63 ) per posizioni L. Fig. 3.3 2 Rappresentazione della variazione del profilo di scavo con la permeabilità della struttura ( I % ) e la posizione longitudinale ( P CAPITOLO 3 Discussione dei Dati Sperimentali

Ma x. W m s Ma x. wt s Mi n. w m s Mi n. z m s Max . z m s Typ e A Typ e 0 100 ,0 70, 0 66,8 54,0 Lo/2 3/4L o Lo 5/4L o 3/2L o 0, 0 I% PS( x) Typ e B1 Type B2 Ho 0 3/2L o 5/4Lo Lo 3/ 4L o Hf Lo /2 z m W m W t

Fig. 3.3 2 Rappresentazione della variazione del profilo di scavo con la permeabilità della struttura ( I % ) e la posizione longitudinale ( PS(x) ) per posizioni L.

W t W m z m Lo /2 Hf 3/ 4L o Lo 5/ 4 L o 3/ 2Lo 0 Ho Ty pe B 2 Type B 1 Ma x. Wm s Max. z m s Ma x. w ts Mi n. w m s Mi n. z m s 0, 0 3/ 2L o 5/ 4L o Lo 3/4 Lo Lo /2 54 ,0 66 ,8 70 ,0 10 0,0 Typ e 0 Ty pe A Fig. 3.3 1 Rappresentazione della variazione del profilo di scavo con la permeabilità della struttura ( I % ) e la posizione longitudinale ( PS(x) ) per posizioni H e M.

Queste configurazioni descritte possono essere riportate in un grafico che ne descrive il comportamento generale .

Attraverso una analisi che prende a riferimento le strutture con diverse permeabilità analizzate [0%(impermeabile), 54%, 66,8%,70% e 100%(NS)] nelle diverse posizioni prese a riferimento (Lo/2, 3/4Lo, Lo, 5/4 Lo e 3/2Lo), possiamo notare come i modi che ha il getto di disporsi impattando su una struttura interposta siano essenzialmente 3:

Type 0:

Si ha quando la disposizione del fondo con struttura coincide con la

disposizione senza struttura, cioè ad esempio quando i setti perdono il loro funzionamento (o non ci sono).

Type A:

Si ha quando il getto si incunea verso il basso dopo aver impattato la struttura

interposta, cioè ad esempio quando abbiamo pareti impermeabili in posizioni arretrate.

Type B

1

e B

2: Si ha quando il getto non si incunea verso il basso nell’impatto ma

continua il suo percorso verso valle, le due varianti stanno a classificare: la prima quando il getto riesce a lambire la struttura, la seconda quando il setto non viene raggiunto.

Nella rappresentazione che segue sono messe in evidenza queste caratteristiche graficando la posizione longitudinale del setto e l’indice dei vuoti calcolato come rapporto tra la superficie forata e l’intera superficie.

Nella rappresentazione le zone di separazione tra una tipologia e l’altra sono state indicate con campiture che indicano che il passaggio tra un comportamento e l’altro non è così netto.

Sono state anche indicate le zone in cui si realizza il minimo e il massimo scavo il minimo, e il massimo volume di scavo e il massimo materiale in sospensione.

- Posizione strutture 3/2Lo H , M e L:

Strutture S e SG10

anche in questo sistema non si considera la diversa permeabilità

della struttura non essendoci praticamente differenza tra le due prove. La struttura infissa nel corpo di fondo non esplica più la sua funzione di sostegno. Trovandosi la struttura così a valle , il materiale di riporto riesce a scavalcarla con facilità e il profilo al fondo risulta essere molto simile a quello della prova base senza setto.

zm(s) Lo(s) Strutture S e SG10 3/2Lo H , M e L D Qw

- Posizione strutture 5/4Lo H , M e L:

Strutture S e SG10

anche in questo sistema non si considera la diversa permeabilità

della struttura non essendoci praticamente differenza tra le due prove. La struttura infissa nel corpo di fondo esplica al più la sua funzione di sostegno, con scavi che si avvicinano di molto a quelli della prova base.

