappressioni da colpo d’ariete ... 109
6.5.1 Premessa ... 109
6.5.2 Il colpo d’ariete ... 109
6.5.3 Calcolo delle sovrappressioni ... 110
6.5.4 Verifica ... 112
6.5.5 Considerazioni ... 113
7. CONDOTTA FORZATA ... 115
7.1 Funzione ... 115
7.2 Descrizione e dati tecnici ... 115
7.3 Scelta del materiale ... 117
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7.5 Verifica della velocità in condotta ... 126
7.6 Determinazione delle sovrappressioni da colpo d’ariete ... 126
7.7 Verifiche di resistenza alle massime tensioni nel materiale ... 130
7.7.1 Pressione nominale ... 130
7.7.2 Determinazione della pressione equivalente Po ... 131
7.8 Verifica all’ovalizzazione della tubazione ... 140
7.9 Verifica allo sfilamento dei tubi ... 142
7.10 Verifica di resistenza alla tensione generata dalle impedite deformazioni ... 144
7.11 Giunti di dilatazione termica ... 145
7.12 Blocchi di ancoraggio ... 148
7.12.1 Generalità ... 148
7.12.2 Blocchi d’ancoraggio per forte pendenza ... 149
8. TURBINA IDRAULICA E PRODUTTIVITÀ DELL’IMPIANTO ... 160
8.1 Generalità sulle machine motrici idrauliche ... 160
8.2 La turbina Pelton ... 161
8.2.1 Il distributore delle Turbine Pelton ... 161
8.2.2 Le pale delle Turbine Pelton ... 163
8.2.3Triangoli di velocita ... 164
8.2.4 Arresto ... 166
8.3 Scelta del tipo di turbina ... 167
8.4 Calcolo del rendimento della turbina ... 169
8.5 Determinazione delle caratteristiche costruttive della turbina ... 172
8.6 Calcolo della produttività ... 173
8.6.1 Potenza installata ... 174
8.6.2 Energia producibile ... 176
8.6.3 Quantificazione monetaria dell’energia prodotta ... 177
8.6.4 Analisi di fattibilità economica e Piano finanziario ... 178
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Introduzione
La presente tesi ha come scopo quello di individuare nella zona centrale della Sardegna, alle pendici del Gennargentu un sito che presenti le caratteristiche per la realizzazione di un impianto mini-idroelettrico e di eseguirne la progettazione ad un livello di approfondimento tale da garantire la fattibilità del progetto sia in termini economici che ambientali.
La tesi si articola in due sezioni, che corrispondono ad altrettante fasi della progettazione. La prima riguarda gli studi preliminari e gli studi idrologici finalizzati alla determinazione delle portate relative al corso d’acqua sul quale verrà realizzato l’impianto. La seconda sezione riguarda invece la progettazione delle varie opere che compongono l’impianto e il loro dimensionamento.
Per quanto riguarda la prima sezione, il primo capitolo illustra i metodi di ricerca dei potenziali siti e delle loro caratteristiche. L’area sulla quale si sono concentrati gli studi è quella relativa al bacino dell’Alto Flumendosa e l’attenzione si è focalizzata proprio sui suoi affluenti. Attraverso l’utilizzo delle carte topografiche digitali sono stati determinati i potenziali salti geodetici relativi a tali corpi idrici e i corrispondenti bacini idrografici. Dal confronto di questi parametri, il corso d’acqua che si è mostrato più adatto alla realizzazione dell’impianto è il Rio Nigola, nel territorio del comune di Seulo. Esso presenta un salto geodetico di 125 m e il suo bacino idrografico, sotteso dalla sezione nella quale sorgerà la presa, ha una superficie di 36.146 Km2. Per l’individuazione del bacino si è fatto ricorso ai GIS e alle potenzialità del software open source Qgis, per la gestione di tali sistemi informativi.
Nel secondo capitolo sono esposti gli studi e le elaborazioni idrologiche che sono stati eseguiti. Come prima cosa si è ricercata la presenza di una stazione idrometrica sul corso d’acqua interessato ma l’esito è stato negativo. Si è dunque optato per la determinazione delle portate per via indiretta, facendo cioè riferimento ai dati di precipitazione sul bacino. I dati di pioggia raccolti sono relativi a tre stazioni pluviometriche che hanno influenza sul bacino e per le quali si hanno osservazioni dall’anno 1922 a oggi. Tali dati sono stati reperiti dagli annali idrologici e dallo Studio dell’Idrologia Superficiale della Sardegna SISS. Da questi dati sono stati estrapolati i
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valori dell’altezza di precipitazione media mensile che hanno permesso di calcolare gli afflussi meteorici al bacino idrografico.
Il terzo capitolo riguarda la determinazione del regime delle portate del Rio Nigola. Essendo noti gli afflussi meteorici al bacino, per la determinazione delle portate è necessaria la conoscenza del coefficiente di deflusso, il quale però risulta incognito vista l’assenza di una stazione idrometrica. Tale parametro è stato dedotto attraverso il metodo del bacino assimilabile che consiste nell’individuare un bacino idrografico di caratteristiche geografiche, morfologiche e geologiche, simili a quello oggetto di studio e del quale sia noto il coefficiente di deflusso. Tale valore viene attribuito in virtù della similitudine al bacino per il quale esso risulta incognito. Il coefficiente di deflusso adottato è relativo al bacino del Flumendosa con sezione di chiusura in corrispondenza della stazione idrometrica di Gadoni. Noto tale parametro è stato possibile calcolare le portate medie mensili relative al Rio Nigola. Ultima in ordine cronologico, ma non per importanza, la determinazione della portata di progetto che rappresenta il valore della portata da prelevare, al quale corrisponde la condizione di ottimo dal punto di vista tecnico-economico e sulla base della quale vengono dimensionate tutte le opere idrauliche.
Il quarto capitolo è interamente dedicato al Deflusso Minimo Vitale, il quale rappresenta la minima quantità d’acqua che deve essere rilasciata a valle dell’opera di presa per garantire la sopravvivenza delle biocenosi acquatiche e la salvaguardia del corso d’acqua. Nel calcolo di questa grandezza si è andato oltre le indicazioni normative della Regione Sardegna che per il corso d’acqua in questione sono risultate inadeguate a perseguire l’obiettivo di qualità ambientale appena esposto. Il metodo di calcolo che si è scelto di utilizzare dà luogo, nei periodi di magra a portate del DMV superiori a quelle ottenute applicando le indicazioni normative citate.
Per quanto riguarda la seconda sezione, il quinto capitolo descrive lo schema progettuale e il funzionamento idraulico del Sistema Traversa-Presa-Rilascio del DMV-Scala per i Pesci. L’opera è stata progettata ad hoc per rispondere alle peculiarità del sito ed è costituita da diverse opere che funzionano in modo integrato. In primo luogo si ha la traversa, la sua funzione è quella di creare un livello idrico a monte tale da permettere il prelievo delle portate. Essa non produce volumi di invaso significativi
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in quanto la sua altezza è molto contenuta, inferiore al metro. Si ha poi l’opera di presa che è costituita da un sistema di vasche in serie lungo le quali le portate vengono ripartite nelle proporzioni volute, indirizzando alla presa la risorsa da prelevare e restituendo al corso d’acqua, subito a valle della traversa, le portate in eccesso rispetto al valore di progetto. Tale funzionamento avviene senza l’ausilio di meccanismi ma soltanto sfruttando le leggi idrauliche della foronomia. Nel sistema si ha inoltre uno stramazzo, realizzato nella traversa, la cui soglia è posta ad una quota tale da garantire il deflusso minimo vitale. Un’altra opera del complesso è la scala di risalita per i pesci, che viene alimentata dallo stramazzo appena esposto e che garantisce anche con portate naturali limitate il superamento della discontinuità del corso d’acqua dovuta alla traversa. Sono presenti poi come opere accessorie, una griglia munita di sgrigliatore automatico per l’intercettazione del materiale grossolano e un sedimentatore per evitare l’ingresso in condotta del materiale lapideo.
Il sesto capitolo tratta la progettazione della condotta derivatrice la quale ha la funzione di addurre le portate prelevate fino alla vasca di carico, posta a breve distanza dalla centrale ma che si trova ad una quota superiore ad essa di 115,53 m. Il suo funzionamento è a pelo libero e verrà realizzata completamente interrata per ragioni tecnico-ambientali. Questa condizione di posa ha reso possibile l’utilizzo di tubi in PVC per la sua realizzazione che danno luogo a un notevole risparmio sui costi di costruzione e alla riduzione delle perdite di carico lungo il percorso. Il tracciato si sviluppa per 2,8 Km sul versante nord-ovest del vallone del Rio Nigola.
Nel settimo capitolo viene descritta la progettazione della condotta forzata che costituisce l’adduzione secondaria fra l’ultimo elemento a pelo libero dell’impianto e l’utilizzazione, convogliando le portate dalla vasca di carico fino al distributore della turbina. Il suo funzionamento è in pressione e il salto netto ad essa associato è di 114,22 m. Si è scelto di realizzare questa condotta in materiale plastico, facendo ricorso all’innovativo PVC Bi-Orientato il quale ha la stessa composizione chimica del PVC classico ma che attraverso un particolare processo produttivo assume caratteristiche meccaniche ragguardevoli. Nel presente capitolo sono esposti nel dettaglio i dimensionamenti idraulici e statici delle tubazioni e le relative verifiche.
