5.1 Premessa ai risultati sperimentali

(1)

l.m.n.u.

h

hu

xx

Sez. xx pos. a

pos. b pos. c

lp

Qent

Δ α°

5

Risultati

Sperimentali

5.1 Premessa ai risultati sperimentali

5.1.1 Test sperimentali

Per poter valutare il fenomeno dello scorrimento superficiale sulla rezza il range dei test perimentali che sono stati effettuati è schematizzati nella seguente tabella :

0 0% libero 1,1 l/s- 20 l/s

E2

rampe in pietrame in condizioni di macroscab s

Tipo di rampa S E G D Q

E1 N°17 tests 2,41% - 8,81%

N°162 tests 2,41% - 8,81% 0 - 3,30 0% - 30% libero - 0 mm 1,1 l/s - 95 l/s

E3 N°9 tests 2,41% - 8,81% 0 0% libero 7,5 l/s- 30 l/s tab. 5.1 range tests sperimentali

Per un totale di 188 test sperimentali effettuati sulle diverse rampe.

In cui, come già riportato in $3.3., si ha :

- S : pendenza della rampa;

(2)

- E : rapporto tra il diametro dei boulders db e del diametro d50 del materiale di base;

- G : percentuale di rivestimento;

- ∆ : apertura della paratoia di valle;

- Q : portata immessa in l/s.

.1.2 Acquisizione dati sperimentali

ate sono le stesse per ogni prova perimentale e seguono tutte lo stesso schema, congruentemente con ciò che è

già t r quel che riguarda il rilievo dei punti

spe m 5

Le grandezze direttamente rilev s

s ato descritto in $2.3, pe

ri entali. Di seguito viene riportato uno schema delle grandezze rilevate:

0.7*kc

pos. b

fig. a pos. a

PT

pos. c

ET

PT

lp

lr hu kc

α° Δ

Qent

Q^sup

Qsub

(3)

Le grandezze rilevate sono in ogni prova sono :

- hu : altezza di moto uniforme o di moto quasi uniforme ( i due concetti per semplicità di esposizione verranno confusi);

- kc : l’altezza critica, non direttamente misurata ma dedotta da :

3 2

2

gw kc= Q

- FT : La posizione del top fisico del materiale costituente la rampa, vale a dire il piano che interpola i punti più alti rilevati nelle esperienze sperimentali, la cui definizione verrà chiarita in seguito;

- ET : la posizione del piano, rispetto a FT, dal quale vengono effettuate le misure di altezza che servono a definire l’altezza di moto uniforme.

nto

Qent : la portata uscente che scorre sulla rampa;

- Qsub : la portata uscente che scorre attraverso i rip-rap;

-

Anche in questo caso la sua definizione merita un chiarime successivo;

- Qent : la portata in entrante dalla vasca di adduzione;

-

( )

α tan

S = : la pendenza del fondo del canale, assunto parallelo alla

-

corrente in moto uniforme o quasi uniforme;

Δ: l’apertura, rispetto a FT, della paratoia di monte. Quando completamente aperta viene riportata la dicitura “open”.

(4)

In e

a) Par

presen occatura della rampa una altezza di 0.7 volte quella critica ltezza critica;

) Paratoia con altezza inferiore a kc, in cui il profilo di rigurgito sarà sempre del tipo S2, ma il punto di controllo sarà inferiore rispetto al profilo

recedente;

) Paratoia con altezza inferiore a hu, in cui invece il profilo sarà del tipo S3 e il cui unto di con

rispett

Va ota

assenz ompletamente

perta). L’esigenza di capire da che sezione si potesse considerare il moto e, che on la variazione di l’altezza, avrebbe dovuto permettere di osservare un

qu sto primo schema sono riportate tre configurazioni della paratoia :

atoia completamente aperta, per il cui il profilo sarà del tipo S2 e terà all’imb

a

b

p

c

p trollo sarà determinato sempre dalla posizione della paratoia o al piano FT.

n to come inizialmente le prove per le rampe E1 siano state fatte in a di paratia di monte (il che corrisponde alla paratia c

a

quasi uniforme ha suggerito l’opportunità di inserire la paratoia di mont c

profilo liquido più depresso e l’allungarsi della zona di moto non uniforme, permettendo, come di seguito illustrato, di osservare il punto in cui i profili si intersecano:

pos. a

l.m.n.u.

