Capitolo 1 - Risorse idriche - M. Leopardi - Costruzioni Idrauliche - Università de L'Aquila

Costruzioni Idrauliche Utilizzo idropotabile 1

Capitolo 1

UTILIZZO IDROPOTABILE

Prima di esaminare in dettaglio le problematiche connesse alla progettazione e realizzazione di un

acquedotto è norma eseguire uno studio preliminare teso alla valutazione della fattibilità dell’opera

sotto il punto di vista tecnico ed economico.

1. Stabilire la Durata tecnico-economica dell’acquedotto intesa quale periodo di

Efficienza che risponde pienamente alle sue funzioni

Sufficienza che vale a soddisfare il fabbisogno

2. Valutazione dei consumi e delle relative portate necessarie per soddisfare le utenze

Stima della popolazione per la durata tecnico-economica dell’opera

Attribuzione di una dotazione idrica pro-capite

Valutazione della portata dell’acquedotto

3. Verifica della sufficienza della risorsa idrica disponibile ed eventuale reperimento di ulteriori

fonti di alimentazione

Risorse idriche naturali

4. Dimensionamento delle opere di prelievo, trasporto, distribuzione ed accumulo sotto il punto di

vista della

Efficienza

Durata tecnico-economica

Sufficienza

Nella seguente Tabella I vengono indicate le durate tecnico-economiche di alcune opere di traspor-

to Tabella I

TIPOLOGIA ANNI

Canali e gallerie 80 ÷ 100

Tubazioni metalliche 30 ÷ 50

Tubazioni lapidee 20 ÷ 30

Tubazioni plastiche 15 ÷ 25

Gruppi elettropompe 15 ÷ 25

Costruzioni Idrauliche 2

1.1. RISORSE IDRICHE NATURALI

Le fonti di approvvigionamento sono costituite dall’acque sotterranee o falde e dall’acque superfi-

ciali, corsi d'acqua e laghi. Le prime due fonti di approvvigionamento, in genere, forniscono acqua

che allo stato naturale risulta idonea alle utilizzazioni. Le acque superficiali necessitano a volte,

prima di essere ammesse all'uso, di trattamenti correttivi dei caratteri naturali, in ogni caso neces-

sari per l'uso potabile della risorsa.

La circolazione dell’acqua nel sottosuolo può essere limitata nel moto orizzontale da alterazioni

della permeabilità mentre, in senso verticale, è condizionata dalla presenza di una superficie di

fondo impermeabile o dalla progressiva riduzione della permeabilità.

Tra la superficie del terreno e la superficie di fondo l’acqua meteorica attraversa, per percolazione,

vari strati suddivisibili in due Regioni:

• di dispersione , generalmente terreno agricolo, soggetta ad evaporazione ed assorbimento da

parte dell’apparato radicale dei vegetali (traspirazione);

• di acqua fissa , non soggetta ad azioni disperdenti .

Con riferimento alla Figura 11 è possibile

descrivere in maniera sintetica alcune si-

tuazioni particolari del sottosuolo (ubicazio-

ne della strato impermeabile di sostegno

della falda, sovrapposizioni di strati imper-

meabili a strati permeabili, affioramenti,

ecc.) dalle quali vengono generate scaturi-

gini e risalienze dell’acqua . Quando la fal-

da scorre attraverso uno strato poroso non

saturo sostenuto da uno strato impermea-

bile si ha una falda libera superficiale o

freatica ; quando lo strato permeabile è

contenuto tra due strati impermeabili pos-

sono verificarsi due casi : se la zona per-

meabile non è satura la falda è libera e pro-

fonda mentre, se la zona permeabile è sa-

tura e soggetta a pressione tale che i livelli

piezometrici siano al disopra della superfi-

cie di fondo della falda superiore, si ha

falda in pressione o falda artesiana.

Figura 1. Schemi di falde libere ed artesiane

Quando le acque di falda raggiungono la superficie del suolo danno luogo a scaturigini naturali

dette sorgenti che, rispetto a situazioni topografiche e geologiche possono essere classificate in :

sorgenti di fondo (Figura 2) : originate dall’affioramento dello strato impermeabile che costituisce

la superficie di fondo :

da detrito : la superfice di fondo, impermeabile, è ricoperta da un ammasso detritico (cono di

deiezione, morena, materiali di frana) che è sede della falda la quale affiora, a valle, al piede del

detrito;

monoclinale o fluviale : la superficie di fondo che presenta una direzione costante e pendenza

1 Ridisegnate dal Volume : Corso di Costruzioni Idrauliche 1° . Prof.Ing. Filippo Arredi .

1966 La Goliardica _Roma


uniforme (monoclinale), affiora su un pendio ;

