Sbarramenti (tracimabili) che determinano un rigurgito contenuto nel corso d’acqua

Invasi Artificiali

1

Dighe vs. Traverse

2

Traverse Fluviali

Sbarramenti (tracimabili) che determinano un rigurgito contenuto nel corso d’acqua

Traversa di Mazzè (Ivrea)

Sbarramenti per la laminazione delle piene

Sbarramenti di qualsiasi tipo aventi come compito principale l’invaso dell’acqua per attenuazione delle portate di piena a valle (laminazione), che abbiano luci a scarico libere o luci regolabili

Invaso di laminazione sul fiume Panaro

5

DIGA

6

Classificazione degli sbarramenti

Dighe di Calcestruzzo

In base alla morfologia ed al comportamento statico si distinguono in:

a) a gravità

1.  Ordinarie (“a gravità massicce”): asse planimetrico o a debole curvatura, sezioni orizzontali piene divise in conci

2.  Alleggerite: successione di elementi indipendenti (speroni), pieni o cavi, a reciproco contatto lungo il paramento di monte e con superfici laterali distanziate nel tratto intermedio

b) a volta

2.  Ad arco-gravità: concorrono alla resistenza sia l’effetto di curvatura che quello di mensola

3.  A cupola: si ha reattività elastica assimilabile a quella di lastra a doppia curvatura

sezioni orizzontali arcuate e impostate contro roccia, direttamente o tramite una

struttura di ripartizione (pulvino)

8

9

Dighe di materiali sciolti

Costituite da rilevati formati con materiali litici sciolti micro e/o macroclastici (terre o pietrame). Si distinguono strutture:

1.  Di terra omogenea: costituite totalmente di terre di permeabilità tale da garantire da sola la tenuta (solo strutture di altezza inferiore a 30 m)

2.  Di terra e/o pietrame con struttura di tenuta interna: costituite di materiali naturali permeabili, e di un nucleo interno di bassa permeabilità

3.  Di terra e/o pietrame con struttura di tenuta esterna: costituite di materiali permeabili e di un dispositivo di tenuta a monte (manto) in materiale impermeabile

10

Dighe di materiali sciolti

Corso di Protezione Idraulica del Territorio ed Infrastrutture Idrauliche Dighe e Traverse

Sbarramenti di tipo misto o vario

Tutte le strutture di sbarramento diverse da quelle precedentemente definite

Traverse fluviali

Sbarramenti che determinano un rigurgito contenuto nel corso d’acqua.

Costituiti in parte da strutture di calcestruzzo e in parte di materiali sciolti

Sbarramenti per la laminazione delle piene

15

Sbarramenti di tipo misto

Costituiti in parte da strutture di calcestruzzo e in parte di materiali sciolti

Diga dell’Ingagna (Netro, Biella)

Sbarramenti per la laminazione delle piene

Sbarramenti di qualsiasi tipo aventi come compito principale l’invaso dell’acqua per attenuazione delle portate di piena a valle (laminazione), che abbiano luci a scarico libere o luci regolabili

Invaso di laminazione sul fiume Panaro

Traverse Fluviali

Sbarramenti (tracimabili) che determinano un rigurgito contenuto nel corso d’acqua

Traversa di Mazzè (Ivrea)

Elementi funzionali di dighe e traverse

Anche in funzione della responsabilità della vigilanza

Sbarramenti: Definizioni

20

originaria intersezione tra

paramento di monte e piano di campagna

Volume di invaso (ai sensi Legge 584/94)

Grandi Dighe

Sono le opere di sbarramento di altezza maggiore di 15 m o che determinino un volume d’invaso superiore a 1.000.000 m

^(CIRC.

Min.LL.PP. 19 aprile 1995, n. us/482)

• (Vigilanza della Direzione Generale Dighe –

)

Piccole Dighe

Sono le dighe di caratteristiche inferiore alle precedenti, a servizio di grandi derivazioni d’acqua

(

Vigilanza delle Direzioni alle Infrastrutture delle Regioni)

• Altezza della diga

Differenza tra la quota del piano di coronamento e quella del punto più depresso dei paramenti

• Altezza della diga (prima del 1994)

Dislivello tra la quota del piano di coronamento (esclusi parapetti ed eventuali muri frangionde) e quella del punto più basso della superficie di fondazione (escluse eventuali sottostrutture di tenuta)

• Quota di massimo invaso

Quota massima a cui può giungere il livello dell’acqua dell’invaso durante il più gravoso evento di piena previsto in progetto, escluso la sopraelevazione del moto

ondoso

•  Volume totale di invaso (prima del 1994)

Capacità del serbatoio compresa tra quota di massimo invaso e la quota più depressa del paramento di monte

•  Volume utile di regolazione

Volume compreso tra la quota massima di regolazione e la quota minima del livello d’acqua alla quale può essere derivata, per l’utilizzazione prevista, l’acqua invasata.

•  Volume di laminazione

Volume compreso tra la quota di massimo invaso e la quota massima di regolazione, ovvero, per i serbatoi specifici per la laminazione delle piene, tra la quota di massimo invaso e la quota della soglia inferiore dei dispositivi di scarico.