h

hu

xx

Sez. xx pos. b pos. c

lp

Qent

Δ α°

(5)

alle, restando sempre ferme le grandezze direttamente osservate o derivate. Generalmente le correnti lente presenteranno una situazione del genere

In cui l.m.n.u. rappresenta la distanza in cui si può considerare esaurito il fenomeno transitorio e sulla cui definizione torneremo in seguito e hxx è la generica altezza misurata alla sezione distante xx dalla paratoia

È da osservare poi come l’utilizzo della paratoia abbassata fosse relativo solo ed esclusivamente alle correnti veloci, dato che nelle correnti lente non è possibile regolare il profilo liquido partendo da monte. Quindi, nelle correnti lente, è da escludere l’utilizzo avremo generalmente un profilo di rigurgito regolato da v

0.7*kc lr

lp

ET

PT Q^ent

Q^sub Q^sup α°

hu

kc

fig. 5.3. esempio profilo correnti lente.

In cui, questa volta, il profilo liquido sarà appunto regolato da valle e del tipo M2, con altezza allo sbocco pari a 0.7 volte l’altezza critica. Si osserva così un fenomeno di chiamata che si propaga verso monte raggiungendo, in seguito, l’altezza di moto uniforme.

In questo modo sono state redatte, per ogni prova, delle tabelle in cui inizialmente tutti i dati rilevati vengono riportati senza subire nessuna ti stessi. In queste vengono anche riportati, per ogni esperienza, i profili liquidi, il profilo dell’energia specifica rispetto al elaborazione o selezione dei da

(6)

fondo, il profilo dell’energia totale. Quindi, inizialmente, le altezze misurate sono state calcolate mediante la differenza tra la media dei punti del fondo misurati e la media dei punti della superficie liquida misurati secondo lo schema di seguito riportato e, per i punti misurati, rifacendoci allo schema di

$2.2:

0 10 20

-20 30 80 130 180 230 280 330

length [mm]

30 40 50 60 70 80

90 h [mm]

water h

bed

Lineare (bed) Lineare (water)

fig. 5.4. Test T42 sez. 14.00 m definizione altezza liquida.

Nel caso dell’acquisizione iniziale dei dati l’altezza liquida definita per ogni sezione è quindi la distanza tra i due piani medi rispettivamente del fondo e del livello.

(7)

Rampa E1

Test Bed

Material Bed Slope

Gate opening from top

Kind of

gate Boulders Size of

bould Discharge Channel width

Uniform depth ers

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

S Δ mm 1st-2nd Γ % Q mc/s w m hu m

T1-E1-42H1V E1 0,0241 open - 0,00 0,02 0,35 0,0584

T2-E1-42H1V E1 0,0241 o

Db mm 0

pen - 0,00 0,015 0,35 0,0491

T3-E1-42H1V E1 0,0241 open - 0,00 0 0,01 0,35 0,0399

T4-E1-42H1V E1 0,0241 open - 0,00 0 0,005 0,35 0,0272

T5-E1-42H1V E1 0,0241 open - 0,00 0 0,003 0,35 0,0214

T6-E1-42H1V E1 0,0241 open - 0,00 0 0,0015 0,35 0,0157

T7-E1-42H1V E1 0,0241 open - 0,00 0 0,0011 0,35 0,0136

T8-E1-17H1V E1 0,0566 open - 0,00 0 0,003 0,35 0,0175

T9-E1-17H1V E1 0,0566 o

0

pen - 0,00 0 0,005 0,35 0,0221

T10-E1-17H1V E1 0,0566 open - 0,00 0 0,002 0,35 0,0142

T11-E1-17H1V E1 0,0566 open - 0,00 0 0,0015 0,35 0,0124

T12-E1-17H1V E1 0,0566 open - 0,00 0 0,0011 0,35 0,0115

T13-E1-11H1V E1 0,0882 open - 0,00 0 0,005 0,35 0,0206

T14-E1-11H1V E1 0,0882 open - 0,00 0 0,003 0,35 0,0154

T15-E1-11H1V E1 0,0882 open - 0,00 0 0,002 0,35 0,0132

T16-E1-11H1V E1 0,0882 open - 0,00 0 0,0015 0,35 0,0114

T17-E1-11H1V E1 0,0882 open - 0,00 0 0,0011 0,35 0,0107

tab. 5.2 test rampa E1

Le prime prov 1, cioè quella

oni inferiori, con d =11 mm. Quindi

, a tutte le prove realizzate su questa rampa, e il profilo gni prova sono stati tracciati anche il profilo d’energia rispetto al fondo e dell’energia totale rispetto al piano di riferimento

fatte le misure di pendenza.

o state effettuate prove nei diversi regimi, distinguiamo così :

seconda del numero di Fr:

- Correnti subcritiche;

- Correnti supercritiche.