Lo(s) zm(s)

Strutture S e SG10 5/4Lo H , M e L

D

Qw

Fig. 3.28 Strutture S e SG10 posizione 5/4Lo H, L e M

Particolare attenzione va posta , al caso in cui posizioniamo i setti in 5/4Lo con tiranti liquidi bassi ; in questi casi, essendo il tirante basso ,il materiale non riesce ad attraversare la testa della struttura, riducendo al minimo il trasporto verso valle. Questo fenomeno obbliga il materiale a rimanere nel bacino d’impatto e quindi queste configurazione avrà un valore assoluto della profondità di scavo rilevante.

- Posizione struttura L

o

L :

Strutture S e SG10

in queste posizioni il getto non colpisce più la parete della

struttura che rimane inglobata nel materiale ; questo genera un’evidente ininfluenza della permeabilità della parete sul getto. Le pareti non funzionano più come filtro energetico, ma solo come sostegno del materiale.

Questo mutamento del funzionamento del sistema esclude la differenziazione in termini di permeabilità della parete, e un avvicinamento dello scavo a quello che si ha nella prova base in assenza di setti.

zm(s)

Lo(s)

Strutture S e SG10 Lo L e M

D

Qw

Fig. 3.26 Strutture S e SG10 posizione Lo L e M

Struttura SG10

lo stesso fenomeno descritto per le pareti impermeabili avviene anche in presenza di pareti permeabili di tipo SG10, anche se, in questo caso ,lo svuotamento del bacino di impatto avviene più lentamente.

Con le strutture SG10 si viene a creare un fenomeno interessante. All’interno del materiale stabile a valle delle strutture si ha il passaggio delle bolle d’aria inglobate nel getto. La parete riuscendo a far passare l’aria presente nel momento dell’impatto del getto rende più difficile l’instabilizzarsi del materiale ai piedi della struttura sia a monte che a valle, rallentando quindi lo svuotamento della zona di impatto.

Quindi anche in Lo H continua ad apparire chiara la differenziazione tra le due permeabilità analizzate. zm(s) Lo(s) Struttura SG10 Lo H D Qw

Fig. 3.24 Struttura SG10 posizione Lo H

- Posizione struttura L

o

H:

Struttura S

le pareti impermeabili poste in Lo presentano il massimo volume di scavo

rispetto a tutte le altre. Al momento dell’impatto,il getto non arriva alla parete, essendo ostacolato nel suo percorso da una discreta quantità di materiale da movimentare. Tuttavia dopo alcuni minuti quando lo scavo si avvicina alla parete, lo svuotamento del bacino di impatto avviene abbastanza rapidamente.

Lo(s) zm(s)

Struttura S Lo H

D

Qw

Fig. 3.22 Struttura S posizione Lo H

Struttura SG10 3/4Lo H ( dopo ) Q w zm(s) Lo(s) D D Q w D Qw

Fig. 3.20 Struttura SG10 posizione 3/4Lo H ( dopo )

Fig. 3.21 Foto struttura SG10 posizione 3/4Lo H (dopo ).

Da notare che non sempre la movimentazione del materiale di valle si realizza, pertanto in questi casi casi si ha assenza di scavo a valle.

Struttura SG10

la struttura SG10 in questa posizione longitudinale ha dato risultati interessanti; per effetto della caratteristica fondamentale delle strutture permeabili, cioè la possibilità di essere attraversate dal getto, collocando la struttura SG10 in 3/4Lo, si possono riscontrare, profondità di scavo minori e volumi di scavo minori massimalizzando la quantità di materiale in sospensione.

Interessante è la descrizione di come avviene il fenomeno in queste condizioni.

Il getto impattando sulla struttura permeabile, non riesce subito ad oltrepassarla (come avviene nelle posizioni precedenti) ,ma si innesca un moto di filtrazione nel materiale alle spalle della struttura.

Quindi lo scavo a valle si ha in un successivo momento (dopo 10 minuti circa) quando le forze idrodinamiche riescono a movimentare il materiale. A questo punto il materiale in sospensione viene trascinato verso valle dove si deposita.

