CAPITOLO 3 – ANALISI QUALITATIVA

CAPITOLO 3 – ANALISI QUALITATIVA

3.1

Parametri che influenzano la morfologia dello scavo e

della duna

Interessante è stato fin da subito notare come la morfologia che risulta alla fine di ogni prova sia differente al variare di tutta una serie di parametri geometrici e idraulici che caratterizzano le varie prove eseguite in laboratorio.

Lo studio della morfologia dello scavo e della duna è stato condotto analizzando i risultati qualitativi di ben 217 prove realizzate variando alcuni parametri che andiamo di seguito a descrivere.

Angolo di intersezione a

a

a

a

Il parametro che più influenza la morfologia dello scavo e della duna che risultano al termine di ogni prova effettuata è l’angolo di intersezione ac e cioè l’angolo con il quale i

due getti d’acqua si intersecano tra loro dando vita a un getto unico che sarà poi quel getto risultante che scaverà formando una duna a valle dello scavo.

Angolo verticale a

a

a

a

Un altro importante parametro geometrico che influenza la morfologia degli scavi e delle dune risultanti dalle prove è l’angolo verticale av dei getti ossia l’angolo di incidenza che

i getti formano con l’orizzontale. Tale angolo, vedremo in seguito, è molto importante perché aumentandolo o diminuendo ottengo un getto risultante che impatta più o meno direttamente col pelo libero dell’acqua dando luogo a morfologie diverse alla fine di ogni prova.

Fig. 3.2 Angolo av di incidenza dei getti

Numero di Froude densimetrico Fd

Il numero di Froude densimetrico Fd90 è, come abbiamo già visto nel capitolo precedente,

un parametro adimensionale che si traduce nella portata utilizzata in ogni prova effettuata; tale grandezza influisce in maniera piuttosto evidente sull’esito della prova in quanto maggiori sono le portate testate nelle varie prove e, in relazione anche agli altri parametri che entrano in gioco, più importanti sono le dimensioni degli scavi e delle dune che originano al termine di ogni test.

Tailwater T

Un parametro adimensionale molto importante che ha un ruolo fondamentale sulla

disposizione delle varie tipologie morfologiche che tratteremo nel paragrafo successivo è il tailwater che abbrevieremo con la sigla Tw.

Il tailwater è un parametro che origina dal rapporto tra l’altezza liquida hw a valle e il

diametro equivalente dei getti (fig. 3.3).

Tale rapporto gioca un ruolo fondamentale sulla morfologia risultante dalla prova in

quanto alti TW si traducono in elevate altezze d’acqua che formano veri e propri cuscini in

cui l’energia del getto risultante si dissipa e ciò influenza molto la forma dello scavo e della duna che si ottengono alla fine del test. Viceversa valori bassi del TW danno luogo ad

altezze d’acqua irrisorie in cui il getto penetra arrivando al letto di materiale incoerente sempre con un’elevata quantità di energia al suo interno.

Parametro d

d

d

d

L’ultimo parametro adimensionale che entra in gioco nella presente classificazione morfologica è il parametro d dato dal rapporto tra la distanza verticale S che intercorre tra il punto in cui si incrociano i due getti d’acqua e il pelo libero sottostante (fig. 3.4) e il diametro equivalente.

Anche d è un parametro significativo per la configurazione della duna e dello scavo che si ha a fine prova, infatti alti valori di d stanno a significare elevate distanze S tra il punto di impatto tra i due getti e il pelo libero quindi il getto risultante ha un certo tratto in cui può aprirsi, a seconda dell’angolo ac di incrocio dei getti, e quindi dissipare parte dell’energia che ha al suo interno. Viceversa un valore basso o nullo del parametro d si traduce in distanze S piccole o nulle e quindi il getto risultante dall’impatto ha un ingresso più o meno diretto nello specchio d’acqua a valle e la zona che interessa è più ristretta in quanto lo splash che si origina dall’impatto tra i due getti non ha grandi spazi per diffondersi.