A seconda della sommergenza relativa :

e effettuate sono quelle relative alla rampa E realizzata tramite il materiale di dimensi 84

per le tre pendenze sono stati effettuati il range di prove visto precedentemente. In ogni prova sono state rilevati il profilo di fondo, comune, essendo il fondo fisso

liquido. In più per o specifica

orizzontale sul quale sono state Quindi son

A

(8)

- Condizione di macroscabrezza;

- Condizioni di transizione.

Nel caso di prove effettuate in regime di transizione e correnti di tipo subcritico (seguendo la classificazione di paragrafo $2.1) possiamo avere, come nel test T13, una corrente in cui la superficie liquida presenta un aspetto piuttosto regolare, senza la formazione di vistose scie vorticose o la presenza di aria nel flusso liquido (fig 5.5), e la presenza di increspature sulla superficie liquida, dovuta, chiaramente, alle condizioni di bassa sommergenza.

fig. 5.5. test 13: S=8.8% Q=5 l/s, sez. 16.40 m.

sservando invece il profilo d’energia e quello liquido, si nota sempre una certa i siano paralleli

O

regolarità della forma e come i tre profil

(9)

-500 -400 -300 -200 100 200 300

h

total energy

[mm] liquid profile

-100 0

10200 11200 12200 13200 14200 15200 16200

Longitudinal Length [mm]

bed profile

fig. 5.6. test 13 : S=8.8% Q=5 l/s, profilo del fondo, liquido e energia totale.

(10)

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

10200 11200 12200 13200 14200 15200 16200

longitudinal length [mm]

h [mm]

h kc

fig. 5.7. test 13 : S=8.8% Q=5 l/s, profilo liquido rispetto al fondo.

Anche osservando il solo profilo liquido si vede bene (anche ad una scala così

alterata ndo sia

egolare. Un confronto tra il profilo liquido e la linea d’energia chiarisce bene come la corrente sia di tipo supercritico e come il fenomeno di chiamata allo sbocco non sembri influenzare la corrente nel tratto misurato.

) come la retta interpolatrice del profilo liquido rispetto al fo r

(11)

fig. 5.8. test 15: S=8.8% Q=2 l/s, sez. 15.40 m.

Anche nel caso di correnti veloci in regime di macroscabrezza, con questo tipo di rampa, si osserva una superficie liquida che presenta leggere ondulazioni,

enza mai presentare zone di turbolenza o di aerazione troppo vistose (fig. 5.8) s

(12)

-500 -200 -100 0 100 200 300

10200 11200 12200 13200 14200 15200 16200

h [mm]

totale energy liquid profile

-400 -300

bed profile

fig. 5.9. test 15 : S=8.8% Q=2 l/s, pro o del fondo, liquido e energia totale.

Anche in questo caso si può osservare la regolarità della linea di energia e come i tre profili siano rettilinei.

fil

(13)

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00

10200 11200 12200 13200 14200 15200 16200

h [mm]

depth critical depth Lineare (depth)

fig. 5.10. test 13 : S=8.8% Q=5 l/s, profilo liquido rispetto al fondo.

Anche in questo caso la retta interpolatrice delle altezze liquide è , con buona approssimazione, orizzontale.

(14)

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

10200 11200 12200 13200 14200 15200 16200

h [mm]

creste

cavi

h T13 kc T13 h T15 kc T15 Lineare (h T13) Lineare (h T15)

fig. 5.11. confronto profilo liquido T13-T15

liquidi, non ancora elaborati, dimostra come le due superfici liquide presentino la irregolarità molto simili, cioè le zone a corrente più lenta e più veloce si trovano ripetono da una prova all’altra. Si può anche osservare facilmente come, nel caso del test T15, cioè in condizioni di macroscabrezza, la superficie libera abbia una dispersione maggiore rispetto al test in condizioni di transizione, chiaramente legato alla maggiore turbolenza e interazione con il fondo della rampa.