Lo(s) zm (s)

S truttura SG10 3/4Lo H ( prim a )

D Q w

Fig. 3.18 Struttura SG10 posizione 3/4Lo H ( prima )

Tipica della posizione M e L per grandi portate è la geometria della duna. Infatti il vortice che si viene a formare nella zona di scavo sostiene il versante di monte della duna, in modo che, in corrispondenza della sezione in cui si trova la struttura ,essa si trova ad avere una quota maggiore della struttura stessa.

zm(s)

Lo(s)

Struttura S 3/4Lo M

D Qw

Fig. 3.16 Struttura S posizione 3/4Lo M

In questa posizione si hanno le massime profondità di scavo concentrato ai piedi della struttura ( lato monte ).

L’entità dello scavo alcune volte è così rilevante che alcune prove perdono la propria rappresentatività, visto che lo scavo può raggiungere anche il fondo del canale .

Lo(s) zm(s)

Struttura S 3/4Lo H D

Qw

Fig. 3.14 Struttura S posizione 3/4Lo H dove si evidenzia l’entità dello scavo.

- Posizione struttura 3/4 L

o

H ,M ,L :

Struttura S

con la struttura in 3/4Lo il comportamento idrodinamico non cambia

moltissimo se la si posiziona all’altezze H, L o M.

In questa posizione l’impatto del getto è direttamente sulla parete della struttura ma, a differenza di quanto accade in Lo/2, il materiale messo in sospensione dal vortice, che si crea nella zona di scavo, viene trasportato verso valle dove si deposita.

zm(s) Lo(s)

Struttura S 3/4Lo H

D

Qw

Fig. 3.12 Struttura S posizione 3/4Lo H.

Struttura SG10

variando l’indice dei vuoti utilizzando una struttura di tipo SG10 la configurazione sopra varia molto. Infatti, il getto non trovando l’impedimento dovuto alla parete permeabile riesce ad attraversala andando a scavare a valle della stessa.

Lo(s) zm(s)

Struttura SG10 Lo/2 L

D

Qw

Fig. 3.10 Struttura SG10 posizione Lo/2 L.

Fig. 3.11 Foto struttura SG10 posizionata in Lo/2 M.

Le strutture impermeabili limitano il passaggio dell’energia verso valle, generando un fenomeno di riflessione che in alcuni casi risulta essere anche molto influente nella movimentazione del fondo, mentre le strutture permeabili hanno la caratteristica di poter essere attraversate dall’energia ,funzionando come filtro nei confronti del getto.

Da notare che nelle posizioni esaminate fin qui , sia permeabili che impermeabili ,la struttura viene impegnata in maniera ingente ,per questo motivo, nella trattazione numerica, queste configurazioni verranno considerate solo indicativamente.

In queste posizioni si osserva come il getto impattando sulla struttura è costretto a dividersi in due parti :

- una parte della getto ,scavalca la struttura e si dirige verso valle ,generando un vortice impattando il terreno.

- l’altra componente,bloccata dalla impermeabilità della struttura, si incunea verso il basso scavando ai piedi della parete.

Questo comportamento è tipico per questa posizione perché in nessun altra si ha una divisione dello sbocco così netta ,con un impegno così forte della struttura.

-

Posizione struttura Lo/2 M, Lo/2 L .

Struttura S

in Lo/2 Il comportamento idrodinamico non cambia se si posiziona la

struttura all’altezze H e M. zm(s) Struttura S Lo/2 L Lo(s) D Qw

Fig. 3.8 Struttura S posizione Lo/2 L.

Struttura SG10

In presenza di una struttura di tipo permeabile, il getto riesce ad attraversala andando a scavare a valle della stessa. L’entità dello scavo è sicuramente minore di quello delle prove senza struttura. Infatti ,il getto , attraversando la struttura dissipa una parte della propria energia e per questo, al momento dello scavo, risulta essere dotato di minore potenza.