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Nell’ottavo ed ultimo capitolo si descrive quella parte dell’impianto che realizza la trasformazione energetica, fulcro dell’intera progettazione. È all’interno della centrale che avviene la conversione dell’energia idraulica in energia meccanica, ad opera della turbina, e successivamente la trasformazione di quest’ultima in energia elettrica attraverso l’alternatore accoppiato a tale macchina. La turbina rappresenta quindi il cuore dell’impianto e dal suo funzionamento dipende la fattibilità dell’opera. Si riporta in questo capitolo la procedura, basata sul calcolo del numero caratteristico, che ha determinato la scelta di utilizzare una Turbina Pelton a distributore unico. Sono illustrati, inoltre, i calcoli dei rendimenti della macchina adottata, relativi alle condizioni di funzionamento che variano durante l’anno al variare della portata.
Alla luce dei dati progettuali ottenuti dal dimensionamento dell’intero impianto, descritto fino a questo punto, è stato possibile calcolare il valore dell’energia elettrica che esso è in grado di produrre e, tenendo conto della tariffa incentivante alla quale viene ritirata l’energia, da parte del Gestore dei Servizi Energetici, si è calcolata la redditività dell’impianto in termini economici.
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1. STUDI PRELIMINARI
1.1 Obiettivo degli studi
Gli studi idrologici hanno come fine ultimo quello di determinare preliminarmente il valore delle portate che il futuro impianto potrà sfruttare per la produzione di energia idroelettrica. Per questo motivo tale fase riveste un ruolo fondamentale sia per quanto riguarda l’analisi di fattibilità dell’impianto che per l’eventuale processo di dimensionamento. Come si vedrà nel seguito infatti affinché l’impianto sia realizzabile è necessario che esso raggiunga dei valori minimi di produttività, la quale è strettamente dipendente dall’entità della portata turbinabile.
1.2.Individuazione del bacino idrografico
1.2.1 Generalità
Il bacino idrografico è l’entità geografica che per una data sezione trasversale di un corso d’acqua, detta sezione di chiusura, rappresenta la proiezione su un piano orizzontale della superficie scolante sottesa alla suddetta sezione. In sostanza, fissata la sezione di chiusura le portate che si verificano in essa, ad eccezione di acque affioranti, sono determinate dall’acqua che è piovuta su una superficie che si trova a quote superiori a quella di chiusura, e che a causa della particolare morfologia della stessa, confluisce alla sezione di chiusura. La superficie che presenta tali caratteristiche è detta appunto bacino idrografico.
La sua determinazione prevede l’utilizzo di carte topografiche. Generalmente vengono impiegate le carte IGM in scala 1:25000 che risultano particolarmente adatte grazie alla precisione con cui è riportata l’orografia tramite le curve di livello.
1.2.2 Metodi di tracciamento
Per il tracciamento del bacino, nella presente tesi si è scelto di utilizzare la cartografia digitale messa a disposizione dalla Regione Sardegna attraverso il Geoportale disponibile sul web.
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Figura 1.1: Geoportale Sardegna
Nella sezione download è possibile scaricare il database multiprecisione che costituisce una banca dati in cui le entità geografiche, provenienti dalla carta tecnica regionale numerica (CTRN) in scala 1:10.000 e da altri DB, convivono con quelle provenienti dalle carte tecniche comunali numeriche (CNC) di 47 centri urbani e località abitate della Sardegna nelle scale 1:1.000, 1:2.000 e 1:5.000. In questa sezione sono disponibili i layer del DBMP organizzati per strati rappresentati nel sistema di riferimento nativo WGS84-UTM32 Nord.
Tali file devono essere gestiti da un software, un applicazione desktop GIS. In questo lavoro si è scelto di utilizzare lo strumento free/open source QGIS.
Ciascun file è costituito da entità geometriche e tabelle alfanumeriche. Da questi file attraverso il software citato è possibile, oltre che trarre informazioni, sia
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dall’interfaccia grafica (carta topografica digitale) sia dalle tabelle degli attributi, ma anche eseguire elaborazioni.
Nello specifico infatti il bacino idrografico è stato determinato con due metodologie differenti. La prima fa utilizzo dei dati vettoriali, che si presentano come carte topografiche a curve di livello e la seconda facendo ricorso al modello digitale del terreno DTM.
METODO 1
Questo procedimento può essere definito come l’adattamento del metodo classico, utilizzato con la cartografica cartacea, alla cartografia digitale.
Il procedimento consiste nell’individuare la linea di displuvio, partendo dalla sezione di chiusura e tracciandola seguendo sempre il percorso di massima pendenza, fino a intersecare la linea che delimita l’intero bacino.
Tutto ciò viene fatto in QGIS creando un layer apposito, un nuovo shape file, la cui entità geometrica scelta è il poligono.
Il bacino idrografico sarà infatti rappresentato da un poligono. Si crea pertanto un nuovo elemento, digitando i vertici del poligono sulla carta digitale a curve di livello. Tali vertici sono individuati seguendo appunto la linea di massima pendenza del terreno a partire dalla sezione di chiusura.
Si procede all’individuazione dei vertici fino a giungere in corrispondenza dell’ultimo vertice nuovamente alla sezione di chiusura.
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Si riporta di seguito un’immagine relativa a tale operazione eseguita con Qgis:
Figura 1.2: Tracciamento del bacino, Qgis
È a questo punto che emerge il grande vantaggio nell’utilizzare un GIS, infatti grazie alla funzione di interrogazione spaziale, semplicemente cliccando sul bacino, il software fornisce una tabella in cui sono indicati l’area del bacino idrografico e il suo perimetro che sono rispettivamente pari a:
A= 36 Km2
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Figura 1.3: Output bacino idrografico rio Nigola
METODO 2
Questo secondo metodo si basa sull’utilizzo del modello digitale del terreno e sulle sue grandi potenzialità. In questo caso l’elaborazione del bacino non avviene per via grafica, ma per via analitica.
Tali elaborazioni vengono eseguite ancora una volta dal software.
Tra gli strumenti di processing offerti da QGIS sono numerosi quelli dedicati alle elaborazioni idrologiche. Inoltre essi possono essere scaricati dal repository di plugin, continuamente aggiornato dagli utenti-sviluppatori, con nuovi algoritmi di calcolo.
Nella procedura per la determinazione del bacino idrografico si è fatto ricorso alla applicazione aggiuntiva “SAGA”. Essa è composta da 243 geoalgoritmi, per il nostro scopo sono stati utilizzati i plugin che vengono riportati di seguito.
Innanzitutto si fa presente che un file raster è sostanzialmente una griglia composta da celle quadrate di uguale dimensione (minore per modello digitale del terreno a precisione maggiore). A ciascuna cella è associata un’informazione che rappresenta la sua quota.
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Prima di iniziare con le operazioni di processing attraverso il comando “clip raster” si estrapola dal file raster la parte di terreno che siamo certi possa includere tutto il bacino. Questo ha lo scopo di ridurre la quantità di dati presenti nel file, in modo da limitare il numero di elementi da elaborare così da velocizzare le operazioni.
1) SINK REMOVAL
Si esegue una operazione di pre-processing detta sink removal. Essa consiste in una operazione di riempimento di tutte le celle che risultano depresse. Una cella depressa è una cella che ha tutte e quattro le celle contigue che presentano una quota superiore. Nella logica del programma, secondo il quale da una generica cella l’acqua defluisce verso la cella contigua che presenta la quota più bassa tra le quattro, la presenza di depressioni rappresenta un errore in quanto da essa l’acqua non può defluire in nessuna direzione.
Al termine di questa operazione il raster risulta privo di celle depresse ed è pronto per essere processato.
Il file si presenta nel modo seguente:
24 2) CATCHMENT AREA
È un’operazione in cui il software esegue delle elaborazioni relative alla morfologia del terreno e determina aree, quote e altezze, di interesse per le operazioni. Vengono automaticamente creati dei layer che si riportano di seguito:
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Figura 1.6: Catchement height
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Figura 1.8: Catchement aspect
3) CHANNEL NETWORK AND DRAINAGE BASINS
In questa operazione il programma, basandosi sui layers di output precedenti e sulle informazioni morfologiche ottenute dall’elaborazione, è in grado di determinare la direzione di deflusso dell’acqua relativamente a ciascuna cella e in base a tale informazione costruisce i percorsi dell’acqua flow path lenght, fino a determinare una vera e propria rete di drenaggio.
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Figura 1.9: Output flow path length
28 4) WATERSHED BASINS
Questa operazione consiste nella individuazione dei sottobacini, cioè delle aree scolanti relative a ciascun tronco della rete di drenaggio.
Si riporta di seguito il risultato dell’elaborazione
29 5) BASINS MERGE
In quest’ultima operazione l’algoritmo unisce i sottobacini trovati e il bacino idrografico risulta determinato.
Figura 1.12: Output basins merge
Dal confronto tra i due bacini ottenuti con procedure differenti non si riscontrano differenze significative.