3.2

Tipologie morfologiche

L’analisi qualitativa dei test effettuati è consistita nell’osservazione attenta delle conformazioni morfologiche che sono state ottenute dalle varie prove svolte al fine di classificare le varie forme ottenute in gruppi in modo da poter trovare correlazioni tra tali configurazioni e i vari parametri idraulici e geometrici dai quali dipendono.

L’analisi è stata operata su 217 prove di laboratorio; ogni prova è corredata di tutta una serie di dati raccolti, video e fotografie scattate sia durante la fase dinamica, che durante la fase statica; le foto e i video in fase dinamica documentano lo splash generato dall’impatto dei getti sia in una vista frontale che in una vista prospettica mentre le foto in fase statica raffigurano la morfologia risultante dal test sia in pianta che secondo varie angolazioni in modo da poter cogliere ogni dettaglio dalla conformazione ottenuta.

L’analisi qualitativa è stata effettuata raccogliendo le foto in fase statica delle prove effettuate cercando di classificarle una per una secondo le varie tipologie morfologiche che esse potevano rappresentare.

Alla fine di questa analisi siamo arrivati alla conclusione che le conformazioni morfologiche che risultano dalle svariate prove eseguite possono essere raggruppate in quattro tipologie principali:

• Morfologia caratterizzata da uno scavo e una duna con andamento pressoché

circolare (fig. 3.5).

• Morfologia caratterizzata da uno scavo e una duna che presentano un andamento pronunciato in direzione assiale (fig. 3.6).

Fig. 3.6 Vista in pianta

• Morfologia caratterizzata da uno scavo e una duna molto estesa e sviluppata in direzione assiale (fig. 3.7).

Fig. 3.7 Vista in pianta

• Morfologia caratterizzata da una assenza di scavo

Vediamo di descrivere in maniera precisa e dettagliata le caratteristiche delle quattro tipologie morfologiche soffermandoci sulla particolare conformazione che assume lo scavo e la duna e sulle traiettorie che i filetti fluidi percorrono nella zona di scavo.

Per comodità chiameremo le quattro morfologie ricavate nei test Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3 e Tipo 4.

Tipo 1

Il tipo 1 corrisponde alla morfologia caratterizzata da uno scavo e una duna con andamento pressoché circolare generati da un getto risultante che può essere compatto o diffuso in

dipendenza dell’angolazione di intersezione ac adottata nella prova sperimentale.

Fig. 3.8 Vista prospettica e in pianta della morfologia tipo 1

Questa tipologia è caratterizzata da uno scavo che si presenta con un contorno pressoché circolare e la duna che si forma a valle dello scavo assume un andamento circolare e avvolgente; i depositi di materiale che formano la duna si possono ritrovare nella zona a monte della sezione corrispondente alla massima larghezza trasversale raggiunta dallo scavo.

Il getto risultante che genera questa configurazione impatta violentemente contro il letto di fondo e ciò può creare turbolenze abbastanza importanti che si concentrano per lo più nella zona di impatto subito a monte della duna; queste turbolenze si hanno quando il getto risultante origina da piccole angolazioni di incrocio ac come 30° mentre per getti più

Tale conformazione circolare si forma perché i filetti fluidi (fig. 3.8) rimangono abbastanza compatti dopo lo splash idraulico e, impattando con il fondo incoerente, tendono a diffondersi a 360° in tutte le direzioni portando con se il materiale solido scavato e depositandolo pian piano che l’energia idraulica che i filetti fluidi hanno va ad esaurirsi. Logicamente gran parte della spinta idraulica apportata dal getto si esaurisce assialmente e ciò crea una duna più o meno importante a valle dello scavo.

Le pareti laterali dello scavo convergono in modo graduale verso il punto di massima profondità mentre la duna presenta una cresta più o meno pronunciata e un’ inclinazione finale piuttosto ripida per tornare alla quota zero.