Struttura SG10 Lo/2 H

zm(s)

Lo(s)

D

Qw

Fig. 3.6 Struttura SG10 posizione Lo/2 H.

Mentre in presenza di portate più ridotte, essendo il contenuto energetico del getto minore, quando esso impatta sulla struttura si incunea verso il basso azionando un fenomeno di scavo a monte della stessa. L’energia rimanente del getto non è in grado di vincere le correnti che trasportano il materiale verso valle,quindi non si a la formazione della duna a monte della struttura caratteristica di queste posizioni.

- Posizione struttura Lo/2 H:

Struttura S

posizionando la struttura in

L

o

/2 H

il getto impatta interamente su di

essa. La capacità, di questo tipo di strutture di riflettere energia, fa si che quando ci si trovi in presenza di grandi portate , il materiale vada ad accumularsi a monte della struttura stessa. Struttura S Lo/2 H zm(s) Lo(s) D Qw

Fig. 3.3 Struttura S posizione Lo/2 H.

3.4

Considerazioni su funzionamento idrodinamico

Nelle successive rappresentazioni si è voluto schematizzare l’andamento dei profili del fondo al fine di rendere intuitivo l’andamento dello scavo per facilitare la comprensione del fenomeno.

Si è osservato, che variando l’inclinazione del getto ,variano le dimensioni degli elementi caratteristici dello scavo, ma la sua geometria, al variare della posizione e del tipo di setto, rimane la stessa.

Quindi si può procedere a una classificazione dello scavo indipendentemente dall’inclinazione del getto.

La schematizzazione è stata costruita considerando i 5 punti di controllo longitudinale e l’indice dei vuoti delle strutture utilizzate.

La rappresentazione del comportamento nelle varie posizioni longitudinali sono state costruite per posizioni della struttura con altezza H, M e L, per un generico livello liquido anche se le variazioni maggiori dell’andamento dei filetti liquidi si è riscontrato per spostamenti longitudinali della struttura e non per spostamenti verticali.

Nell’impatto e nella diffusione in acqua, il getto subisce una variazione della sua geometria: il suo diametro aumenta all’aumentare del suo percorso nel liquido. Nel momento in cui il getto incontra un ostacolo , il materiale di fondo o la struttura, ha una sorta di “ esplosione a ombrello ”. Quindi pur rimanendo bidimensionale il profilo di fondo , il comportamento del getto risulta essere descrivibile solo spazialmente.

In questa trattazione ci limiteremo solo a descrivere il comportamento idrodinamico lungo la sezione baricentrica, poiché la similitudine che avevamo riscontrato per i profili idrodinamici ottenuti con inclinazioni del getto diverse non si riscontra nelle altre sezioni, visto che aumentando l’angolo di inclinazione la bidimensinalità del fenomeno non si realizza.

0 3 3 1 0 0 α β γ α β = − + + ⎧ ⎫ ⎪ _{= −} ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ₌ ⎪ ⎩ ⎭ ossia: 1 0 0 γ α β = − ⎧ ⎫ ⎪ ₌ ⎪ ⎨ ⎬ ⎪ ₌ ⎪ ⎩ ⎭ Il raggruppamento 1 Qw d90 z α _ρβ γ Π = ⋅ ⋅ ⋅

risulterà essere uguale a: ₁

90 z d Π =

Ripetendo la stessa procedura per tutti i raggruppamenti descritti otteniamo:

1 90 z d Π = _{2 3} 90 m W d Π = ₃ 90 o h d Π = ₄ ρ ρ Δ Π = 5 90 5 2 w d g Q Π = 90 6 w d Q μ ρ ⋅ Π = ⋅ 7 90 D d Π = 8 90 d η Π =

Un’altra importante caratteristica del teorema di Buckingham-Riabucinski è quella di permettere di ricavare altri raggruppamenti adimensionali mediante opportune combinazioni di quelli già determinati, potendo utilizzarli proprio in sostituzione dei

i

Π determinati.