Il bacino ottenuto con quest’ultimo procedimento contiene tutta una serie di informazioni che risultano molto utili ai fini delle analisi idrologiche come si vedrà nel seguito.
Queste informazioni possono essere estrapolate dal file facendo ricorso ad altre applicazioni aggiuntive di cui si serve QGIS.
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Figura 1.13: Output zonal statistic
1.3 Individuazione dei topoieti
Prima di procedere alla ricerca dei dati di precipitazione sono state individuate le stazioni pluviometriche che risultano geograficamente interne o vicine al bacino. Per l’individuazione delle stesse si è fatto riferimento ai dati contenuti nello studio dell’idrologia superficiale della Sardegna del SISS, del quale si parlerà nel paragrafo 6.3.1.
Dal sito web del SISS si è scaricato il file “Elenco e caratteristiche delle stazioni pluviometriche”. Sono state individuate quelle geograficamente vicine al bacino e successivamente dalla carta della rete pluviometrica sono state ricavate le coordinate di ciascuna stazione, le quali vengono riportate nella tabella seguente:
Tabella 1.1: Coordinate delle stazioni pluviometriche GAUSS-BOAGA UTM E N E N SADALI 1523090 4407320 523145 4407501 SEUI 1527940 4409760 527995 4409941 SEULO 1520160 4413430 520215 4413611 STAZIONE COORDINATE
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La conoscenza delle coordinate è necessaria per l’inserimento delle stazioni nella carta digitale. A questo punto si crea in QGIS un nuovo layer; che chiamiamo appunto “stazioni pluviometriche” il quale avrà come geometria “punto”. Si inseriscono graficamente tre punti relativi a ciascun pluviometro. Per il loro esatto posizionamento si utilizza il plugin “Numerical vertex index” il quale permette di impostare le coordinate del punto creato e quindi di posizionarlo in modo preciso.
Figura 1.14 Output stazioni pluviometriche
Come si può notare dall’immagine non è nota a priori l’area di influenza di ciascuna stazione. Tale area di influenza è detta topoieto. La sua conoscenza assume grande importanza nella determinazione delle portate, come si vedrà nel seguito; infatti si assegna all’intera area di influenza il valore della precipitazione della stazione corrispondente.
Il metodo che si è scelto per l’individuazione dei topoieti è quello dei poligoni di Thiessen, che è un metodo grafico. Esso consiste nel tracciare delle rette che congiungano le diverse stazioni; dal punto medio di ciascuna di queste rette si traccia la perpendicolare. Le linee perpendicolari andranno ad intersecarsi, costituendo i vertici dei poligoni.
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Figura 1.15: Qgis, costruzione topoieti
Come si può vedere dall’immagine che segue i poligoni sono poi delimitati dal perimetro del bacino.
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Anche in questo caso facendo ricorso alla potenzialità di QGIS, attraverso il comando di interrogazione spaziale vengono visualizzati in tempo reale i dati geometrici relativi ai topoieti.
I valori delle aree sono risultati pari a:
- Topoieto 1 Seulo 28,3 Km2
- Topoieto 2 Sadali 6,1 Km2 - Topoieto 3 Seui 1,5 Km2
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2. ANALISI ED E ELABORAZIONE DEI DATI
PLUVIOMETRICI
2.1 Determinazione delle precipitazioni medie mensili
Le precipitazioni medie mensili rappresentano il valore medio delle altezze di pioggia relative al bacino, espresse per ogni mese.
L’altezza di pioggia rappresenta l’altezza dello strato liquido sul suolo ricavata se l’acqua non evaporasse, non defluisse superficialmente e non si infiltrasse.
2.2 Descrizione del procedimento
Per la determinazione degli afflussi meteorici si fa riferimento ai dati di pioggia rilevati nei tre pluviometrici sopra citati i quali sono entrati in funzione nel 1922 ed hanno funzionato in modo pressoché continuo fino ad oggi.
Tali dati possono essere reperiti direttamente dalla sezione pluviometria degli annali idrologici, dei quali si riportano a titolo di esempio le seguenti immagini.
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Figura 2.3: Annali idrologici, dati pluviometrici, 1984
Fatte queste considerazioni si è deciso di fare affidamento ai dati raccolti ed elaborati dallo studio sull’idrologia superficiale della Sardegna. Nel prossimo paragrafo si riporta la descrizione che ne danno gli stessi autori.
2.3 Studio dell’idrologia superficiale della Sardegna
2.3.1 Premesse
Nel 1978 la Regione Autonoma della Sardegna affidò all'Ente Autonomo del Flumendosa l'incarico di realizzare il primo Studio dell'Idrologia Superficiale della Sardegna (SISS). Il SISS fu inquadrato nell'ambito delle ricerche promosse dalla Regione Autonoma della Sardegna per la formulazione di un progetto di piano per il potenziamento e l'utilizzazione ottimale delle risorse idriche della regione.
Fu stabilito di utilizzare un approccio metodologico basato su una scala mensile poiché tale scala temporale è particolarmente adatta nel campo della modellazione per la valutazione e corretta gestione delle risorse idriche.
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La raccolta dei dati idrologici e climatologici necessari per l'attuazione dello studio fu realizzata coprendo un periodo che andava dal 1922 al 1975. Lo studio fu portato a termine nel 1980, e costituì la base dati del Piano Acque della Regione Sardegna. A seguito dei periodi siccitosi di fine anni '80, fu necessario redigere un nuovo Studio dell'Idrologia Superficiale con il fine di estendere la base dei dati idrologici da utilizzare per le esigenze di programmazione della risorsa idrica comprendendo anche il periodo siccitoso del quadriennio 1987-90: il periodo analizzato fu esteso all'anno 1992.
Il contenuto di questo studio più recente è consultabile anche sotto forma di pagine HTML, cioè il formato ipertestuale di Internet (v. link nel sito web del Corso). È inoltre consultabile parte della cartografia allegata allo studio, digitalizzata in formato raster; tale cartografia è particolarmente utile per l'individuazione e il riconoscimento sia delle stazioni che costituiscono la rete pluviometrica sia dei bacini imbriferi studiati.
La "navigazione" all'interno del sito web predisposto per lo Studio dell'Idrologia Superficiale della Sardegna è molto semplice e non richiede particolari avvertenze. Il punto di partenza per la consultazione dell'archivio è il file index.htm che è la home page del sito.
Il SISS vuole essere uno strumento tecnico e scientifico per chi opera nei settori legati all'utilizzo delle risorse idriche della Regione. In particolare lo studio è il riferimento per la quantificazione delle risorse idriche superficiali.
Lo scopo dello studio è duplice:
1. reperire e compilare le serie storiche mensili dei dati termometrici, pluviometrici e idrometrici disponibili in Sardegna;
2. individuare e applicare su scala regionale un modello idrologico per la ricostruzione delle serie idrologiche basato sui dati osservati.
La prima finalità ha implicato il reperimento delle informazioni, in particolare presso il Servizio Idrografico Regionale, ente incaricato della raccolta e della pubblicazione di tali dati. La seconda finalità ha richiesto la predisposizione di un modello di trasferimento afflussi-deflussi che è stato preliminarmente applicato e calibrato sui bacini idrografici vicini, per i quali erano disponibili misure di portate superficiali. Successivamente è stata utilizzata una tecnica di trasposizione della modellazione ai bacini di
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interesse, per i quali è stato quindi possibile ricostruire le rispettive serie storiche di portate superficiali.
Le informazioni pluviometriche sono le serie storiche delle misure puntuali delle altezze di pioggia alle stazione di misura (pluviometri e pluviografi). Le informazioni sono le serie di portate (o deflussi) dei bacini imbriferi sottesi dalle sezioni di misura in cui è posto l'apparecchio dotate di scala di deflusso. Per tali stazioni di misura, dalla lettura idrometrica che viene fatta una volta al giorno si ricava la portata media giornaliera, e successivamente la portata media mensile.
Al fine di utilizzare propriamente l'informazione pluviometrica, è stato necessario estendere su tutta la superficie dei bacini imbriferi analizzati le informazioni puntuali utilizzando un procedimento di stima delle precipitazioni ragguagliate. Tale operazione ha permesso di ottenere le serie storiche degli afflussi ragguagliati ai bacini, consentendo l'applicazione dei modelli di trasformazione afflusso-deflusso a grandezze tra loro rese omogenee e coerenti. Il considerare sotto-bacini di dimensioni relativamente modeste, nella applicazione del modello di trasformazione, ha giustificato l'utilizzazione di modelli a parametri concentrati.
Nei paragrafi successivi verranno analizzati con maggiore dettaglio gli aspetti più rilevanti dello Studio.
2.3.2 Dati pluviometrici
La raccolta dei dati pluviometrici mensili abbraccia il periodo 1922- 1992; ove il 1922 è l'anno di attivazione del Servizio Idrografico (S.I.) in Sardegna. La raccolta dati è stata condotta relativamente a tutte le stazioni pluviometriche di competenza del S.I. e a un ristretto numero di stazioni gestite dal Servizio Meteorologico dell'Aeronautica Militare.
Tra queste sono state considerate alcune stazioni cosiddette "aggregate", cioè serie storiche che sono state ottenute accorpando dati provenienti da stazioni di misura diverse ma geograficamente contigue.