Sinclinale o lacuale : lo strato impermeabile presenta una concavità verso l’alto (sinclinale)

affiorante su un pendio;

Figura 2. Sorgenti di fondo

sorgenti di affioramento o emersione (Figura 3) : il terreno taglia localmente, per incisione, la

superficie della falda generando le sorgenti di pendio ovvero per depressione; in questo caso pos-

sono presentarsi due scaturigini sui versanti opposti con l’affioramento di sorgenti di valle ;

Figura 3. Sorgenti di affioramento

sorgenti di drenaggio (Figura 4) : sono conseguenti

all’esistenza, all’interno di un ammasso permeabile, di fessu-

razioni che costituiscono un sistema di circolazione dell’acqua

di tipo vascolare. Sono tipiche di mezzi fratturati e nelle zone

carsiche .

Figura 4. Sorgenti di drenaggio

sorgenti di sfioramento :

(Figura 5) sono generate

dall’affioramento di uno strato

impermeabile sub-verticale,

generalmente non di sostegno

della falda

Figura 5. Sorgenti di sfioramento


sorgenti artesiane (Figura 6) :sono alimentate da falde in pressione in presenza di fratture dello

strato impermeabile o di faglia con rigetto dello stato superficiale.

Figura 6. Sorgenti artesiane

1.2. OPERE DI PRESA DA SORGENTI

Le acque di sorgente hanno costituito e costituiscono tuttora, specialmente in Italia, la fon-

te preferita di alimentazione degli acquedotti destinati all'uso potabile. Le opere di presa delle

acque sotterranee sgorganti naturalmente alla superficie del suolo rispondono, pertanto, prevalen-

temente a criteri di progettazione e di realizzazione intesi, oltre che a realizzare senza disper-

sioni la totale captazione della portata della sorgente, a conservare le qualità proprie chimi-

che e batteriologice delle acque, nonchè i loro caratteri organolettici favorevoli alla utilizzazione

potabile ed a preservare le acque stesse da ogni contatto con l'ambiente esterno.

Le forme costruttive delle opere di presa dipendono dalla morfometria del terreno e dalla si-

tuazione geologica che determina lo sbocco in superficie. Le acque devono essere captate nel punto

o nei punti nei quali la condizione geologica ne determina lo sgorgo, e non nei detriti ove le

acque stesse si infiltrano dopo lo sgorgo in sede geologica. Pertanto questa sede deve essere

raggiunta rimuovendo, con scavi a cielo aperto, le formazioni di ricoprimento ovvero traversan-

dole con scavi in trincea o in galleria realizzando cunicoli murari (Figura 7).

Figura 7


Inoltre devono essere predisposti provvedimenti intesi ad evitare che l'opera di captazione pos-

sa, nel tempo, essere aggirata con conseguente perdita parziale o totale dell'acqua da utilizza-

re ed eventualmente con rischio di compromettere la stabilità delle opere murarie della presa.

L’opera di presa per l'uso potabile viene preclusa, con pareti vetrate, al contatto del personale

addetto a sorveglianza e manovra, così da impedire l'inquinamento dell'acqua.

Le opere di captazione sono realizzate secondo schemi abbastanza semplici. La molteplicità

delle possibili condizioni, sia morfologiche che geologiche, danno luogo a tipologie costruttive

alquanto diverse. Tuttavia possono individuarsi alcune condizioni fondamentali nel rispetto del-

le quali le opere sono state tradizionalmente concepite e realizzate.

Queste condizioni vengono fissate da una soglia muraria, fondata nelle strato impermeabile e

spinta a profondità sufficiente per evitare sifonamento dell'opera; dinnanzi ad essa si svi-

luppa l'edificio contenente tutti i dispositivi occorrenti per la raccolta delle acque, sedimen-

tazione, sfioro dei superi, intercettazione, misura, ecc. (Figure 8 e 9).

Figura 8. Opera di presa da sorgente


Figura 9. Particolari costruttivi

Più complesse sono le opere di captazione di sorgenti di drenaggio e di affioramento.

In entrambi i casi è usuale risalire, con trincee o gallerie, le direttrici con maggiori deflussi

penetrando, più o meno profondamente secondo i casi, nella formazione alimentante la sorgen-

te.

I cunicoli di maggiori dimensioni possono avere un canale di raccolta e convogliamento delle

acque, con livello al di sotto degli sgorghi. Il canale confluisce in una vasca di raccolta e da

questa nella vasca di presa. L'edificio di presa assume configurazioni dettate da situazioni spe-

cifiche e, pertanto, sono possibili numerose soluzioni pratiche .