Nella trattazione che seguirà troverà notevole importanza l’utilizzo di questa caratteristica, nelle rappresentazioni grafiche verranno utilizzati i seguenti raggruppamenti adimensionali: 1 1 2 m z D Π Ψ = = Π 3 2 7 o h D Π Ψ = = Π 8 3 2 D η Π Ψ = = Π 1/ 2 2 1/ 2 2 5 4 2 90 7 ( ) m w W g d Q D ⎛Π ⋅Π ⎞ ⎛ ⎞ Ψ =_{⎜ ⎟} = ⋅ ⋅_{⎜ ⎟} Π ⋅ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

In definitiva la relazione funzionale diviene:

1 2 3 4 4 6

( , , , , , , , )i 0

Il precedente legame funzionale può essere ridotto utilizzando il teorema di Buckingham-Riabucinski che dà la possibilità di scegliere tre grandezze tra loro dimensionalmente indipendenti, cioè adatte a rappresentare una terna di grandezze base per un sistema di unità di misura, le tre grandezze scelte saranno: ( , ,Q ρ d₉₀)

I raggruppamenti adimensionali risulteranno essere:

1 f Q1( , ,ρ d90, )z Π = 2 f Q2( , ,ρ d90,Wm) Π = 3 f Q3( , ,ρ d90,h0) Π = 4 f Q4( , ,ρ d90, ρ) Π = Δ 5 f Q5( , ,ρ d90, )g Π = 6 f Q6( , ,ρ d90, )μ Π = 7 f Q7( , ,ρ d90,D) Π = 8 f Q8( , ,ρ d90, )η Π =

La relazione in funzione dei raggruppamenti adimensionali Π e delle variabili pendenza _i (i) e coef. di non uniformità dei sedimenti (γ) risulta essere:

1 2 3 4 5 6 7 8

( , , , , , , , , , )i 0

φ Π Π Π Π Π Π Π Π γ =

In particolare, scegliendo come fondamentale la terna di grandezze dimensionalmente indipendenti ( , ,Q ρ d₉₀), atte a rappresentare una terna di grandezze base per un sistema di unità di misura, i raggruppamenti Π sono individuati attraverso la relazione: i

1 Qw d90 z

α _ρβ γ

Π = ⋅ ⋅ ⋅

possiamo scrivere sostituendo le unità di misura di ciascuna variabile:

[ ]

3 1 3 1 L T ML L L α β _γ − − ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ Π =_{⎣ ⎦ ⎣}⋅ _⎦ ⋅ ⋅ 3 3 Lα T−α Mβ L−β L Lγ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

I valori delle costanti sono deducibili risolvendo il sistema di 3 equazioni in 3 incognite che deriva dalla precedente equazione tenendo conto delle unità di misura:

Le Π sono grandezze adimensionali e rappresentano la relazione delle g_i i rispetto alla terna di riferimento. Poichè la dipendenza tra le grandezze considerate non dipende dal sistema di misura, se non per la forma della relazione che le lega la go può essere scritta in funzione delle grandezze Π risultando: _i

0 fI(1,1,1, 4, 5,..., n)

Π = Π Π Π

essendo pari all’unità di misura delle (g1, g2, g3) rispetto a se stesse, risulta in definitiva:

0 fII( 4, 5,..., n)

Π = Π Π Π

La formula precedente mostra che con una scelta opportuna del sistema di misura, è possibile ridurre il numero delle variabili indipendenti di 3 unità.

Il fenomeno idraulico oggetto del presente studio, come detto, è influenzato da diverse variabili che devono essere opportunamente individuate al fine di riuscire a descrivere in modo completo il processo di scavo a valle dei getti.