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Complessivamente le stazioni pluviometriche considerate nella revisione del SISS sono 415 (comprese le aggregate), rispetto alle 391 stazioni considerate nella prima versione dello Studio.
2.3.2.1 Dati pluviometrici editi
Sono indicati come "editi" i dati pluviometrici mensili che al momento dell'acquisizione da parte del SISS erano già pubblicati negli annali del Servizio Idrografico, o quanto meno riportati nelle bozze di stampa degli stessi.
Il lavoro è perciò consistito in una trascrizione su file, previo controllo accurato dei dati pluviometrici disponibili.
2.3.2.2 Dati pluviometrici inediti
I dati pluviometrici più recenti già pubblicati dal Servizio Idrografico alla data di redazione della revisione del SISS erano relativi all'anno 1976, mentre i dati già elaborati ma non ancora pubblicati ufficialmente erano disponibili solo fino all'anno 1987.
L'acquisizione dei dati inediti è consistita quindi in una raccolta dei dati grezzi, non ancora pubblicati ufficialmente, direttamente dai supporti dove tali dati vengono normalmente registrati dai tre strumenti di misura normalmente utilizzati nelle stazioni pluviometriche (pluviometro, pluviografo meccanico, pluviografo registratore con memoria elettronica).
Ci si è resi subito conto che i dati registrati su memoria elettronica erano poco affidabili, limitatamente ai primi anni di funzionamento del sistema i acquisizione elettronica. Per questo motivo, per tutte le stazioni base sono stati confrontati, per il periodo '88-'92, i dati pluviometrici disponibili con quelli pluviografici sia derivanti da strumento meccanico sia da strumento elettronico, ed è stato recepito quindi il dato ritenuto più attendibile.
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2.3.2.3 Rete pluviometrica di riferimento
La rete pluviometrica di riferimento (RPR) è un reticolo bidimensionale i cui nodi coincidono con un insieme di stazioni pluviometriche scelte in modo da garantire la massima copertura possibile sia in termini di mappatura della superficie della Sardegna sia in termini di continuità di osservazioni.
Nella prima versione del SISS erano state individuate 232 stazioni aventi tali requisiti; anche nella revisione del SISS si è considerato lo stesso insieme di stazioni, con la sola eccezione dell'inserimento della stazione n° 378 (Villagrande Strisaili) che garantisce ben 58 anni di osservazioni. In definitiva si è adottata una rete pluviometrica di riferimento formata da 233 stazioni.
Il criterio scelto per tracciare la rete di riferimento è stato quello del metodo dei triangoli che prevede che le stazioni siano connesse secondo una rete triangolare con la condizione che la superficie dei triangoli risulti minima e, al contempo, risulti che gli angoli interni di ciascun triangolo siano il più possibile prossimi a 60°.
La RPR è alla base della determinazione dei valori ragguagliati della precipitazione; tale determinazione è basata sull'assunto che il solido di pioggia sia distribuito secondo un elemento di piano di forma triangolare i cui vertici sono i valori puntuali osservati.
2.3.2.4 Eliminazione degli errori sistematici nei dati pluviometrici
Le serie storiche di altezza di pioggia delle 233 stazioni scelte a formare la RPR sono state sottoposte ad un'indagine statistica allo scopo di individuare, la presenza di errori sistematici di misura. Questa indagine può essere paragonata ad un test di omogeneità dei dati condotto al fine di individuare gli eventuali periodi di osservazione consecutivi caratterizzati da deviazioni anomale dalla media ascrivibili a e rrate misurazioni. Tale analisi è stata svolta su base annua al fine di evitare le difficoltà interpretative nelle serie stagionali.
Nel caso di riscontri di disomogeneità nelle serie, si è utilizzato il criterio di eliminare le annate non omogenee individuate. Le serie storiche ottenute sono state indicate con il termine di "dati corretti". Si è potuto riscontrare che gli errori sistematici sono
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generalmente dovuti a una errata interpretazione della scala graduata da parte dell'operatore addetto alla lettura il quale riporta valori di altezze di pioggia aumentati (o diminuiti) di un valore costante. Analogamente nei pluviografi si possono riscontrare problemi di taratura, o nella determinazione dei riferimenti di scala, che portano anch'essi ad una lettura errata da parte degli osservatori.
2.3.2.5 Scelta delle stazioni pluviometriche di base
Nella prima versione del SISS era stato individuato un gruppo di 31 stazioni pluviometriche le cui serie storiche erano prive di osservazioni mancanti nel periodo 1922-75. Nel criterio di scelta di queste stazioni si era anche tenuto conto della loro distribuzione spaziale in modo che risultasse il più possibile uniforme sull'intero territorio regionale e della loro ubicazione altimetrica. Nella revisione del SISS, tuttavia, è stato riscontrato che solamente tredici fra le 31 stazioni precedenti hanno continuato, dopo il 1975, a funzionare con continuità, mentre le restanti diciotto hanno presentato lacune su diversi periodi di osservazione.
2.4 Dati pluviometrici relativi al bacino del Rio Nigola
Si riportano di seguito le tabelle fornite dal SISS in cui sono riportati per ciascuno dei tre pluviometri i dati relativi alle altezze di pioggia mensili per gli anni che vanno dal 1922 al 1992. Vengono fornite inoltre le elaborazioni relative alla media mensile, deviazione standard e la precipitazione annua.
42 SADALI ALTEZZE DI PIOGGIA (mm)
Anno DM Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno
1922 80.0 53.0 185.0 143.5 42.0 25.0 5.0 5.0 83.0 42.5 45.0 140.0 849.0 1923 145.0 189.0 60.0 158.0 5.0 25.0 17.0 0.0 125.0 7.0 153.0 215.0 1099.0 1924 62.0 197.0 117.0 76.0 25.0 7.0 0.0 1.0 0.0 158.0 50.0 138.0 831.0 1925 0.0 101.0 122.0 148.0 151.0 29.0 26.0 0.0 10.0 371.0 258.0 71.0 1287.0 1926 1 26.0 35.0 0.0 17.0 42.0 0.0 10.0 15.0 26.0 73.0 27.5 - 0 1927 108.0 26.0 27.0 0.0 7.0 5.0 0.0 0.0 5.0 62.0 71.0 111.0 422.0 1928 12 - - - 0 1929 4 70.0 31.3 - - 21.0 0.0 0.0 17.0 32.0 - - 91.0 0 1930 2 - - 121.8 77.0 26.0 20.0 5.0 5.0 76.5 106.0 46.0 186.0 0 1931 56.0 124.0 72.0 23.2 40.0 0.0 0.0 0.0 0.0 107.0 102.5 106.0 630.7 1932 15.0 73.5 70.5 17.2 0.0 13.0 0.0 6.0 38.0 45.0 35.0 61.2 374.4 1933 29.0 51.2 13.5 50.0 6.0 46.0 15.0 76.0 81.0 27.0 307.0 183.0 884.7 1934 210.0 137.5 226.5 125.0 85.0 25.0 3.0 25.0 70.0 35.0 145.0 225.0 1312.0 1935 128.0 97.0 339.0 35.0 159.0 0.0 5.0 6.0 31.0 60.0 196.0 200.0 1256.0 1936 112.0 78.0 229.0 131.0 140.0 29.0 0.0 7.0 7.0 84.0 66.0 50.5 933.5 1937 61.5 73.5 163.0 33.0 100.0 35.0 0.0 27.5 50.5 61.0 67.5 117.5 790.0 1938 73.7 44.0 22.5 57.1 104.8 8.5 0.0 14.8 89.5 68.0 81.0 98.5 662.4 1939 104.8 43.2 72.3 37.3 127.1 28.3 0.0 68.0 103.6 148.3 82.6 122.1 937.6 1940 176.7 49.1 11.5 24.1 61.5 160.5 18.0 0.0 5.5 233.0 50.0 94.0 883.9 1941 2 153.5 244.0 46.0 109.2 58.5 14.0 11.0 0.0 - 46.0 57.0 - 0 1942 2 85.0 178.0 - 16.0 0.0 0.0 0.0 0.0 61.0 0.0 17.0 - 0 1943 12 - - - 0 1944 2 0.0 31.0 - 16.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 - 22.0 73.0 0 1945 92.0 0.0 0.0 0.0 7.0 0.0 0.0 0.0 23.0 15.0 13.0 68.0 218.0 1946 12 - - - 0 1947 59.0 240.0 74.0 41.0 24.0 0.0 59.0 79.0 35.0 192.0 63.0 117.0 983.0 1948 242.0 120.0 0.0 46.0 114.0 34.0 78.0 0.0 19.0 45.6 30.5 51.2 780.3 1949 127.5 49.3 122.2 5.2 128.1 22.1 9.0 0.0 7.5 55.5 158.5 120.7 805.6 1950 110.9 68.0 46.8 162.7 39.9 23.7 24.5 15.3 80.0 39.0 11.4 160.3 782.5 1951 61.7 57.8 95.9 24.3 63.6 6.2 0.0 0.0 20.8 382.0 54.6 23.0 789.9 1952 87.8 105.0 23.1 36.9 16.3 0.0 0.0 5.7 102.4 30.2 55.3 226.6 689.3 1953 44.7 72.8 80.3 50.8 118.5 186.0 0.0 10.0 2.0 92.1 49.3 38.9 745.4 1954 71.3 55.5 100.4 18.3 37.3 14.0 0.0 0.0 0.0 4.1 57.5 42.6 401.0 1955 154.1 166.4 145.0 29.7 0.0 0.0 0.0 3.2 115.6 27.5 111.7 86.4 839.6 1956 19.4 146.3 71.2 103.9 39.4 10.4 0.0 0.0 25.2 46.2 83.4 68.4 613.8 1957 182.0 41.3 5.3 49.7 196.6 35.2 0.0 0.0 17.9 134.4 145.6 265.3 1073.3 1958 62.3 22.1 95.5 106.4 16.2 0.0 0.0 0.0 30.4 27.2 274.5 189.9 824.5 1959 76.6 131.6 87.1 32.1 153.4 8.7 7.5 29.0 48.1 183.9 82.9 197.8 1038.7 1960 83.7 82.5 160.5 50.7 19.6 7.7 0.0 0.0 54.9 80.6 73.2 226.7 840.1 1961 178.8 10.4 12.6 97.3 7.0 32.4 8.0 0.0 59.8 131.2 208.5 108.0 854.0 1962 26.9 62.4 111.0 50.7 9.7 36.8 0.0 0.0 44.8 79.3 193.4 112.4 727.4 1963 107.8 222.6 59.5 54.7 97.5 39.8 172.2 20.6 60.8 19.9 72.2 256.4 1184.0 1964 11.5 90.2 107.8 57.1 8.1 62.2 7.5 57.7 38.9 128.5 106.2 166.0 841.7 1965 173.3 44.6 157.1 35.9 18.0 18.2 0.0 38.0 88.1 50.4 130.2 81.7 835.5 1966 144.6 136.2 24.7 10.0 83.9 7.2 9.1 0.0 32.9 261.5 132.3 85.6 928.0 1967 99.3 144.3 16.2 44.1 36.7 0.0 0.0 31.7 60.6 0.0 105.5 195.7 734.1 1968 86.8 72.4 47.2 75.9 15.7 92.3 0.0 11.4 7.8 6.5 250.1 245.0 911.1 1969 65.4 104.3 124.1 50.0 56.9 13.0 24.9 26.6 91.6 67.2 88.9 209.9 922.8 1970 111.1 74.0 90.3 44.3 45.7 24.2 2.7 40.8 4.2 72.5 52.1 137.3 699.2 1971 107.6 92.6 148.1 78.9 39.3 1.3 29.1 0.0 10.8 44.5 222.9 64.8 839.9 1972 167.3 279.3 108.0 74.3 121.6 20.1 5.0 0.3 0.5 37.0 35.0 266.0 1114.4 1973 149.0 101.0 66.0 66.0 13.0 47.0 0.0 26.0 58.0 49.0 20.0 78.0 673.0 1974 50.0 262.0 168.0 261.0 22.0 13.0 0.0 0.0 14.0 146.0 54.0 20.0 1010.0 1975 26.0 113.0 142.0 46.0 42.0 23.0 0.0 39.0 30.0 79.0 116.0 54.0 710.0 1976 13.8 198.0 113.0 88.0 51.0 41.0 71.0 57.0 23.0 109.0 118.0 192.0 1074.8 1977 130.0 59.0 53.0 41.0 40.0 57.2 0.0 94.0 54.0 77.0 73.0 48.0 726.2 1978 199.0 112.0 90.0 210.0 58.0 15.0 7.0 16.0 31.0 89.0 64.0 232.0 1123.0 1979 175.0 186.0 106.0 151.0 17.0 94.0 13.0 55.0 58.0 56.0 98.0 105.0 1114.0 1980 126.0 32.0 70.0 69.0 165.0 2.0 0.0 8.0 16.0 105.0 162.0 155.0 910.0 1981 92.8 88.0 29.0 106.0 38.0 16.0 21.0 0.0 53.0 83.0 0.0 191.0 717.8 1982 83.8 93.0 52.0 58.0 79.0 24.0 0.0 5.0 81.0 212.0 92.0 155.0 934.8 1983 1.0 84.8 25.0 31.0 8.0 11.0 0.0 28.0 96.0 21.0 246.0 105.0 656.8 1984 58.0 117.2 121.0 66.0 132.0 20.0 0.0 23.0 43.0 79.0 209.0 93.0 961.2 1985 153.2 47.0 279.8 8.0 45.0 0.0 0.0 0.0 105.0 64.0 132.0 19.0 853.0 1986 183.0 166.0 64.0 105.0 32.0 56.0 54.0 0.0 65.0 102.0 98.0 80.8 1005.8 1987 110.8 64.0 33.0 12.0 57.0 11.0 63.0 0.0 2.6 57.0 118.2 86.8 615.4 1988 214.0 50.0 47.0 53.0 99.0 5.0 3.0 14.0 28.0 0.0 16.0 51.4 580.4 1989 18.0 103.0 42.0 138.0 42.0 108.0 0.0 1.0 55.0 29.0 75.0 46.0 657.0 1990 12.0 44.0 52.0 170.0 70.0 18.0 7.0 17.0 1.0 177.0 115.0 120.0 803.0 1991 12.0 120.0 72.0 69.0 77.0 6.0 5.0 20.0 47.0 83.0 124.0 31.0 666.0 1992 118.0 10.0 65.0 63.0 82.0 124.0 52.0 7.0 43.0 161.0 67.0 161.0 953.0 N.Oss. 67 67 65 67 68 68 68 68 67 66 67 65 62 h MEDIA mese 95.2 98.5 87.7 67.7 57.1 27.3 12.5 15.5 43.0 87.4 100.6 124.9 837.3 Dev.St. 60.1 64.4 66.9 52.6 48.6 36.5 26.8 22.0 33.3 77.5 70.2 68.1 214.1
43 SEUI ALTEZZE DI PIOGGIA (mm)
Anno DM Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno
1922 11.0 15.0 26.0 16.0 0.0 2.0 0.0 0.0 39.0 21.0 83.0 77.0 290.0 1923 93.0 155.0 77.0 141.0 7.0 32.0 52.0 0.0 109.0 3.0 62.0 128.0 859.0 1924 11.0 78.0 44.0 17.0 5.0 8.0 2.0 0.0 0.0 32.0 44.0 36.0 277.0 1925 0.0 39.0 60.5 70.0 48.0 10.0 7.0 0.0 34.0 93.0 138.0 78.0 577.5 1926 43.0 45.0 37.0 98.0 36.0 22.0 30.0 11.0 3.0 91.0 166.0 143.0 725.0 1927 167.0 75.0 30.0 44.0 13.0 26.0 0.0 2.2 22.2 74.9 185.9 232.8 873.0 1928 142.6 13.4 189.8 63.0 50.2 0.2 36.6 0.4 88.2 110.2 70.0 98.2 862.8 1929 56.8 60.0 62.8 64.4 71.6 31.0 3.2 28.8 62.6 123.0 156.1 59.8 780.1 1930 279.8 150.7 116.6 165.2 65.0 23.4 4.8 6.4 4.4 30.0 40.0 323.0 1209.3 1931 100.6 97.4 87.4 29.2 49.2 0.0 0.0 2.0 29.0 95.2 176.0 108.2 774.2 1932 9.0 108.0 78.4 50.2 5.2 31.8 6.8 17.2 41.0 46.8 35.6 162.0 592.0 1933 42.8 36.4 31.0 45.6 10.0 47.0 13.6 54.0 59.8 22.6 227.0 105.0 694.8 1934 155.8 125.4 191.0 108.4 77.4 19.6 7.0 29.0 108.8 35.0 88.4 169.8 1115.6 1935 77.8 43.6 237.9 37.2 80.0 0.5 24.2 17.4 30.8 71.6 128.2 109.0 858.2 1936 32.3 48.4 137.3 81.4 117.8 46.0 2.4 11.6 18.9 74.4 53.3 69.0 692.8 1937 50.0 65.0 130.6 25.0 111.4 37.7 0.0 20.5 37.1 55.4 35.8 91.8 660.3 1938 40.7 13.8 20.3 58.6 84.3 6.6 0.0 10.7 76.1 44.7 65.6 66.2 487.6 1939 87.7 67.9 78.0 35.7 125.5 9.1 0.0 95.1 54.1 75.4 95.6 59.1 783.2 1940 111.5 11.0 17.0 19.0 68.0 196.5 15.0 0.0 47.5 251.5 36.0 44.0 817.0 1941 5 58.0 75.5 57.5 43.0 31.2 - 0.0 0.0 - - - - 0 1942 12 - - - 0 1943 12 - - - 0 1944 12 - - - 0 1945 12 - - - 0 1946 12 - - - 0 1947 55.0 178.0 44.0 27.0 22.3 0.3 66.8 44.2 65.8 175.0 59.5 60.0 797.9 1948 163.0 126.0 1.0 29.0 105.0 41.0 32.9 0.3 44.4 52.9 20.7 117.7 733.9 1949 223.2 87.6 38.1 12.5 130.0 24.2 13.2 9.8 41.3 40.5 76.3 76.5 773.2 1950 103.0 49.7 23.4 110.8 41.6 55.3 36.9 15.6 24.4 6.5 36.1 36.3 539.6 1951 34.6 34.8 109.4 30.2 113.6 16.0 0.8 13.2 72.2 800.8 78.8 69.6 1374.0 1952 93.4 68.6 29.0 61.8 27.8 3.2 13.8 17.2 105.4 33.4 40.8 138.0 632.4 1953 55.4 11.0 122.8 9.0 39.6 122.8 0.0 22.2 23.6 102.8 67.8 57.0 634.0 1954 59.7 57.4 115.0 103.2 61.6 38.0 0.2 0.4 1.0 7.2 35.6 32.8 512.1 1955 164.2 130.4 156.4 24.2 2.2 7.6 1.8 10.0 154.4 35.4 150.2 91.4 928.2 1956 36.6 162.0 90.2 110.8 52.8 17.2 0.0 0.0 37.0 37.8 91.4 45.0 680.8 1957 229.2 18.2 9.0 69.8 147.4 45.8 0.4 0.4 4.2 221.8 232.4 359.8 1338.4 1958 72.6 13.4 68.6 95.0 15.0 1.6 0.8 0.0 29.0 58.8 393.6 165.2 913.6 1959 55.0 204.2 89.2 40.8 178.8 24.8 1.0 3.0 67.0 166.2 131.0 138.8 1099.8 1960 57.6 57.8 112.0 42.2 29.2 20.0 0.2 0.0 49.0 104.4 61.6 261.6 795.6 1961 152.4 11.8 9.0 84.2 9.2 48.0 2.0 0.0 27.6 126.0 268.6 93.0 831.8 1962 12.0 81.4 134.8 60.8 4.8 29.0 0.8 0.0 35.4 34.6 191.4 119.0 704.0 1963 94.8 256.0 64.2 90.2 61.4 14.2 132.2 10.8 77.6 12.6 47.6 259.4 1121.0 1964 35.6 96.0 101.8 42.0 11.4 27.2 8.0 59.4 11.2 111.4 118.6 206.6 829.2 1965 131.0 39.6 211.0 40.2 20.6 22.0 2.0 38.4 65.4 85.4 88.4 67.6 811.6 1966 135.0 12.2 106.4 18.6 81.6 17.8 2.8 0.0 20.6 96.0 61.8 30.8 583.6 1967 20.2 237.4 26.0 98.4 14.0 2.4 22.6 43.0 13.2 13.6 43.2 212.2 746.2 1968 16.6 33.0 41.6 64.0 25.6 89.8 1.2 11.0 13.4 9.8 224.4 301.0 831.4 1969 89.7 86.2 138.0 54.0 84.6 55.6 88.8 8.2 104.4 125.0 99.0 305.2 1238.7 1970 194.8 79.8 79.6 48.0 46.0 4.8 7.8 26.8 20.4 109.2 56.0 133.0 806.2 1971 78.0 66.0 124.8 102.8 30.7 2.6 6.0 0.0 85.9 97.0 479.8 113.5 1187.1 1972 144.7 320.5 112.3 16.9 7.8 3.2 1.2 26.6 39.4 23.3 49.9 720.7 1466.5 1973 12 - - - 0 1974 18.9 360.3 182.5 178.4 6.8 0.0 0.0 0.0 35.4 126.8 49.8 25.8 984.7 1975 39.4 154.6 157.3 33.5 41.0 17.5 0.0 43.0 21.0 57.6 100.1 47.8 712.8 1976 15.0 218.4 98.7 67.0 35.9 80.3 55.0 48.5 21.0 104.0 105.0 250.8 1099.6 1977 159.8 53.0 44.3 28.0 37.8 82.0 6.0 90.5 56.0 105.0 67.2 52.0 781.6 1978 162.5 103.0 75.5 208.8 48.5 27.6 2.0 0.0 42.0 91.5 50.9 213.0 1025.3 1979 170.2 206.8 99.0 140.0 14.0 87.0 15.0 29.0 43.5 59.0 92.0 89.5 1045.0 1980 1 87.0 44.5 87.0 76.0 147.0 - 0.0 11.0 59.5 80.0 117.0 158.5 0 1981 205.0 75.0 48.0 70.0 37.0 15.0 5.0 5.0 42.0 79.0 0.0 165.0 746.0 1982 119.0 119.6 65.0 53.0 90.0 71.0 0.0 0.0 73.0 248.0 72.0 106.2 1016.8 1983 8.2 99.4 92.2 20.6 9.6 11.2 5.4 16.0 94.8 20.0 204.2 95.6 677.2 1984 53.4 121.2 147.6 64.6 110.4 19.0 0.0 0.0 31.0 76.2 151.8 128.0 903.2 1985 152.0 51.8 258.4 12.6 39.2 0.0 0.0 0.0 60.0 48.0 122.0 17.0 761.0 1986 173.0 184.0 79.0 93.0 31.0 49.4 72.0 0.0 64.0 94.0 76.0 81.0 996.4 1987 85.4 54.0 7.6 5.8 12.4 6.6 89.4 0.8 0.6 43.6 127.2 93.4 526.8 1988 210.2 53.6 60.2 77.0 72.0 6.4 11.8 40.0 49.2 13.2 18.0 59.4 671.0 1989 35.4 91.4 24.0 147.4 43.4 76.2 1.4 15.0 60.2 12.4 81.2 52.6 640.6 1990 23.4 37.4 46.4 176.0 100.0 31.4 31.0 52.2 2.0 162.0 85.2 161.8 908.8 1991 32.4 184.6 69.2 96.2 85.6 9.0 7.0 41.4 69.2 98.0 105.8 49.0 847.4 1992 219.4 17.0 62.8 72.0 79.4 104.8 33.4 34.0 76.4 156.4 55.4 219.2 1130.2 N.Oss. 65 65 65 65 65 63 65 65 64 64 64 64 63 h MEDIA mese 93.0 93.4 85.7 66.4 53.3 31.4 15.1 16.8 46.9 89.3 105.8 131.8 830.4 Dev.St. 68.0 75.4 57.2 45.4 42.2 35.3 26.0 21.5 31.8 106.4 83.9 109.6 238.0
44 SEULO ALTEZZE DI PIOGGIA (mm)
Anno DM Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Anno
1922 91.4 64.7 91.4 52.2 25.0 27.5 0.0 0.0 28.0 24.0 62.0 30.2 496.4 1923 110.2 74.8 24.0 82.5 6.5 10.5 18.3 0.0 108.0 13.5 72.7 146.6 667.6 1924 35.6 126.6 84.6 40.2 31.6 4.8 0.0 0.0 0.0 91.9 38.6 84.7 538.6 1925 0.0 62.0 53.0 90.0 95.1 50.7 19.7 0.0 51.7 66.7 105.0 20.0 613.9 1926 52.0 41.0 9.0 125.5 31.5 10.0 0.0 12.0 14.0 20.0 62.5 58.0 435.5 1927 111.8 35.8 18.0 3.5 39.0 10.8 0.0 0.0 4.5 57.5 93.8 163.5 538.2 1928 106.3 6.5 133.5 66.0 57.5 0.0 27.0 0.0 85.0 74.5 86.5 81.0 723.8 1929 73.0 55.5 60.5 68.5 64.0 30.0 0.0 45.5 92.0 98.5 108.5 57.0 753.0 1930 146.0 135.0 82.5 107.5 52.5 25.0 14.0 0.5 54.0 34.0 28.0 230.5 909.5 1931 60.0 72.0 74.8 31.5 68.3 0.0 0.0 0.0 22.5 110.7 146.5 74.0 660.3 1932 15.5 98.0 54.0 57.0 5.5 31.1 2.0 11.5 70.5 51.5 59.0 65.0 520.6 1933 36.2 70.0 38.6 57.5 9.2 39.2 1.0 79.0 82.5 29.5 213.5 109.1 765.3 1934 101.0 101.1 141.5 103.4 84.0 14.0 6.0 22.0 57.5 17.5 75.7 104.7 828.4 1935 77.0 31.5 144.2 40.5 98.5 3.0 6.0 17.0 9.5 64.5 131.5 115.0 738.2 1936 46.5 49.0 128.0 87.0 119.0 52.0 0.0 39.5 37.5 73.5 52.0 52.5 736.5 1937 51.0 55.5 143.8 30.0 82.5 8.5 0.5 23.5 46.2 44.0 44.5 117.5 647.5 1938 2 45.2 17.5 36.0 21.0 82.5 7.0 0.0 9.0 86.5 77.8 - - 0 1939 311.0 37.0 88.5 52.0 152.7 24.0 0.0 34.0 154.1 148.6 71.7 105.8 1179.4 1940 129.1 51.0 12.7 41.5 88.5 83.7 33.5 15.5 8.0 238.0 71.7 70.2 843.4 1941 105.6 189.2 46.5 107.5 63.4 