Un confronto tra i due profili

(15)

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 00

10200 11200 12200 13200 14200 15200 16200

h [mm]

25,

h T16 h T6 kc T16-T6 Lineare (h T16) Lineare (h T6)

fig. 5.12. confronto profilo liquido T6-T16

confronto tra due test effettuato con le stesse portate (Q=1,5 l/s) ma con Il

diverse pendenze (T6 S=2.41% e T16 S=8.8%) e una corrente veloce e una corrente lenta, non produce variazioni significative nel profilo liquido.

(16)

Rampa E2

Test Bed

Kind of

boulders Discharge Channel width

Uniform depth

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

S Δ mm 1st-2nd Γ % Db mm Q mc/s w m hu m

T174-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,0485 0,35 0,1079

T175-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,068 0,35 0,1394

T176-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,09 0,35 0,1634

T140-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,04 0,35 0,0988

T141-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,03 0,35 0,0834

T142-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,02 0,35 0,0672

T143-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,012 0,35 0,0533

T18-E3-42H1V E2 0,0241 open 1st 0,00 0 0,005 0,35 0,0335

T19-E3-42H1V E2 0,0241 10 1st 0,00 0 0,005 0,35 0,0333

T20-E3-42H1V E2 0,0241 5 1st 0,00 0 0,005 0,35 0,0338

T21-E3-42H1V E2 0,0241 5 1st 0,00 0 0,003 0,35 0,0267

T22-E3-42H1V E2 0,0241 0 1st 0,00 0 0,003 0,35 0,0261

T23-E3-42H1V E2 0,0241 10 1st 0,00 0 0,003 0,35 0,0267

T24-E3-42H1V E2 0,0241 7,5 1st 0,00 0 0,002 0,35 0,0226

T25-E3-42H1V E2 0,0241 4,5 1st 0,00 0 0,002 0,35 0,0224

T26-E3-42H1V E2 0,0241 0 1st 0,00 0 0,002 0,35 0,0227

T27-E3-42H1V E2 0,0241 0 1st 0,00 0 0,0015 0,35 0,0183

T28-E3-42H1V E2 0,0241 open 1st 0,00 0 0,0015 0,35 0,0189

T29-E3-42H1V E2 0,0241 open 1st 0,00 0 0,0011 0,35 0,0167

T177-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,057 0,35 0,1000

T178-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,08 0,35 0,1231

T179-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,095 0,35 0,1367

T131-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,012 0,35 0,0434

T132-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,005 0,35 0,0278

T133-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,003 0,35 0,0221

T134-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,0015 0,35 0,0173

T180-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,0543 0,35 0,0882

T181-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0

open 2nd 0,00 0

0,0785 0,35 0,1089

T182-E3-11H1V E2 0,0882 0,092 0,35 0,1177

T146-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,04 0,35 0,0751

T147-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,03 0,35 0,0645

0,0325 0,0327

T36-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,00 0 0,007 0,35 0,0300

T37-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,007 0,35 0,0283

T38-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,00 0 0,005 0,35 0,0259

T39-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,005 0,35 0,0252

T40-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,003 0,35 0,0206

T41-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,002 0,35 0,0177

T42-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,0015 0,35 0,0154

T120-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 38 0,02 0,35 0,0703

T121-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 38 0,012 0,35 0,0552

T122-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 38 0,005 0,35 0,0368

T123-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 38 0,003 0,35 0,0290

T124-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 38 0,0015 0,35 0,0233

T135-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 38 0,02 0,35 0,0570

T136-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 38 0,012 0,35 0,0448

T137-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 38 0,005 0,35 0,0287

T138-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 38 0,003 0,35 0,0229

T139-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 38 0,0015 0,35 0,0178

T104-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,02 0,35 0,0504

T30-E3-11H1V E2 0,0882 20 2nd 0,00 0 0,012 0,35 0,0381

T31-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,00 0 0,012 0,35 0,0389

T32-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,012 0,35 0,0377

T33-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,00 0 0,009 0,35 0,0335

T34-E3-11H1V E2 0,0882 5 2nd 0,00 0 0,009 0,35

T35-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,009 0,35

(17)

T98-E3-11H1V T97-E3-11H1V

E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,02 0,35 0,0505

E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,012 0,35 0,0394

T43-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,04 38 0,009 0,35 0,0348

T44-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,009 0,35 0,0342

T45-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,04 38 0,007 0,35 0,0307

T46-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,007 0,35 0,0309

T47-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,04 38 0,005 0,35 0,0257