Nel processo terremo conto del seguente legame funzionale:

90 ( , _o, , , , _m, , , , , , , ) F= f Q h D i z W d g η μ γ ρ ρΔ dove risultano: Q : Portata liquida……… [L3T-1] ho : Tirante liquido……… [L]

D : Diametro del getto……….. [L]

i : Pendenza del getto………. []

z : Profondità di scavo……… [L]

Wm : Volumi di scavo……… [L3]

d90 : Diametro caratteristico del passante al 90%……. [L]

g : Accelerazione di gravità……… [LT-2]

η : Lunghezza del getto……….. [L]

μ : Viscosità dinamica del fluido……… [ML-1T-1]

γ : Coef. di non uniformità dei sedimenti……… []

ρ : Densità dell’acqua……….. [ML-3]

Δρ : Densità sommersa del materiale di fondo………... [ML-3

3.3 Elenco dei parametri idrodinamici influenti

Il fenomeno idraulico oggetto del presente studio è influenzato da diverse variabili che devono essere opportunamente individuate al fine di riuscire a descrivere in modo completo il processo di scavo a valle degli scaricatori.

Un modello è una rappresentazione di un sistema fisico che può essere utilizzato per predire il comportamento del sistema in relazione ad alcune sue caratteristiche.

Un modello fisico ha dimensioni geometriche minori, può utilizzare fluidi diversi, operare in condizioni cinematiche e dinamiche differenti, ma in qualche modo quantitativamente e quantitativamente riconducibili a quelle del prototipo, in maniera tale che le osservazioni fatte possano essere utilizzate per prevedere il comportamento del sistema reale.

Il concetto base che permette di realizzare dei modelli che soddisfano ad un determinato fenomeno reale è quello della similitudine; essa si può limitare soltanto a determinate grandezze meccaniche (similitudine geometrica, cinematica, dinamica) o preferibilmente a tutte (similitudine completa) a seconda del problema indagato e della complessità che ne deriva.

Sappiamo che ogni fenomeno è caratterizzato da una serie di parametri (variabili indipendenti o i controllo) attraverso i quali è possibile esprimere ogni altra grandezza di interesse.

Il teorema di Buckingham-Riabucinski dà la possibilità di scegliere tre grandezze tra loro dimensionalmente indipendenti, cioè adatte a rappresentare una terna di grandezze base per un sistema di unità di misura , ed esprimere ogni altra grandezza come prodotto di potenze delle tre grandezze base del sistema di unità scelto.

Considerando una relazione:

0 ( ,1 2, 3,..., n)

g = f g g g g

Posto che le tre grandezze siano (g1, g2, g3) si può sempre scrivere:

[ ] [ ] [ ] [ ]

1 2 3

i i i

i

g = g α ⋅ g β ⋅ g γ con i=0,…,n

ovvero si possono esprimere le dimensioni di ogni grandezza come prodotto di potenze delle tre grandezze base del sistema di unità scelto. Si definiscono poi le grandezze:

i i g gα g β g γ Π = ⋅ ⋅

3.2 Elaborazioni eseguite, scheda riassuntiva

Volendo riassumere le prove eseguite riportiamo nella seguente tabella i principali parametri utilizzati:

Numero prove Tipo Struttura _esaminate Posiz. Tailwater

Portata getto ( l/sec) Angolo di inclinazione getto Diametro getto Prove da 1 a 37 S, SG10, SG17, SF 1 + 36 Tw = 5 Qw = 2,5 45° 27 Prove da 38 a 46 S, SG10 1 + 8 Tw = 5 Qw = 4,4 45° 27 Prove da 49,50 a 65 S, SG10, SG17, SF 1 + 16 Tw = 1 Qw = 2,5 45° 27 Prove da 47,66 a 85 S, SG10, SG17, SF 1 + 20 Tw = 1 Qw = 4,4 45° 27 Prove da 86 a 94 S, SG10 1 + 8 Tw = 7 Qw = 2,5 45° 27 Prove da 48,95 a 110 S, SG10, SG17, SF 1 + 36 Tw =7 Qw = 4,4 45° 27 Prove da 111 a 115 S, SG10 1 + 4 Tw = 5 Qw = 3,5 45° 27 Prove da 116 a 122 S, SG10 1 + 6 Tw = 1 Qw = 3,5 45° 27 Prove da 123 a 129 S, SG10 1 + 6 Tw = 7 Qw = 3,5 45° 27 Prove da 130 a 132 S, SG10 1 + 2 Tw = 1 Qw = 4,5 30° 27 Prove da 133 a 135 S, SG10 1 + 2 Tw = 7 Qw = 4,5 30° 27 Prove da 136 a 142 S, SG10 1 + 6 Tw = 9 Qw = 4,5 30° 27 Prove da 143 a 145 S, SG10 1 + 2 Tw = 1 Qw = 2,5 30° 27 Prove da 146 a 148 S, SG10 1 + 2 Tw = 7 Qw = 2,5 30° 27 Prove da 149 a 155 S, SG10 1 + 6 Tw = 9 Qw = 2,5 30° 27 Prove da 156 a 160 S, SG10 1 + 4 Tw = 5 Qw = 2,2 30° 27 Prove da 161 a 165 S, SG10 1 + 4 Tw = 7 Qw = 2,2 30° 27 Prove da 166 a 170 S, SG10 1 + 4 Tw = 9 Qw = 2,2 30° 27 Prove da 171,180 a 189 S, SG10 1 + 10 Tw = 1 Qw = 2,5 60° 27 Prove da 172,190 a 195 S, SG10 1 + 6 Tw = 5 Qw = 2,5 60° 27 Prove da 173,196 a 201 S, SG10 1 + 6 Tw = 7 Qw = 2,5 60° 27 Prove da 174,202 a 205 S, SG10 1 + 4 Tw = 1 Qw = 3,5 60° 27 Prove da 175,206 a 209 S, SG10 1 + 4 Tw = 5 Qw = 3,5 60° 27 Prove da 176,210 a 215 S, SG10 1 + 6 Tw = 7 Qw = 3,5 60° 27 Prove da 177,216 a 227 S, SG10 1 + 12 Tw = 1 Qw = 4,5 60° 27 Prove da 178 S, SG10 1 Tw = 5 Qw = 4,5 60° 27 Prove da 179 S, SG10 1 Tw = 7 Qw = 4,5 60° 27

Fig. 3.2 Prove eseguite nella trattazione.

Le prove eseguite nella trattazione sono state in totale 227. All’inizio dei test in laboratorio, si è avuta la necessità di capire quali strutture, fossero migliorative e quali peggiorative, e ancora, di scegliere tra le posizioni, per selezionare quelle di maggior interesse. Nelle prime prove sono stati quindi utilizzati diversi tipi di setto in diverse posizioni. Le strutture testate sono state 4 (S, SG10, SG17 e SF) e le posizioni longitudinali di controllo 5. Delineati i caratteri principali della trattazione, i tipi di strutture esaminate sono 2 (S e SG10) e le posizioni longitudinali 3, (Lo/2,3/4Lo, Lo,).

Le stesse considerazioni si possono fare per i tiranti liquidi e per diametri del getto. Tali misure nella trattazione sono state legate dal loro rapporto TW = ho/D. Sono stati scelti dei tailwater uguali a: 1, 5, 7 e 9 con diametro del getto di 27 mm.

Il range dei TW ci è stata imposta da due parametri geometrici, in primo luogo dall’altezza del modello a disposizione, in secondo luogo dalla opportunità di assicurare la bidimensionalità del fenomeno, cosa che con diametri più piccoli non sarebbe stato sempre garantita.

Le prove nel loro svolgimento sono state nominate tenendo conto di alcune caratteristiche intrinseche del modello, sfogliando le schede degli elaborati fatti troveremo per esempio la

sigla:

C27 45 S1 005 S

L’interpretazione di questa abbreviazione è la seguente:

C27 :

Significa che la prova è stata eseguita con uno sbocco circolare di diametro 27mm.

30 :

Indica che l’inclinazione del cannone rispetto la linea orizzontale è 30°, la tesi è

stata svolta indagando tre pendenze 30° , 45°, 60°.

S1 :

Indica il tipo di materiale utilizzato per il fondo, nelle prove è stato utilizzato un

solo materiale già descritto nel capitolo precedente.