Necessitando di getti compatti questa tipologia morfologica si ha per valori bassi

dell’angolo di incrocio ac come 30° e valori del parametro d medio-bassi in modo tale che

il getto risultante si origina a poca distanza dal pelo libero dell’acqua sottostante e non riesce a diffondersi.

Tuttavia tale conformazione circolare si riscontra anche per angolazioni ac medi come 75°

purché il parametro d assuma valori nulli o negativi in modo tale che il getto risultante si formi sul pelo libero dello specchio d’acqua o sommerso e quindi non riesca a svilupparsi in direzione assiale.

Tipo 2

Il Tipo 2 corrisponde alla morfologia caratterizzata da uno scavo e una duna con andamento esteso in direzione assiale ed è provocata da un getto che, in dipendenza

dell’angolazione di incrocio ac che lo contraddistingue, può risultare più o meno diffuso.

Tale configurazione rappresenta una transizione tra il tipo 1 e il tipo 3 ed è riportata nella figura 3.9.

La tipologia 2 è caratterizzata da uno scavo pressoché circolare ma da una duna che tende a svilupparsi assialmente a discapito di uno sviluppo trasversale come osservato invece nella tipologia 1; questa particolare conformazione è resa ancora più evidente dal fatto che la duna si estende, verso monte, fino alla sezione di massima larghezza di scavo.

Questo comportamento è spiegabile osservando l’andamento dei filetti fluidi in figura 3.9, e differenziando il caso in cui siamo in presenza di un getto compatto dal caso in cui la prova presenta getti diffusi.

Se il getto risultante dall’impatto dei due getti singoli è compatto e origina a una distanza S dal pelo libero rilevante allora riesce a dissipare una piccola parte di energia che, sommata

alla dissipazione di energia operata dall’acqua grazie al Tw, fa si che il getto risultante impatti col fondo incoerente con minor forza.

Una minore energia idraulica del getto si traduce in minori turbolenze nella zona di scavo e quindi un più facile convogliamento dei filetti fluidi verso valle che, scavando, riescono a trasportare con sé parte del materiale scavato depositandolo a valle dello scavo; questa tendenza che hanno i filetti di continuare il loro percorso è la causa della conformazione della duna più sviluppata in direzione assiale.

In presenza di getti risultanti diffusi assialmente la tipologia morfologica 2 è riscontrabile anche in quelle prove in qui la distanza S che c’è tra incrocio dei getti e pelo libero è piccola e quindi per bassi valori del parametro d; praticamente i singoli filetti che non hanno ancora impattato col pelo libero dell’acqua hanno già un orientamento in direzione assiale e quindi riescono a trasportare del materiale di scavo assialmente anche se il getto risultante si forma a poca distanza dallo specchio d’acqua.

Essendo il getto molto diffuso significa che ho un’importante dissipazione di energia e quindi la minor forza erosiva si traduce in turbolenze praticamente nulle all’interno dello scavo e una tendenza dei filetti fluidi ad assumere traiettorie in direzione assiale.

Tipo 3

La tipologia 3 è caratterizzata da uno scavo e una duna molto estesa e sviluppata in direzione assiale, questa conformazione si ha solo se il getto impattante è molto diffuso assialmente e quindi se l’angolo di intersezione dei due getti singoli ha un valore medio alto. L’altro parametro che caratterizza questa tipologia è il tailwater Tw, tale parametro

deve avere un valore molto basso in maniera tale che il getto diffuso abbia un impatto quasi diretto con il fondo incoerente.

Fig. 3.10 Vista prospettica e in pianta della morfologia tipo 3

Questa tipologia è particolare rispetto alle altre perché presenta una duna molto allungata in direzione assiale con una conformazione geometrica atipica in quanto ha una larghezza trasversale uguale o minore della larghezza di scavo e ha un profilo molto schiacciato e tendente ad una cresta finale scarsamente pronunciata.

Tale conformazione può essere spiegata, come accennato, da alti valori dell’angolo di incrocio ac e da valori minimi del tailwater.