Figura 10


1.3. OPERE DI EMUNGIMENTO DA FALDE

Il prelievo diretto da falde, entro un campo di profondità dal piano di campagna molto va-

rio, avviene a mezzo di pozzi. Questi, generalmente, possono essere di due tipi :

praticabili : scavati

tubolari: trivellati.

I primi, generalmente di forma circolare, hanno diametro superiore al metro e possono essere sca-

vati a mano o con mezzi meccanici forniti di utensili di rottura del terreno e recupero del marino

(draghe o escavatrici elicoidali); salvo realizzazioni eccezionali, si spingono fino a profondità li-

mitate, cosicchè attingono prevalentemente alla prima falda freatica (Figura 11 a); gli altri posso-

no spingersi fino a profondità anche dell'ordine della centinaia di metri, fino a falde artesia-

ne profonde (Figura 11 b).

Figura 11. Pozzi in falda freatica ed in falda artesiana

I pozzi comuni hanno tradizione antichissima ed hanno rappre-

sentato l'unico sistema affidabile di approvvigionamento idrico.

In genere hanno sezione circolare rivestita in muratura di

mattoni e malta cementizia; il diametro della sezione libera

viene fissato da ragioni esecutive e in base alle istallazioni da

fare nel pozzo: varia da un minimo di 1,20 m a 5-6 m.

Lo scavo, eseguito originariamente esclusivamente a mano,

in tempi più recenti si effettua con mezzi meccanici di rottura ed

estrazione (benne mordenti, ecc.) e, a seconda dei terreni at-

traversati, deve essere seguito immediatamente, tratto per trat-

to, dal rivestimento, ovvero può essere rivestito dopo rag-

giunta la totale profondità.

Eccezionale fu la realizzazione del pozzo

di San Patrizio in Orvieto2. In origine

pozzo della Rocca fu fatto costruire da

Clemente VII nel 1528 su progetto di

Antonio da Sangallo il Giovane. La co-

struzione è profonda 60 m e larga 13 m .

Esternamente alla canna centrale girano

sovrapposte due cordonate a chiocciola

di 248 scalini, una per la discesa e l’altra

per la salita, utilizzate per gli animali da

soma.

2 Pozzo di San Patrizio deriva dalla tradizione popolare che indica una caverna sita sull’isolotto del lago Derg (Irlanda) che immetteva agli Inferi e che Gesù Cristo mostrò a San Patrizio. Chiunque vi avesse soggiornato un’intera giornata, notte compresa, avrebbe ottenuto il perdono dei peccati.

a b


Pozzi di pari profondità sono stati realizzati negli anni 50-60 nel Salento, in uno di essi si è

raggiunta la profondità di 56 m emungendo fino 150 l/s con elettropompa istallata in una vasta

camera alla base del pozzo.

Il rivestimento del pozzo viene proseguito al di sotto del livello di falda prosciugando lo scavo con

opportune elettropompe (aggottamento) . Il lavoro può presentare difficoltà se le pareti dello

scavo non si mantengono stabili sotto l'azione dell'acqua richiamata nel pozzo, come accade

in terreni fini sciolti.

Il problema viene risolto con la posa in opera di un rivestimento “auto-affondante” o “procedi-

mento indiano" .

Quando lo scavo raggiunge il livello di falda, si colloca sul fondo un primo anello di rivestimento,

di diametro esterno leggermente inferiore a quello dello

scavo superiore, o dell'eventuale rivestimento già esegui-

to, e munito inferiormente di un tagliente di ferro, o,

più recentemente di calcestruzzo armato (Figura 12). Su

questo primo anello si esegue, o con continuità, o per

successivi anelli di calcestruzzo leggermente armato

sigillati fra loro, la colonna del rivestimento, il cui af-

fondamento, facilitato dalla estrazione meccanica di

materiale dal fondo del pozzo, avviene per effetto del pe-

so proprio. La discesa può essere facilitata dalla iniezione

di acqua o di miscele lubrificanti (acqua e bentonite) fra

scavo e rivestimento autoaffondante.

Figura 12

L'estrazione dell'acqua dai pozzi praticabili comporta varie modalità di istallazione dei rela-

tivi macchinari. Generalmente i gruppi elettropompe vengono posti su un solaio o in una nicchia

realizzati nella canna del pozzo a conveniente altezza (Figura 13). Nel caso in cui vengono adotta-

ti gruppi con pompa sommersa e motore in superficie questo viene posizionalo alla quota del

piano di campagna con i necessari accorgimenti qualora la linea d'asse risultasse piuttosto lunga

(Figura 14) . Attualmente trovano sempre maggior impiego gruppi elettropompe sommersi (Figura

15).