005 :

Rappresenta il numero della prova in ordine progressivo, sono state eseguite in

totale 368 prove.

S :

Indica il tipo di struttura interposta utilizzata nella prova, le sigle che verranno

trovate oltre a questa sono S, SG17, e SF. La non presenza di setti è stata indicata con NS.

Hf L M H Lv Ho

0 3/4Lo _Lo 5/4Lo 3/2Lo

- zm / 3 + zm / 3

Hf

Lo/2

zm

Fig, 3,1 Griglia dei punti di controllo esaminati.

Eseguita la prova senza setto sono state indagate tutte le posizioni dette per tutti i tipi di setto presi in considerazione. Tuttavia il numero delle prove, se eseguito così sistematicamente, sarebbe stato enorme. Questa evidenza ha costretto a fare delle scelte sia sul numero dei setti che sulle posizioni indagate.

Per ogni generica prova, compresa quella base, sono state fatte misure del profilo di fondo ad intervalli regolari, prendendo sezioni distanti longitudinalmente l’una dall’altra 5 cm sulla linea d’asse del canale, mediante l’utilizzo di un coordinatometro. Le quote di fondo sono state misurate rispettivamente al 1’, 5’, 20’ minuto, alla fine dello scavo (circa dopo il 40’ minuto) e nella configurazione dry cioè dopo aver chiuso il getto. Per il fine scavo e la configurazione dry, sono state prese le quote di altre due sezioni trasversali ,oltre a quella baricentrica, poiché in alcune prove la bidimensionalità del fenomeno non si realizza. Le portate del getto (QW) che sono state utilizzate nelle serie di prove sono state: 2,20 ; 2,50 ; 3,50 ; 4,40 ; 4,50 l/s. La scelta di queste portate è stata dettata dal modello a disposizione. Basti pensare che in alcune configurazioni si poteva raggiungere fenomeni erosivi con uno sviluppo longitudinale di anche oltre 2 m, mentre in altre non avere fenomeni di scavo. Per l’analisi sono state scelte portate del getto di “buon senso” al fine di riuscire ad estrarre risultati significativi e non falsati dai limiti del modello stesso.

CAPITOLO 3 – DISCUSSIONE DEI DATI

SPERIMENTALI

3.1 Modalità di esecuzione delle prove

Le variabili che incidono sul fenomeno. L’ esigenza di conoscere come queste influenzino il fenomeno erosivo ha imposto di dover rendere in qualche maniera comparabili tra di loro le diverse prove.

Si è proceduto ad un a standardizzazione delle stesse eseguendo, inizialmente, per ogni serie di test, una prova base senza setto, dalla quale ricavare alcune lunghezze caratteristiche (Lo, zmo).

Tali lunghezze caratteristiche permettono di costruire una griglia di controllo, utilizzata per la locazione spaziale assoluta delle strutture da inserire nel canale nelle diverse prove eseguite in successione.

La griglia di controllo consente di confrontare il funzionamento di diversi setti nei vari punti di analisi.

Operativamente le serie di prove sono state eseguite in maniera tipizzata: all’inizio di ogni serie di test si decideva quale dovesse essere la portata del getto da analizzare, quale dovesse essere il tirante liquido e il diametro del getto utilizzato. Imposti questi parametri il cannone veniva posizionato e bloccato sopra il canale e veniva individuata attraverso il coordinatometro la posizione spaziale assoluta dello sbocco. A questo punto, azionando il getto ,veniva iniziata la prova.

La prima prova di ogni serie (NS ), come già detto, serve ad individuare i valori di zm e Lo, caratteristici della griglia di controllo utilizzata per posizionare le strutture nel riferimento assoluto rispetto al coordinatometro. Longitudinalmente le posizioni controllate sono state:

L

o

/2 , 3/4L

o

, L

o

, 5/4 L

o

e 3/2L

o

Mentre verticalmente sono state considerate 3 altezze denominate rispettivamente:

H

posizionato a +zm/3 rispetto la quota di fondo originario

M

posizionato alla quota di fondo originario