28.5 19.0 1.0 76.7 62.9 94.0 67.5 861.8 1942 110.5 196.0 47.0 70.5 36.5 44.0 0.0 12.5 111.5 10.0 65.0 45.5 749.0 1943 96.5 25.9 78.5 9.5 61.0 0.0 3.5 0.0 6.5 71.7 151.0 134.5 638.6 1944 4.0 78.0 35.5 27.0 32.0 9.0 0.0 2.0 92.5 76.0 22.7 75.0 453.7 1945 91.5 8.0 18.2 24.2 9.5 0.0 33.0 28.3 28.4 20.5 41.7 89.3 392.6 1946 58.3 1.0 78.5 99.7 57.7 27.0 1.0 3.0 0.0 83.0 130.5 240.0 779.7 1947 41.3 171.0 59.0 41.7 32.5 7.0 37.0 64.1 36.5 178.3 141.0 118.3 927.7 1948 230.5 49.4 2.5 63.1 132.7 35.5 8.8 0.0 65.2 51.8 7.0 34.2 680.7 1949 85.7 42.3 38.5 13.8 170.5 9.5 18.0 6.0 15.0 56.7 134.2 135.3 725.5 1950 50.3 65.5 35.7 98.3 24.0 33.5 39.0 1.3 107.0 64.0 84.3 130.7 733.6 1951 66.8 87.3 103.9 32.8 124.7 14.0 0.0 2.3 24.2 353.8 97.2 72.6 979.6 1952 92.1 74.8 16.5 34.0 11.0 0.0 13.0 11.9 109.2 54.3 111.5 273.3 801.6 1953 66.2 80.6 70.5 60.9 98.8 208.2 0.0 21.8 10.6 91.7 54.5 42.5 806.3 1954 69.6 87.9 74.5 22.4 56.0 26.5 2.0 0.2 0.5 13.2 31.4 85.3 469.5 1955 150.2 205.1 144.5 12.9 0.1 2.0 0.0 28.7 147.6 21.5 111.1 127.9 951.6 1956 55.5 132.3 77.0 117.7 42.9 18.7 0.0 0.0 15.2 80.0 72.7 40.7 652.7 1957 175.1 32.4 5.8 45.3 116.7 34.9 0.0 2.1 4.8 125.2 203.8 255.3 1001.4 1958 55.3 29.8 107.6 92.1 15.0 0.4 0.0 0.0 34.6 30.7 213.0 219.1 797.6 1959 80.0 114.6 80.8 24.7 87.8 5.7 11.4 10.0 54.4 131.2 87.9 202.1 890.6 1960 49.8 77.7 178.9 58.3 31.6 38.9 0.0 0.0 51.5 94.2 81.1 214.0 876.0 1961 149.8 5.0 5.8 117.7 7.4 39.5 0.0 0.0 101.0 176.3 236.9 92.4 931.8 1962 22.6 85.3 106.1 57.3 9.4 82.6 0.0 0.0 89.3 35.9 202.1 124.5 815.1 1963 123.9 237.1 32.0 82.8 77.6 71.2 125.0 31.8 51.0 22.0 66.6 244.0 1165.0 1964 4.0 122.2 117.7 62.3 6.0 65.7 40.0 76.5 5.0 116.8 88.1 215.2 919.5 1965 154.6 44.5 166.0 53.9 25.5 25.0 0.0 42.3 54.7 124.3 138.5 93.7 923.0 1966 169.5 126.5 18.5 16.6 101.8 9.4 5.4 3.6 38.7 238.5 125.9 70.0 924.4 1967 100.8 216.6 22.5 98.6 32.8 0.5 2.2 183.1 27.8 3.8 72.0 288.0 1048.7 1968 95.2 63.3 45.1 68.1 13.4 84.3 0.5 5.6 1.0 11.0 271.8 288.9 948.2 1969 89.0 101.5 108.7 33.2 78.7 6.9 74.2 45.1 72.3 47.6 103.1 243.1 1003.4 1970 134.4 55.8 66.8 59.9 43.0 20.2 5.0 10.0 1.0 77.0 52.0 100.5 625.6 1971 107.7 109.5 98.1 96.7 35.2 6.1 5.0 0.0 70.6 45.3 264.8 67.9 906.9 1972 157.5 247.4 103.4 64.6 197.0 15.6 3.7 3.5 38.5 45.3 24.4 270.5 1171.4 1973 146.9 79.3 74.3 66.3 8.3 34.3 0.0 42.9 43.8 42.5 23.0 76.5 638.1 1974 46.6 218.1 146.9 243.7 30.2 0.0 0.0 2.4 60.2 106.8 64.5 35.6 955.0 1975 34.0 110.1 146.8 32.3 47.3 18.7 0.0 43.0 83.1 73.5 96.7 59.3 744.8 1976 16.8 192.0 104.1 83.1 47.5 56.4 134.7 65.9 40.1 112.6 130.0 175.4 1158.6 1977 126.7 57.5 40.6 23.1 38.6 46.2 1.0 59.4 37.0 59.5 73.1 46.4 609.1 1978 180.3 98.3 78.2 190.5 43.7 13.8 1.5 8.5 21.5 136.1 26.7 183.8 982.9 1979 155.2 177.6 92.3 135.9 13.3 44.2 15.0 26.7 43.8 53.8 96.9 84.2 938.9 1980 102.8 28.8 61.8 88.7 145.7 0.5 0.0 18.7 1.0 102.9 138.8 105.3 795.0 1981 113.8 70.0 29.0 92.4 29.2 16.2 19.4 0.2 90.8 107.0 1.2 210.0 779.2 1982 93.2 114.2 57.8 45.2 74.0 19.6 0.0 0.2 83.8 185.4 84.0 125.4 882.8 1983 3.4 95.2 96.6 20.6 11.2 9.8 4.4 13.0 79.2 20.8 183.0 102.8 640.0 1984 38.2 122.4 88.6 68.6 145.0 11.0 0.0 14.6 35.8 70.4 214.2 84.8 893.6 1985 100.2 50.2 252.8 12.0 60.4 0.4 5.4 0.0 65.2 35.8 136.2 15.0 733.6 1986 132.8 169.2 72.0 97.0 34.0 59.0 34.4 0.0 42.4 78.2 73.0 62.4 854.4 1987 98.4 65.2 29.4 6.6 38.2 9.2 125.0 1.4 0.8 45.0 93.0 68.0 580.2 1988 164.8 51.8 65.6 47.2 74.4 6.8 41.4 5.0 30.4 11.8 14.0 27.4 540.6 1989 19.6 99.0 34.0 151.0 62.0 91.4 0.2 24.6 74.6 19.6 84.6 59.0 719.6 1990 35.0 43.0 51.0 199.0 69.0 6.0 8.0 22.2 1.8 154.6 86.4 108.0 784.0 1991 36.0 135.4 85.0 129.0 99.0 12.4 12.6 8.4 58.2 104.0 98.8 24.0 802.8 1992 134.4 10.4 25.8 63.6 96.0 109.0 8.6 32.4 90.2 123.8 56.6 158.4 909.2 N.Oss. 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 70 70 70 h MEDIA mese 90.4 89.2 73.8 67.9 59.1 27.7 13.9 18.2 49.8 78.8 98.3 117.1 787.0 Dev.St. 56.7 59.6 47.9 46.1 43.9 33.3 27.9 28.2 37.2 61.5 60.3 73.7 180.7
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2.5 Afflussi meteorici
Per determinare l’afflusso meteorico medio mensile, cioè il volume totale della precipitazione sul bacino in un determinato mese si è proceduto nel modo seguente.
Come prima cosa si è estrapolato dalle tabelle riportate sopra il dato della altezza di pioggia mensile, ottenuto come media dei valori di n anni di osservazione, relativo a ciascuna delle tre stazioni. Si riporta si seguito la relativa tabella:
Tabella 2.4: Piogge medie mensili
Per il mese j-esimo è ora possibile calcolare l’afflusso meteorico come somma dei rapporti tra l’altezza di pioggia della stazione i-esima per l’area del topoieto i-esimo.
AFFLUSSO METEORICO = ∑ hi∙ Atopoietoi
3 1 PIOGGE MEDIE MENSILI (mm)
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic 1 SEULO 90,4 89,2 73,8 67,9 59,1 27,7 13,9 18,2 49,8 78,8 98,3 117,1 2 SADALI 95,2 98,5 87,7 67,7 57,1 27,7 12,5 15,5 43 87,4 100,6 124,9 3 SEUI 93 93,4 85,7 66,4 53,3 31,4 15,1 16,8 46,9 89,3 105,8 131,8
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3. DETERMINAZIONE DELLE PORTATE
MEDIE MENSILI
3.1 Descrizione della metodologia adottata
Per la determinazione delle portate relative alla sezione di chiusura, rappresentata dall’opera di presa, si è dovuto fare ricorso a metodi indiretti a causa dell’assenza di dati storici relativi al Rio Nigola. Questo è infatti un torrente di importanza secondaria, per cui non sono presenti lungo il suo sviluppo stazioni idrometriche.
Determinato il valore dell’afflusso meteorico, risulta ora necessario al fine di determinare la portata eseguire delle elaborazioni idrologiche per tenere conto del fatto che non tutta la pioggia che cade sul bacino idrografico arriva alla sezione di chiusura. Si rimanda al prossimo paragrafo per una descrizione generale del fenomeno.