L’elevato angolo di intersezione tra i due getti singoli crea un getto risultante diffuso a 360° nella vista prospettica e diffuso assialmente in pianta, grazie al piccolo strato di acqua che si interpone tra il getto e il fondo si ha un impatto diretto e il materiale risultante dallo scavo, che si va formando, viene scagliato assialmente dai numerosi filetti fluidi in maniera tale che la duna che si genera assume un andamento molto stretto e allungato.

L’energia con cui i filetti fluidi si scagliano sulla duna che va formandosi fa si che il materiale scavato venga trasportato con forza in direzione assiale e il dorso della duna assuma una conformazione a “scivolo” tra il punto di fine scavo a valle e il punto in cui si ha la cresta della duna (fig.3.10).

Tw minimo e ac elevato fanno si che non ci siano turbolenze significative all’interno dello

scavo e che, quindi, i filetti fluidi assumano direzioni principalmente assiali.

Tipo 4

La tipologia denominata 4 corrisponde all’assenza assoluta di qualunque segno di scavo nel letto incoerente per opera di getti risultanti sia diffusi che compatti.

Anche in questo caso la dinamica del fenomeno è diversa a seconda della tipologia del getto risultante.

Fig. 3.11 Vista prospettica e in pianta della morfologia tipo 4

Per quanto l’angolazione ac sia scarsa e il getto impattante sia compatto quindi dotato di

energia esso non riesce ad attraversare lo spessore d’acqua che si interpone con il fondo e ciò si traduce in una totale dissipazione di energia.

I filetti fluidi dopo un primo tratto pressoché rettilineo deviano il loro percorso e non impattano il materiale incoerente del fondo che quindi non varia il proprio profilo.

Una cosa molto importante da sottolineare è data dal fatto che per dissipare totalmente l’energia contenuta in un getto compatto come può essere quello caratterizzato da un angolo ac di 30° c’è bisogno di elevati valori dei parametri d e Tw e quindi della distanza

S e dell’altezza d’acqua hw rispettivamente.

Se la prova è caratterizzata da ac elevati siamo invece in presenza di getti diffusi e quindi

dotati di minor energia rispetto ai getti compatti, in questo caso , quindi, l’assenza di scavo si riscontra in quelle prove caratterizzate da valori alti del tailwater ma da valori anche contenuti del parametro d, in quanto non sono necessarie distanze S elevate per avere dissipazioni di energia del getto.

3.3

Grafici di classificazione morfologica

Una volta classificate le varie prove effettuate a seconda della morfologia dello scavo che ne risulta è stato possibile tracciare dei grafici che mettessero in luce le varie correlazioni tra configurazioni morfologiche ottenute nelle varie prove e i parametri geometrici e idraulici che le caratterizzano.

In un primo tempo sono state studiate in maniera separata le prove effettuate con angolo verticale av pari a 45° da quelle effettuate con av pari a 60° e 75° in modo da poter capire

anche l’evoluzione morfologica che una configurazione può assumere al variare dell’angolo di incidenza av del getto.

Per entrambi i gruppi di prove appena enunciati sono stati tracciati inizialmente nove grafici che presentavano il parametro d in ascissa e il parametro Tw in ordinata e quindi

differivano tra loro per il numero di Froude Fd90 e per l’angolo di intersezione tra i getti

ac; quindi, inizialmente sono stati studiati ben 18 grafici di classificazione morfologica.

Osservando attentamente i risultati scaturiti da questi grafici ci siamo resi conto che il parametro che più di tutti influiva sulla morfologia dello scavo e della duna risultanti da ogni prova era l’angolo ac di incrocio dei due getti; infatti tale parametro influenza

totalmente il tipo di getto che si forma e quindi anche la tipologia morfologica che si ottiene.

Osservando i 18 grafici tracciati ci siamo anche resi conto che il numero di Froude Fd90 e

l’angolo verticale av influenzavano la disposizione delle linee di separazione tra le

tipologie morfologiche ma in maniera minore quindi abbiamo pensato di accorpare i grafici tracciati e ottenere così tre grafici di classificazione che differiscono tra loro solo per l’angolo di intersezione ac.