T48-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,005 0,35 0,0258

T49-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,003 0,35 0,0200

T50-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,002 0,35 0,0175

T51-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 38 0,0015 0,35 0,0154

T52-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,06 38 0,009 0,35 0,0347

T53-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 38 0,009 0,35 0,0347

T54-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,06 38 0,007 0,35 0,0311

T55-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 38 0,007 0,35 0,0310

T56-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,06 38 0,005 0,35 0,0262

T57-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 38 0,005 0,35 0,0264

T58-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 38 0,003 0,35 0,0215

T59-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 38 0,002 0,35 0,0186

T60-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 38 0,0015 0,35 0,0168

T96-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 38 0,02 0,35 0,0544

T95-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 38 0,012 0,35 0,0404

T61-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,09 38 0,009 0,35 0,0349

T62-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 38 0,009 0,35 0,0363

T63-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,09 38 0,007 0,35 0,0314

T64-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 38 0,007 0,35 0,0315

T65-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,09 38 0,005 0,35 0,0270

T66-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 38 0,005 0,35 0,0275

T67-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 38 0,003 0,35 0,0219

T68-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 38 0,0015 0,35 0,0175

T125-E3-17H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 38 0,02 0,35 0,0761

T126-E3-17H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 38 0,012 0,35 0,0602

T127-E3-17H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 38 0,005 0,35 0,0403

T128-E3-17H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 38 0,003 0,35 0,0327

T129-E3-17H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 38 0,0015 0,35 0,0268

T115-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 38 0,02 0,35 0,0622

T116-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 38 0,012 0,35 0,0487

T117-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 38 0,005 0,35 0,0297

T118-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 38 0,003 0,35 0,0252

T119-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 38 0,0015 0,35 0,0192

T94-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 38 0,02 0,35 0,0572

T93-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 38 0,012 0,35 0,0438

T69-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,15 38 0,009 0,35 0,0386

T70-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 38 0,009 0,35 0,0384

T71-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,15 38 0,005 0,35 0,0293

T72-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 38 0,005 0,35 0,0304

T73-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 38 0,003 0,35 0,0246

T74-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 38 0,0015 0,35 0,0192

T105-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,3 38 0,02 0,35 0,0804

T106-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,3 38 0,012 0,35 0,0616

T107-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,3 38 0,005 0,35 0,0422

T108-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,3 38 0,003 0,35 0,0341

T109-E3-42H1V E2 0,0241 open 2nd 0,3 38 0,0015 0,35 0,0282

T110-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,3 38 0,02 0,35 0,0668

T111-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,3 38 0,012 0,35 0,0509

T112-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,3 38 0,005 0,35 0,0353

T113-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,3 38 0,003 0,35 0,0304

T114-E3-17H1V E2 0,0566 open 2nd 0,3 38 0,0015 0,35 0,0248

T100-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,3 38 0,02 0,35 0,0605

T101-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,3 38 0,012 0,35 0,0480

T102-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,3 38 0,005 0,35 0,0317

T103-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,3 38 0,003 0,35 0,0269

T99-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,3 38 0,0015 0,35 0,0220

(18)

T162-E3-11H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 65 0,02 0,35 0,0727

T163-E3-11H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 65 0,012 0,35 0,0566

T164-E3-11H1V E2 0,0241 open 2nd 0,04 65 0,0015 0,35 0,0219

T165-E3-11H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 65 0,02 0,35 0,0814

T166-E3-11H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 65 0,012 0,35 0,0628

T167-E3-11H1V E2 0,0241 open 2nd 0,15 65 0,0015 0,35 0,0259

T168-E3-11H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 65 0,02 0,35 0,0582

T169-E3-11H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 65 0,012 0,35 0,0461

T170-E3-11H1V E2 0,0566 open 2nd 0,04 65 0,0015 0,35 0,0170

T171-E3-11H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 65 0,02 0,35 0,0676

T172-E3-11H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 65 0,012 0,35 0,0530

T173-E3-11H1V E2 0,0566 open 2nd 0,15 65 0,0015 0,35 0,0188

T157-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 65 0,02 0,35 0,0561

T158-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 65 0,012 0,35 0,0426

T75-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,04 65 0,009 0,35 0,0345

T76-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 65 0,009 0,35 0,0348

T77-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,04 65 0,005 0,35 0,0267

T78-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 65 0,005 0,35 0,0264

T79-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 65 0,003 0,35 0,0213

T80-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,04 65 0,0015 0,35 0,0161