3.2 Cenni sulla formazione dei deflussi
Con deflusso superficiale si intende la quantità d'acqua che attraversa in un determinato arco di tempo una sezione idrografica. Se l'arco di tempo è l'unità di tempo il deflusso coincide con la portata. Con deflussi sotterranei si intende la quantità d'acqua che attraversa una data sezione trasversale di una falda acquifera in un determinato arco di tempo. Evidentemente sia gli uni che gli altri sono alimentati per via diretta od indiretta dalle precipitazioni, esistono però in generale continui scambi tra i due deflussi:
a) parte delle acque di pioggia viene trattenuta dalla vegetazione in quantità ovviamente variabile col tipo di vegetazione e con la stagione
b) un'altra parte delle piogge evapora e ritorna all'atmosfera in quantità variabile con la temperatura;
c) un'altra parte delle piogge che arriva alla superficie terrestre si infiltra nel terreno; la quantità che segue questa sorte sarà funzione della natura del terreno e della
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sua umidità (e quindi dei precedenti eventi meteorici) e della acclività (in ragione inversa);
d) la quantità rimanente scorrerà sulla superficie terrestre costituendo il così detto ruscellamento superficiale ( surface runoff ), da non confondere col deflusso.
A sua volta anche l'acqua trattenuta dalla vegetazione può seguire le stesse sorti (evaporare, infiltrarsi nel terreno o ruscellare sulla sua superficie). Dell'acqua che si infiltra nel terreno solo una parte va ad alimentare i deflussi sotterranei:
- una parte ricostruisce l'umidità del terreno;
- un'altra scorre parallelamente alla superficie terrestre (deflusso ipodermico) senza percolare in profondità;
- un'altra parte potrà tornare in superficie ed evaporare o trasformarsi in ruscellamento superficiale;
- un'altra potrà essere assorbita dalle piante per il proprio ciclo biologico;
- la rimanente alimenterà la falda acquifera percolando nel terreno e formando
buona parte dei deflussi sotterranei.
Il ruscellamento superficiale può a sua volta alimentare l'infiltrazione (ma ricevere anche acqua dal sottosuolo) ed è soggetto all'evaporazione.
Spesso il ruscellamento superficiale è il maggior contributo ai deflussi superficiali; questi, a loro volta, ricevono anche le acque di ruscellamento ipodermico (che in alcuni casi può contribuire sino all' 80% della formazione dei deflussi) e le acque che le falde restituiscono alla superficie terrestre tramite le sorgenti, ivi comprese anche quelle forme di restituzione che avvengono tramite l'alveo dei corsi d'acqua quali le sorgenti di fondo valle.
Il deflusso sotterraneo (groundwater flow) è alimentato oltre che dalle acque di percolazione (importante componente verticale della velocità) anche da acque che raggiungono la falda tramite i letti dei corsi d'acqua (con prevalente componente orizzontale di velocità) e tramite fessure e fratturazioni della superficie terrestre, tra questi vanno ricordati i già citati inghiottitoi, tipici delle zone carsiche: sono voragini
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responsabili della scomparsa a volte anche di importanti corsi d'acqua. Sulla base di quanto sopra si può sintetizzare che i deflussi superficiali e sotterranei sono condizionati dai seguenti fattori:
- caratteristiche geografiche e morfologiche
- geologia ed idrografia
- vegetazione
- clima.
A sua volta il ruscellamento superficiale è influenzato da:
- caratteristiche della precipitazione (altezza di pioggia, intensità media ed istantanea, durata, distribuzione, ecc..)
- caratteristiche del terreno (topografia, litologia, vegetazione, umidità, ecc..)
3.3 Determinazione del coefficiente di deflusso
Per determinare il valore della portata media mensile, partendo dal valore dell’afflusso meteorico è necessario conoscere il coefficiente di deflusso medio mensile.
Il coefficiente di deflusso ψ è il rapporto fra il volume d’acqua defluito alla sezione di chiusura in un determinato intervallo di tempo (pari a un mese in questo caso), e il volume d’acqua caduto sul bacino (afflusso meteorico) nello stesso intervallo di tempo.
Noto ψ è possibile determinare il deflusso attraverso la relazione:
[Deflusso]mese = ψ ∙ [Afflusso]mese
Per passare poi dal valore del deflusso mensile a quello della portata espressa in m3/s è necessario dividere tale grandezza per il numero di secondi presenti in un mese.
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A questo punto l’unica incognita risulta essere il coefficiente di deflusso.
3.3.1 Metodo del bacino assimilabile
Tale coefficiente risulta di agevole determinazione nel caso in cui siano presenti per il bacino in esame sia i dati di pioggia che quelli di portata. Peraltro in tale situazione il valore di ψ viene solitamente fornito direttamente dagli annali idrologici.
Nel presente lavoro di tesi si è determinato il valore del coefficiente di deflusso attraverso il metodo del bacino assimilabile.
3.3.1.1 Individuazione di un bacino assimilabile
Come si è visto nel paragrafo §6.4.2 il deflusso dipende dalle caratteristiche morfologiche e geologiche del bacino, dalla vegetazione, uso del suolo e dalle condizioni climatiche.
Il metodo consiste quindi nel trovare un bacino idrografico, geograficamente vicino, che abbia le caratteristiche elencate sopra, molto simili a quelle del bacino oggetto di studio e del quale sia noto il coefficiente di deflusso ψ.
Verificata la similitudine dei due bacini, è possibile adottare per il bacino in esame il coefficiente di deflusso del bacino assimilabile
3.3.1.2 Assimilabilità geografica
Per quanto riguarda il presente lavoro di tesi l’individuazione di un possibile bacino a cui fare riferimento è stata condotta partendo dalla ricerca negli annali idrologici di stazioni idrometriche geograficamente vicine al Rio Nigola. Quella che è risultata più prossima al sito dell’impianto è la stazione idrometrica del Flumendosa a Gadoni.
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Figura 3.2: Risultati delle misure
Tale stazione risulta infatti ad una distanza dalla sezione di chiusura del bacino in studio, misurata in linea d’aria, pari a 6,13 Km ed i bacini idrografici relativi alle due sezioni risultano contigui.
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La condizione relativa alla similitudine geografica è quindi rispettata.
A questo punto per poter determinare le caratteristiche da confrontare è necessario determinare come prima cosa il bacino idrografico in cui è posta la stazione.
Questa operazione è stata eseguita utilizzando ancora una volta il programma QGIS nella gestione ed elaborazione delle carte digitali. Per la metodologia seguita si rimanda al paragrafo §6.2.1.2 relativo al tracciamento del bacino del Rio Nigola.
Si riportano di seguito le immagini fornite da QGIS relative al bacino del Flumendosa con le relative informazioni.
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Figura 3.4: Bacino del Flumendosa e del rio Nigola
Come si può notare i due bacini risultano differenti dal punto di vista delle dimensioni. Questo fattore se pur non positivo, non pregiudica la assimilabilità.
Noto il bacino idrografico è possibile determinare le sue caratteristiche che saranno oggetto del confronto.
3.3.1.3 Assimilabilità morfologica
Dal punto di vista morfologico i due bacini si presentano molto simili, quello del Rio Nigola può essere considerato come la versione in scala ridotta del bacino del Flumendosa. Sono entrambi bacini montani che raggiungono rispettivamente la quota massima di 1331,5 m s.l.m. il primo e 1560 m s.l.m. il secondo. La quota media è di 836 m s.l.m. e 1083 m s.l.m. rispettivamente. Anche la pendenza media del bacino risulta dello stesso ordine di grandezza essendo pari al 51 % e al 53,5 il secondo.
Alla luce di questi dati, dal punto di vista morfologico i due bacini possono essere considerati come assimilabili.
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3.3.1.4 Assimilabilità geologica
Per una valutazione di massima delle caratteristiche geologiche dei due bacini si è utilizzato come strumento la carta geologica d’Italia, della quale si riporta la carta relativa alle formazioni rocciose della Sardegna. Si è fatto riferimento nello specifico ai fogli numero 540, Mandas e il foglio numero 541, Jerzu. Si riporta di seguito la carta geologica della Sardegna.
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I due bacini idrografici risultano solo parzialmente contenuti in tali carte e i fogli contenenti la restante parte del bacino non sono reperibili. Per questo motivo si è cercato uno strumento alternativo.
La soluzione è stata trovata ancora una volta nella cartografia digitale della Regione Sardegna. Dalla sezione download del Geo portale è infatti possibile scaricare la versione digitale della carta geologica.
Essa è stata poi gestita col solito software QGIS. Dal GIS relativo alla geologia è possibile estrapolare le informazioni relative alla natura delle formazioni presenti nelle varie parti del bacino, attraverso lo strumento di interrogazione fornito da QGIS.
Come si può evincere dalle immagini che seguono, fornite dal software, in entrambi i bacini si hanno per gran parte della superficie le stesse formazioni rocciose per entrambi i bacini.
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Figura 3.7 Qgis, carta geologica della Sardegna
Figura 3.8 Qgis, carta geologica della Sardegna
Fa eccezione la presenza di graniti nel bacino del Flumendosa. Ma possiamo considerare tale presenza non influente sul complesso.