L’accorpamento della classificazione delle 217 prove svolte in tre soli grafici ha portato inevitabilmente a linee di separazione, tra le varie morfologie, più o meno sfumate a seconda della traslazione che esse possono avere al variare del parametro Fd90 e

3.3.1 Grafico di classificazione morfologica delle prove effettuate con un

angolo a

a

a

a

_{pari a 30°}

Il primo grafico di accorpamento è quello tracciato per tutti i test sperimentali effettuati con un angolo ac di intersezione tra i getti di 30°, con valori del numero di Froude Fd90

pari a 8.61, 12.06, 14.47 e con valori dell’angolo verticale av di 45°, 60° e 75°.

Tipo 1

Scavo e una duna con andamento pressoché circolare

Tipo 2

Scavo e una duna con andamento esteso in direzione assiale

Tipo 4

Da questo primo grafico di classificazione salta subito all’occhio come, nei test effettuati con ac pari a 30°, ci sia un passaggio graduale che va da uno scavo e una duna

praticamente circolari (Tipo 1) ad una assenza totale di scavo (Tipo 4) all’aumentare del parametro d e del tailwater Tw.

Ciò è abbastanza logico infatti, con getti molto compatti che insistono su porzioni limitate dello specchio d’acqua, quanto più il getto impatta direttamente con il fondo tanto più lo scavo e la duna che ne originano assumono una forma arrotondata e questo si ha quando lo strato d’acqua che si interpone tra getto e fondo è modesto e quando il valore di d non è troppo elevato in maniera tale che il getto non riesce a diffondersi prima di impattare con lo specchio d’acqua sottostante.

All’aumentare del tailwater e del parametro d ho strati d’acqua maggiori da attraversare e getti più diffusi quindi i filetti fluidi colpiscono il fondo in maniera meno diretta e con forza erosiva minore formando dune che tendono a svilupparsi assialmente.

Per valori alti del tailwater e del parametro d ho strati d’acqua eccessivi e getti sempre più diffusi quindi i filetti, già dotati di minor forza erosiva, dissipano tutta la loro energia cercando di attraversare lo strato di acqua e quindi non riescono ad impattare il fondo che, perciò, mantiene inalterato il proprio profilo.

Nel grafico può essere osservata la direzione alla quale tendono le linee di confine tra le varie morfologie all’aumentare dell’angolo di incidenza dei getti av; all’aumentare

dell’angolo verticale av di incidenza ottengo getti che impattano più direttamente con lo

specchio d’acqua e quindi i filetti fluidi incontrano strati d’acqua inferiori da attraversare dissipando così minor energia prima di raggiungere il letto incoerente sul fondo.

Questo si traduce sul grafico in un aumento delle zone in cui si ha scavo e duna pressoché circolari e in una diminuzione della porzione di spazio in cui si ha assenza di scavo in quanto getti compatti con un angolo di incidenza av elevato hanno bisogno di altezze

d’acqua sempre maggiori e parametri d più elevati per poter dissipare tutta la forza erosiva che hanno prima di raggiungere il fondo.

3.3.2 Grafico di classificazione morfologica delle prove effettuate con un

angolo a

a

a

a

pari a 75°

Questo secondo grafico è tracciato per tutti i test sperimentali effettuati con un angolo ac

di intersezione tra i getti di 75°, con valori del numero di Froude Fd90 pari a 8.61, 12.06,

14.47 e con valori dell’angolo verticale av di 45°, 60° e 75°.

Tipo 1

Scavo e una duna con andamento pressoché circolare

Tipo 2

Scavo e una duna con andamento esteso in direzione assiale

Tipo 3

Scavo con duna molto estesa assialmente

Tipo 4

Questo grafico denota chiaramente come le prove effettuate con l’angolo di intersezione

ac di 75° diano luogo a morfologie di transizione tra quelle risultanti da prove con ac

minore e quelle originate da prove con ac maggiore infatti in questo grafico compaiono le

quattro conformazioni morfologiche principali separate da linee di transizione più o meno sfumate con andamenti particolari che andiamo di seguito a descrivere.