T81-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,06 65 0,009 0,35 0,0368

T82-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 65 0,009 0,35 0,0362

T83-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,06 65 0,005 0,35 0,0272

T84-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 65 0,005 0,35 0,0276

T85-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 65 0,003 0,35 0,0226

T86-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,06 65 0,0015 0,35 0,0172

T87-E3-11H1V E2 0,0882 10 2nd 0,09 65 0,009 0,35 0,0388

T88-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 65 0,009 0,35 0,0389

T89-E3-11H1V E2 0,0882 0 2nd 0,09 65 0,005 0,35 0,0295

T90-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 65 0,005 0,35 0,0295

T91-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 65 0,003 0,35 0,0246

T92-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,09 65 0,0015 0,35 0,0179

T159-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 65 0,02 0,35 0,0624

T160-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 65 0,012 0,35 0,0481

T161-E3-11H1V E2 0,0882 open 2nd 0,15 65 0,0015 0,35 0,0164

Anche per la rampa tipo E2 le prove vengono effettuate allo stesso modo, ma, differenza della prima, la presenza della paratoia porta ad ottenere, a parità delle altre condizioni, profili liquidi differenti, dove comunque osservando il grafico dimensionale (fig. 5.13) si vede bene che i profili si discostano poco dal moto uniforme.

(19)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

0 50 100 150 200 250 300

x/hu h/hu

T175 T174 T176 T140 T141

T142 T143 T18 T19 T20

T21 T22 T23 T24 T25

T26 T27 T28 T29 T31

T37 T39 T40 T41 T42

T177 T178 T179 T144 T145

T130 T131 T132 T133 T134

fig. 5.13 profili liquidi adim sionalizzati test rampa E2

e, effettuate in assenza di boulders, T30-T31-T32

en

Va notato poi che la maggior dimensione del materiale e un infittimento della maglia del rilievo, permettono di ottenere un dettaglio superiore rispetto alle prime prove, soprattutto l’infittimento nella zona di imbocco. Osserviamo, ad esempio, le prov

(20)

fig. 5.14. confronto profilo liquido T30(D=20 mm)-T31(D=10 mm)-T32(open)

Si vede bene l’effetto, nel tratto iniziale, della presenza della paratoia, che dà ogo a profili via via più depressi man mano che la paratoia viene abbassata.

’osservazione del profilo liquido e del profilo longitudinale (fig 5.15) fornisce n maggior dettaglio :

lu L u

(21)

- -100

0 100 200

10400 11400 12400 13400 14400 15400

Longitudinal Length [mm]

h [mm]

liquid profileT32 liquid profile T30

200

-300

bed profile

nfronto profili liquido T30-T31-T32

Si nota che i tre profili, oltre a presentare un aspetto piuttosto regolare, coincidano fino al tratto finale, se non per la parte iniziale, messa in evidenza in fig 5.16, in cui si vede bene come l’effetto della depressione prodotta dalla paratoia influisca sul profilo liquido e sulla linea d’energia, e di come a partire dalla sezione 11500 i tre profili non divergano.

fig. 5.15. co

(22)

100 120 140 160 180 200 220

10400 10600 10800 11000 11200 11400 11600

h [mm]

liquid profileT32 liquid profile T30 bed profile

fig. 5.16. confronto profili liquido T30-T31-T32

a stessa cosa è facilmente osservabile, a titolo di esempio, nei test T38-T39, L

con Q=5l/s, in condizioni di macroscabrezza (fig. 5.17) :

(23)

fig. 5.17. confronto profilo liquido T38(D=0 mm)-T39(open)

I cui profili liquidi saranno (fig 5.18.)

150

10370 10390 10410 10430 104

160 170 180 190 200 210 220

50 10470

h [mm]

liquid profile T38

bed profile

fig. 5.18. confronto profili liquido T38-T39

In presenza di boulders abbiamo sempre una situazione simile (fig 5.19) :

(24)

fig. 5.19. confronto profilo liquido sez. 10.30 m T66(open) T65(D=0 mm)

fig. 5.20. confronto profilo liquido sez 16.40 m T65(D=0 mm)-T66(open)

Si vede bene che al il primo tratto iniziale, in cui il moto vario è accentuato

(25)

di moto uniforme. Al solito, esaminando i profili liquidi e di energia tracciati sulla base dei dati sperimentali rilevati, si ha (fig 5.21):