•  Volume morto

Volume tra la quota più depressa del paramento di monte e la minore tra la quota dell’imbocco dell’opera di presa e quella dello scarico di fondo.

22

•  Quota massima di regolazione

Quota del livello dellacqua a cui inizia automaticamente lo sfioro dagli appositi dispositivi

•  Altezza di massima ritenuta

Dislivello tra la quota di massimo invaso e quella del punto più depresso dell’alveo naturale in corrispondenza del paramento di monte.

•  Franco

Dislivello tra quota del piano di coronamento e quota di massimo invaso

•  Franco netto

Dislivello tra la quota del piano di coronamento e la somma di quota di massimo invaso e semiampiezza della massima onda prevedibile nel serbatoio.

•  Volume di invaso

Capacità del serbatoio compreso tra la quota massima di regolazione e la quota del punto più depresso del paramento di monte

23

Ai fini della determinazione del Franco netto FN la Normativa, in mancanza di più precise informazioni, assegna il valore della semiampiezza in base a F , lunghezza massima del fetch, in km, a fronte della diga, e V, massima delle velocità medie del vento, in km per ora.

24

Normativa relativa al franco FN

Per le dighe murarie il franco netto FN non deve essere < di 1.0 m.

Per le dighe in materiali sciolti il FN non deve essere inferiore a valori compresi tra 1.5 e 3.5 m a seconda dell’altezza della diga .

Le indicazioni della normativa italiana (DPCM 26.06.2014)

C.1 – Portata di progetto e dispositivi di scarico

Gli scarichi di superficie della diga dovranno essere dimensionati in modo tale che il FN non sia inferiore a 1.0 m per le dighe di calcestruzzo e ai valori sotto riportati per le dighe di materiali sciolti (interpolazione per i valori intermedi).

Ai valori sotto indicati sono da aggiungere, per le dighe di materiali sciolti, i previsti abbassamenti del coronamento derivanti dai cedimenti del terreno e del rilevato, nonché quelli derivanti dalle azioni sismiche, da calcolarsi con adeguati modelli (non inferiori a 0.5 cm per metro di altezza della diga).

D.M. 1982 (nero) – DPCM 26.06.2014 (rosso)

25

Altezza della diga: fino a (m) 15 90 o più

Franco netto (m) 1.5 3.5

Altezza della diga: fino a

(m)

15 30 45 60 75 90 o più

Franco netto

(m) < 1.5 2.5 3.2 3.6 (2.7) 3.9 4.0 (3.5)

Abbreviazioni

Quota di massimo invaso QMI

Quota di massima regolazione QMR Franco F (Freeboard)

Franco netto FN (Net Freeboard)

26

Elementi di un serbatoio

27

Diga di Occhito (Fortore)

28

Dissipazione del carico

29

Diga dell’Ingagna (Netro, Biella)

30

Diga della Ravasanella (Biella) ³¹

Dighe tracimabili

Dighe in terra e pietrame

32

Organi di scarico

Scarichi di superficie

•  Anche detti scaricatori di piena, effettuano l’evacuazione della portata affluente al serbatoio quando questo ha raggiunto la quota di massima regolazione.

•  La capacità di deflusso deve garantire che in nessuna circostanza possa essere superato il livello di massimo invaso.

•  Questi scarichi possono essere liberi o regolati da organi mobili quali paratoie.

34

Es: Dighe tracimabili

Dighe in terra e pietrame

35

Portata di progetto e Opere di scarico

Per le dighe di calcestruzzo lo scarico di superficie può essere composto da soglie libere o presidiate da paratoie. Per le dighe di materiali sciolti, lo scarico di superficie deve essere composto da soglie libere o in parte con paratoie; le soglie libere dovranno esitare alla QMI almeno il 50% della portata di progetto, tenendo conto dell’effetto di laminazione.

In caso di soglie con paratoie dovrà essere considerata l’ipotesi del mancato funzionamento di almeno il 50% delle paratoie nel caso di dighe di materiali sciolti, e di almeno il 20% delle paratoie nel caso di dighe di calcestruzzo, verificando che in tale condizione il FN sia ≥ 1/3 dei valori indicati. Il calcolo può considerare il contributo della portata che effluisce sopra le paratoie chiuse, se queste sono tracimabili.

La conformazione dello scarico di superficie deve essere tale da assicurare il transito di eventuali corpi galleggianti tra la vena liquida e le sovrastrutture (passerelle, paratoie sollevate, ecc). Per scarichi soggetti ad ingolfamento (calici) la quota critica dovrà essere maggiore di almeno 1.0 m alla QMI

36

Dighe in terra e pietrame

37

Implicano un carico di progetto hd

Dighe in terra e pietrame

38

Il calcolo delle portate esitate - Deflusso a stramazzo -

2

Sfioratore a calice

40

41

Saturazione dello sfioratore a calice

•  Scarichi intermedi

Detti anche di mezzofondo, sono presenti nei serbatoi di grande altezza. La loro presenza è giustificata dal fatto che il maggiore volume di invaso è concentrato alle quote superiori, e le valvole presentano maggiore pericolo di disfunzioni con l’aumentare dell’altezza d’acqua sovrastante e quindi delle velocità di efflusso.