Anche se ora siamo in presenza di getti abbastanza diffusi compare ancora la morfologia caratterizzata da scavo e duna pressoché circolari (Tipo 1) ma in questo caso, proprio a causa del getto molto diffuso assialmente, ho bisogno di parametri d praticamente nulli o negativi e quindi di getti che si formano praticamente al livello del pelo libero o sommersi in maniera tale che il getto stesso non abbia lo spazio per diffondersi e quindi interessi una porzione abbastanza ristretta dello spazio sottostante.

La zona centrale del grafico è occupata dalla tipologia 2 che prevede uno scavo e una duna che tendono ad svilupparsi assialmente; tale morfologia, contrariamente a quanto avveniva in presenza di getti compatti, compare per valori di d anche di poco maggiori di zero e ciò è dovuto al fatto che la diffusione assiale del getto tende già di per se a diffondere il materiale di scavo anche se il getto risultante dall’incrocio si forma a poca distanza dal pelo libero. Tuttavia la tipologia 2 si ha principalmente per valori del tailwater medi in quanto il particolare getto sviluppato ha comportamenti estremamente diversi a seconda che incontri altezze d’acqua minime o massime nel suo percorso.

Per tailwater medio-bassi e quindi per altezze d’acqua minime il materiale che viene scavato viene trasportato longitudinalmente dai filetti fluidi del getto diffuso fino ad una distanza più o meno elevata dallo scavo in funzione del numero di Froude e del valore del parametro d; questa morfologia caratterizzata da dune molto allungate si ha per valori di d medio alti in quanto il getto deve avere uno spazio sufficiente per diffondersi assialmente. Per tailwater medio-alti compare la tipologia 4 che si traduce in una assenza di scavo in presenza di getti diffusi; come nel grafico tracciato per ac pari a 30° anche in questo caso

l’assenza di scavo compare in alto a destra ma, contrariamente a prima, il getto più diffuso è provvisto di una minor forza erosiva e quindi riesce a dissipare totalmente la propria

energia, prima di raggiungere il fondo, anche per valori medi del Tw e del parametro d.

Vediamo ora in che modo traslano le linee di separazione al variare dell’angolazione av di

Come già osservato precedentemente, anche in questo grafico si nota che all’aumentare dell’angolazione verticale diminuisce la porzione in cui abbiamo l’assenza di scavo proprio perché getti più inclinati impattano in maniera più diretta lo strato d’acqua sottostante e quindi aumentano le probabilità di avere fenomeni erosivi più o meno importanti sul fondo. Tuttavia si osserva un’inversione di tendenza, rispetto a prima, riguardante la direzione verso la quale trasla la linea di separazione tra scavi e dune circolari (Tipo 1) e scavi e dune estese assialmente (Tipo 2).

Se per getti compatti la linea di distinzione traslava verso destra all’aumentare di av in

questo caso si osserva una traslazione verso sinistra e ciò è spiegabile dal fatto che siamo in presenza di getti diffusi e quindi dotati di minor forza erosiva quindi se diminuisco av i

numerosi filetti fluidi impattano con un angolo di incidenza minore e, percorrendo traiettorie più allungate al di sotto del pelo libero, dissipano più energia e quindi tendono a creare scavi e dune più circolari in quanto l’energia necessaria per attuare anche un trasporto del materiale di scavo in direzione assiale viene dissipato durante il percorso. Per la stessa motivazione anche la linea di separazione tra scavo e duna estese assialmente (Tipo 2) e scavi con duna molto allungata (Tipo 3) tende a traslare verso sinistra all’aumentare dell’angolo verticale av.

L’entità di questa seconda traslazione è considerevole rispetto alle altre viste fin’ora infatti il grado di sfumatura di questa linea è molto marcato.