-400 -300 -200 -100 0 100 200 300

10370 11370 12370 1337 14370 15370 16370

th [mm]

h [mm] liquid profile T65

liquid profile T66

Longitudinal Leng

0

bed profile

fig. 5.21. confronto profili liquido T65-T66 -500

(26)

E sempre osservando il dettaglio del tratto iniziale (fig. 5.22):

170 175 180 185 190 195 200 205 210 215

10370 10390 10410 10430 10450 10470 10490

h [mm] liquid profile T65

liquid profile T66 bed profile

fig. 5.22. confronto profili liquido T65-T66

Si vede bene come anche in presenza di boulders (G=9%) le cose non cambino e il raggiungimento del moto uniforme si ha sempre in un tratto piuttosto breve di rampa.

(27)

Rampa E3

Test Bed

Kind of

boulders Discharge Channel width

Uniform depth

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

S Δ mm 1st-2nd Γ % Db mm Q mc/s w m hu m

T148-E45-11H1V E3 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,0075 0,35 0,0420

T149-E45-11H1V E3 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,017 0,35 0,0604

T150-E45-11H1V E3 0,0882 open 2nd 0,00 0 0,03 0,35 0,0788

T151-E45-11H1V E3 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,0075 0,35 0,0466

T152-E45-11H1V E3 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,017 0,35 0,0690

T153-E45-11H1V E3 0,0566 open 2nd 0,00 0 0,03 0,35 0,0866

T154-E45-11H1V E3 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,0075 0,35 0,0548

T155-E45-11H1V E3 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,017 0,35 0,0781

T156-E45-11H1V E3 0,0241 open 2nd 0,00 0 0,03 0,35 0,1029

Come nei precedenti casi (rampa E2 e E1) i test condotti con la rampa E3 hanno prodotto i medesimi risultati in termini di raggiungimento del moto uniforme, seppur la rampa sia più corta (4.5 m invece di 7.4m) e non presenti nessuna paratoia di regolazione all’imbocco. Osserviamo, ad esempio, il test T148:

fig. 5.23. test 148: S=8.8% Q=7.5 l/s, sez. 14.40 m.

(28)

fig. 5.24. test 148: S=8.8% Q=7.5 l/s, sez. 14.40 m.

-350,00 -300,00 -250,00 -200,00 -150,00 -100,00 -50,00 0,00

14400 14900 15400 15900 16400 16900

liquid profile total energy bed profile

(29)

Anche in questo caso si percepisce chiaramente come la superficie liquida mediamente parallela al fondo e come l’interazione tra la superficie liquida e il fondo sia direttamente responsabile dei disturbi e delle onde create sulla superficie libera stessa. Dal profilo liquido (fig. 5.26) possiamo notare sempre la buona parallelità tra fondo e superficie libera. Il confronto tra i profili liquidi su pendenze differenti ci permette di asserire come, all’aumentare della pendenza, la superficie liquida tenda ad essere più disturbata. Ad esempio sempre prendendo il test T148, il T151 e il test T154, realizzati tutti in presenza di una portata pari a 7.5 l/s e con le tre pendenze che caratterizzano tutti i test; 2.4%, 5.6% e 8.8%.

fig. 5.26. test T154 S=2.4% ;T151 S=5.6%; T148 S=8.8%

(30)

Il cui profili liquidi, messi a confronto, esaltano ancor più la differenza di comportamento tra le tre pendenze :

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

h [mm]

h T154 h T151 h T148

14400 14900 15400 15900 16400 16900

kc

fig. 5.27. test T154 S=2.4% ;T151 S=5.6%; T148 S=8.8%, altezze liquide rispetto al fondo

Già da osservazioni preliminari si può subito concludere che, generalmente, si raggiunge un profilo liquido che, a partire da una certa distanza, mantiene le stesse caratteristiche di altezza media e di dispersione intorno a questa. I profili liquidi, a parità di grandezze caratteristiche (G, S, E) tendono a disporsi secondo una configurazione che si mantiene, a partire da una certa distanza, parallela al fondo medio, perciò possiamo ritenere che detta configurazione sia

(31)

corrente la pendenza del canale e di utilizzare una altezza media per la zona

.