•  Scarichi di fondo

•  Scarichi di esaurimento

Scarichi di vuotatura

42

43

44

Il calcolo delle portate esitate - Deflusso sotto battente -

2

Luci%circolari%regolate%da%saracinesca%

C c =0.61

C

= coeff efflusso che regola il deflusso della portata di progetto Q

A=area della luce

X= carico relativo

C.1 – Portata di progetto e dispositivi di scarico

I serbatoi dovranno essere provvisti di scarico di fondo e di esaurimento. Di norma per sbarramenti alti più di 50 m o che invasino più di 50 milioni di m

, è da prevedersi uno scarico di mezzofondo. Questo deve essere dimensionato per scaricare, con invaso alla quota massima di regolazione, una portata almeno pari alla metà della portata dello scarico di fondo.

Gli scarichi a battente, nel loro insieme con esclusione dello scarico di esaurimento, devono rendere possibile la vuotatura del 75% del volume d’invaso del serbatoio a partire dalla quota massima di regolazione, in un periodo di 3 giorni se la capacità del serbatoio è inferiore o uguale a 50 milioni di m

, ovvero in 8 giorni se la capacità del serbatoio è uguale o superiore a 200 milioni di m

; per i valori intermedi si procederà per interpolazione.

Gli scarichi in pressione richiedono due organi di intercettazione in serie.

A meno che non sia altrimenti giustificato, il corretto funzionamento dei dispositivi di scarico e dei relativi organi di dissipazione di energia alla restituzione di valle dovrà essere verificato con prove su modello fisico.

In relazione a prevedibili fenomeni di interrimento del serbatoio, gli scarichi di fondo,

in particolare gli imbocchi, devono essere opportunamente progettati per garantire

la funzionalità durante tutta la vita utile della diga. Gli scarichi devono essere

verificati nei confronti delle azioni sismiche, secondo quanto specificato ….

Il calcolo delle portate esitate

2

•  Scarico di superficie

– Soglia libera

– Soglia regolata da paratoia a ventola

•  Scarico di alleggerimento

– Luce regolata da paratoia piana – Luce regolata da paratoia a settore

•  Scarico di mezzofondo

– Tubazione / galleria intercettata da

•  Scarico di fondo

– Tubazione / galleria intercettata da

A cosa serve la curva dei volumi d’invaso?

48

A cosa serve la curva delle superfici?

49

Tempi di svuotamento dei serbatoi

51

0"

0.2"

0.4"

0.6"

0.8"

1"

1.2"

1.4"

0" 24" 48" 72" 96" 120" 144" 168" 192" 216" 240" 264" 288" 312" 336" 360" 384" 408"

agaro" agrasina" alpe"cavalli" alpe"larecchio" busin"inferiore" Campliccioli"

Camposecco" Ceppo"Morelli" Devero"codelago" Gurzia" Lago"cingino" Lago"d'avino"

Morasco" Quarazza" Rochemolles" S.Damiano" Sabbione" ValToggia"

Vannino" Roccasparvera" Melezet"

Bacchi – Obert

•  svuotamento statico del bacino nel caso di efflusso a stramazzo:

52

Scaricatori delle Grandi Dighe Italiane numero

Soglia libera 251

Soglia libera + altro 67

Piana 29

Piana + altro 7

Ventola 40

Ventola + altro 6

Settore 29

Settore + altro 13

Sifone 4

Piana-ventola 9

Calice 22

Calice + altro 1

Settore-ventola 11

Chanoine 1

Non codificato 63

Totale 553

53

54

55

Corso di Protezione Idraulica del Territorio ed Infrastrutture Idrauliche Dighe e Traverse

ORGANI ACCESSORI

56

57

OPERA DI PRESA

58

LAGO DI CANTERNO (FR)

59

Per utilizzo idroelettrico: Opera di presa coincidente con scarico di fondo

SCARICHI DI SUPERFICIE CON ORGANI MOBILI

TIPOLOGIA CONSIDERATA

FUNZIONAMENTO A STRAMAZZO (es.: PARATOIE A VENTOLA) FUNZIONAMENTO

A BATTENTE (es.: PARATOIE PIANE,

SETTORI)

COMPOSTE

SCARICHI DI SUPERFICIE CON ORGANI MOBILI

SCHEMA DI PARATOIA A SETTORE

61

SCARICHI DI SUPERFICIE CON ORGANI MOBILI

PARATOIE A VENTOLA TRACIMABILI - Diga di Devero-Codelago (VB) -

larghezza: 8,50m ciascuna; altezza: 2,10m;

Portata massima evacuabile: 210 m³/s ₆₂

Corso di Protezione Idraulica del Territorio ed Infrastrutture Idrauliche Dighe e Traverse

63

Scarico di superficie laterale, parzialmente presidiato da paratoie

Place-Moulin

64

Scarico di superficie laterale, parzialmente presidiato da paratoie Place-Moulin

65

Nanairo Dam, Japan

Eildon Dam, Australia

Paratoie Piane a sollevamento verticale

66

67

68

69

70

Sbarramenti: Definizioni

71

72