3.3.3 Grafico di classificazione morfologica delle prove effettuate con un

angolo a

a

a

a

pari a 120°

Questo grafico classifica la morfologia di tutti i test sperimentali effettuati con un angolo

ac di intersezione tra i getti di 120°, con valori del numero di Froude Fd90 pari a 8.61,

12.06, 14.47 e con valori dell’angolo verticale av di 45°, 60° e 75°.

Tipo 2

Scavo e una duna con andamento esteso in direzione assiale

Tipo 3

Scavo con duna molto estesa assialmente

Tipo 4

In questa rappresentazione grafica si nota che la tipologia 1, che prevede uno scavo e una duna pressoché circolari, non compare e ciò è abbastanza intuitivo se si pensa che queste conformazioni morfologiche rappresentate sono state generate da un getto diffuso a 360° se visto in prospetto e molto sviluppato assialmente se osservato in pianta.

La disposizione delle varie tipologie nel grafico è somigliante alla disposizione vista precedentemente anche se in questo caso risultano scavi e dune più o meno sviluppate assialmente (Tipo 2) anche per valori nulli o negativi del parametro d.

Ciò è spiegabile proprio dalla straordinaria diffusione in tutte le direzioni che il getto risultante assume; contrariamente a quanto avviene per getti originati con angoli di intersezione ac di 75°, in questo caso i filetti fluidi si scagliano molto energicamente

anche in direzione orizzontale ed è proprio questa caratteristica che rende possibile la

tipologia 2 anche per getti che si formano sul pelo libero o sommersi (cioè per d ≤ 0)e che

quindi non hanno possibilità di diffondersi fuori dall’acqua.

Per lo stesso motivo si può osservare dal grafico che anche la morfologia caratterizzata da dune molto allungate (Tipo 3) può essere rilevata, in questo caso,anche nei test effettuati con valori di d bassi sempre che siano accompagnati da tailwater minimi.

Osservando la tipologia 4 che denota un’assenza di scavo possiamo dedurre che, rispetto a prima, il getto è ancora più diffuso quindi ancor meno dotato di forza erosiva e quindi posso riscontrare assenza di scavo anche in prove sperimentali in cui il d, e quindi la distanza che intercorre tra punto in cui si origina il getto risultante e il pelo libero, assume

valori molto piccoli ma sempre accompagnati da Tw rilevanti.

Riguardo alla traslazione che le linee di separazione possono subire al variare dell’angolazione verticale av possiamo osservare dalle indicazioni del grafico che, come

già osservato anche nei grafici precedenti, per valori di av elevati si hanno getti che

impattano in maniera più diretta lo specchio d’acqua sottostante e quindi la porzione di grafico occupata dalle assenze di scavo tende a diminuire lasciando spazio alla tipologia 2 che prevede scavi e dune sviluppate assialmente.

Come visto prima, anche in questo caso la linea di separazione tra tipologie 2 e 3 trasla leggermente verso sinistra all’aumentare di av in quanto il getto, impattando più

direttamente, incontra uno strato d’acqua minore lungo il suo percorso e quindi riesce a modellare il fondo conformemente allo sviluppo assiale che il getto assume in questi test caratterizzati da un valore di ac molto elevato.

3.4

Classificazione dello splash

Osservando le numerose foto che documentano lo svolgimento di ogni prova è stato possibile operare una classificazione dello splash che si genera quando i due getti distinti di intersecano generando il getto risultante che va ad erodere il fondo incoerente.

Per ogni prova infatti sono disponibili fotografie e video che documentano, sia frontalmente che in prospetto, ciò che avviene nel punto di intersezione dei getti.