5.2 L’elaborazione dei dati sperimentali

5.2.1 L’elaborazione preliminare dei dati sperimentali : il Pre- processing

Raccolti i dati sperimentali nel modo visto nei precedenti paragrafi, l’elaborazione passa attraverso una fase definita di “pre-processing”. In questo modo si è voluto stabilire, in modo chiaro e univoco, una procedura standard per poter definire le caratteristiche della corrente:

Riportando il diagramma di $1.1 si possono distinguere le seguenti fasi di lavorazione dei dati sperimentali:

dove si ritiene si sia verificata questa configurazione, senza incorrere ad eccessive approssimazioni.

Top

effettivo Filtrazione

attraverso i Wall friction factor correction

Predisposizione

modello del rip-rap rip-rap

Pre-processing

grezzo

Elaborazione dato grezzo

Raccolta dato Spessore

equivalente

Top-0.2*d65

Top-0.263*d65

Formula Stephenson

Formula Abt

Formula Einstein Distanza inizio

moto uniforme

(32)

Tralasciando le prime due fasi di predisposizione del modello e di raccolta del dato descritte precedentemente si ha :

1) Una fase in cui viene definita la sezione dalla quale viene considerato il

2)

altezze

3)

dato le cui caratteristiche sono uniformi e meglio gestibili in fase di elaborazione. Di seguito sono descritti tutte le procedure costituenti il pre-processing.

5.2.1.1 La distanza di moto uniforme

Come visto nei paragrafi dedicati all’acquisizione dei dati, il moto uniforme è preceduto da un tratto di moto vario, enfatizzato dalla presenza della paratoia, le cui caratteristiche di scorrimento (pendenza della linea d’energia, altezza liquida) non possono essere utilizzate ai fini dello studio del moto uniforme. Si deve, perciò, stabilire una distanza dall’imbocco della rampa

moto uniforme;

Il posizionamento del piano ET, cioè del piano di riferimento delle

;

Il calcolo della portata attraverso il letto della rampa;

4) La correzione dei dati che risento della presenza delle pareti del canale o

“wall friction factor correction”.

Si arriva, così, ad ottenere un

(33)

rampa in cui scorre il moto vario è maggiore e una media sull’intera rampa

i profili liquidi la lunghezza del moto ario e soprattutto non potendo operare un confronto nei test dove non è stata uti

cercat so la media mobile del profilo liquido.

Si è valutata, così, la sezione a partire dalla quale la media delle altezze liqu

porterebbe ad un errore maggiore rispetto alle rampe più lunghe. Non riuscendo a stabilire con esattezza su

v

lizzata la paratoia (si vedano i test effettuati con le rampe E1 e E3) si è o di ricorrere ad una stima attraver

ide dall’ascissa in considerazione in poi, si mantengono costanti.

fig. 5.28 media mobile

Prendendo, ad esempio, i test effettuati con la rampa E3 con pendenza S=8.8%

(fig. 5.29), in assenza e in presenza di boulders, si scorge generalmente un tratto iniziale in cui l’altezza media tende ad aumentare fino ad arrivare ad una sezione in cui questa si mantiene costante (generalmente a partire dalla sezione 10.60 m, cioè a circa 30-40 cm dall’imbocco della rampa). Prendiamo ad esempio il test T74 :

(34)

32,00 34,00 36,00 38,00 40,00

average h [mm]

T38 T36 T37 T33 T34 T39 T31 T30 T32 T35 T48 T46 T45 T46 T43 T47

T89 T87 T88 T69 T70 T71 T72 T73 T74

12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00 28,00 30,00

10360 10860 11360 11860 12360 12860

length [mm]

fig. 5.29. profilo longitudinale della altezza in media mobile, rampa E3 S=8.8%

Il valore dell’altezza media a partire dalla sezione 10.53 m sarà, come illustrato in fig. 5.30, la media dei valori delle altezze liquide locali misurate a partire dalla sezione stessa fino alla fine del canale. Si vede come nelle prove effettuate in presenza della paratoia (fig. 5.30) questo fenomeno sia più

(35)

36,00 38,00 40,00

10360 10860 11360 11860 12360 12860

length [mm]

average h [mm]

T69 T70

inzio moto uniforme

fig. 5.30. profilo longitudinale della altezza in media mobile, rampa E3 S=8.8%, T69-T70 Q=9 l/s

20,00

22,00 average h [mm]

T80

T74

16,00 18,00

10360 10860 11360 11860 12360 12860

length [mm]

fig. 5.31. profilo longitudinale della altezza in media mobile, rampa E3 S=8.8%, T74-T80