In base ad una attenta osservazione della documentazione disponibile abbiamo costatato che i parametri geometrici ed idraulici che influenzano la tipologia di splash sono essenzialmente due:

• Angolo di intersezione tra i getti ac

• Numero di Froude densimetrico Fd90

Tipologie di splash

Variando questi due parametri nei vari test svolti è stato possibile classificare gli splash generati in tre tipologie fondamentali:

• Splash compatto

• Splash diffuso di fronte ai getti

• Splash diffuso a 360°

Splash compatto

Lo splash compatto (fig. 3.12) è caratteristico delle prove effettuate con un angolo di intersezione tra i getti relativamente basso, il getto che origina dallo splash tende a mantenere lo stesso angolo di inclinazione av dei due singoli getti e si mantiene

abbastanza compatto anche per un valore del numero di Fd90 piuttosto elevato.

Lo splash compatto non crea spruzzi anche per alti valore di Fd90 e forma un getto

risultante dotato di una gran quantità di energia che, dissipandosi in una piccola porzione di spazio genera molta turbolenza al di sotto del pelo libero dell’acqua.

Fig. 3.12 Vista prospettica di uno splash compatto

Splash diffuso di fronte ai getti

Questa seconda tipologia di splash rappresenta una via di mezzo tra lo splash compatto e lo splash diffuso a 360° che vediamo dopo. Questa configurazione è caratteristica per una

serie di test abbastanza limitata e che prevede un angolo di intersezione ac medio intorno

ai 75° e numeri di Fd90 medio-bassi ossia all’incirca ≤ 8.

Lo splash che viene generato ha la particolarità di diffondersi nella zona davanti ai getti e per questo motivo si formano spruzzi con andamento principalmente longitudinale.

Uno splash diffuso crea una certa dissipazione di energia e impatta sul pelo libero in una porzione di spazio più ampia; per questo motivo, in presenza di splash diffuso, le turbolenze generate nella zona di scavo sono trascurabili.

Splash diffuso a 360°

La terza e ultima configurazione trovata è data dallo splash diffuso a 360° in cui gli spruzzi che vengono generati si muovono in tutte le direzioni formando una vera e propria raggiera; osservando lo splash in pianta ci possiamo rendere conto di come gli spruzzi che si formano assumano traiettorie principalmente longitudinali.

Tale tipologie è riscontrabile in tutti i test sperimentali svolti con un angolo di intersezione tra i getti molto alto e pari a 120° ma anche nei test eseguiti con un ac medio pari a 75° ma

con valori elevati del numero di Froude densimetrico Fd90 ossia della portata Q utilizzata.

In questa tipologia di splash gli spruzzi che si generano hanno elevate velocità anche lungo traiettorie molto diverse da quella con inclinazione av contrariamente allo splash diffuso

davanti ai getti per il quale la velocità degli spruzzi diminuisce se mi discosto troppo dall’inclinazione av.

In fine è importante sottolineare che uno splash così ampiamente diffuso è anche la causa delle forti dissipazioni di energia che si rilevano nella prova.

Grafico della classificazione degli splash

Dopo aver fatto numerose considerazioni sulle tipologie di splash osservate nello studio svolto cerchiamo di riportare il tutto in un grafico in cui compare in ascissa il numero di Froude densimetrico Fd 90 e in ordinata l’angolo di intersezione dei getti ac e cioè i due

parametri che influenzano la configurazione dello splash.

Possiamo osservare nella parte bassa del grafico la zona in cui compaiono splash compatti, vediamo quindi come questa configurazione dipenda esclusivamente dal parametro ac e

non sia influenzata dal numero Fd90 adottato, questo comportamento è caratteristico per

getti con un basso angolo di incrocio ac.

Nella zona di transizione ritroviamo lo splash diffuso di fronte ai getti, tale porzione è limitata superiormente da una linea di confine curva proprio per evidenziare il fatto che

tale configurazione è caratteristica per valori medi del parametro ac e valori medio bassi

del numero di Froude Fd90.

Nellaparte superiore del grafico troviamo in fine la tipologia di splash diffuso a 360°, tale conformazione è relativa a test effettuati intersecando i getti con valori elevati dell’angolo

ac e utilizzando qualunque valore della portata Q e quindi del numero di Froude