Figura 13 Figura 14 Figura 15


Un particolare dispositivo di emungimento al quale si

prestano i pozzi a scavo interamente rivestiti è stato

adottato negli impianti di prelievo dalla falda a Milano.

Vengono infissi un certo numero di tubazioni metalliche

orizzontali, a parete forata, disposti a raggiera e adden-

trantesi per qualche decina di metri nella formazione ac-

quifera. Le acque fluenti al pozzo centrale, che diviene

camera di raccolta, vengono sollevate con macchine

sommerse (Figura 16).

Ne risulta un'opera di presa che interessa una grande

estensione della falda, col vantaggio, a parità di portata

emunta, di piccole velocità ed abbassamenti più limitati

dei livelli.

La realizzazione dei pozzi comuni è oggigiorno limitata a

particolari situazioni (ad es. lo schema a raggiera) mentre

sono sempre più diffusioni i pozzi tubolari realizzati con

trivellazione. Comunemente, con diametri ∅300÷350 mm

per arrivare fino a diametri ∅ > 600 mm.

Figura 16 – Schema di pozzo a raggiera

I pozzi tubolari vengono realizzati per percussione, utilizzando una

sonda a percussione costituita da un pesante cilindro cavo di acciaio

; questo viene lasciato cadere dall'alto di un treppiede e , dopo la

caduta ed il relativo recupero, si realizza lo scavo di alcuni centime-

tri.

Con il sistema a rotazione, indicato soprattutto per terreni rocciosi,

la perforazione viene effettuata con un carotiere fornito , in punta, di

una corona dentata costituita da punte metalliche ad alta resistenza,

generalmente al Vanadio. Le profondità raggiungibili con tale siste-

ma sono elevate, 200÷300 m (Figura 17).

Carotiere Scalpello a percussione

Anche nella perforazione a rotazione vengono utilizzate miscele lubrificanti acqua-bentonite pom-

pate, attraverso le aste di perforazione, fino alla testa rotante; i detriti prodotti dallo scalpello misti


alla miscela vengono spinti verso l’alto attraverso lo spazio anulare tra la parete dello scavo e le

aste. La spinta idrostatica della colonna di fango e la coesione sostiene la parete dello scavo fino

all’introduzione della tubazione di rivestimento (camicia del pozzo).

A questo metodo, detto diretto, si contrappone quello inverso (Figura 18). I questo la circolazione

del fango alimenta direttamente lo spazio anulare. Il fango con i detriti viene aspirato, con una

pompa, attraverso le aste di perforazione.

La differenza di utilizzo dei due metodi è conseguente alle dimensioni del pozzo: il metodo diretto è

maggiormente utilizzato per pozzi di diametro ∅ <600 mm; per diametri maggiori il metodo inver-

so consente velocità sufficienti per assicurare il trasporto del cutting scavato. Infatti le velocità a-

scensionali all’interno delle aste possono raggiungere valori di circa 1 m/s sufficiente per trasporta-

re detriti anche grossolani.

Figura 18 . Schemi di perforazione diretta ed inversa

Dopo lo scavo il foro viene rivestito con tubazioni di acciaio saldate o trafilate e forate3, nel tratto

più basso , per consentire il drenaggio dell'acqua ed il conseguente sollevamento.

Nei pozzi per acqua potabile, oltre la chiusura superiore del pozzo, dopo la posa in opera del rive-

stimento esterno, generalmente in acciaio, si cala nel pozzo una camicia costituita da tubi di PVC,

successivamente si satura l’intercapedine con malta cementizia. (Part.A – Figura 19).

Nei pozzi trivellati vengono, ormai, sistematicamente istallati gruppi elettropompe di costruzio-

ne particolarmente compatta aventi ingombro esterno di poco inferiore al diametro interno

della colonna di rivestimento .

Tali gruppi, nei quali spesso il motore elettrico, perfettamente stagno, è situato immedia-

tamente sotto la girante, o la successione di giranti in serie costituenti la pompa, restano so-

spesi alla tubazione premente e sono alimentati attraverso un cavo elettrico adatto a servizio

subacqueo, mentre i dispositivi di avviamento e controllo elettrico sono situati all'esterno

presso la bocca del pozzo.

3 Le aperture hanno forme ed accorgimenti diversi per evitare il trascinamento di particelle solide asportate dal terreno per azione dell'acqua emunta, che potrebbero intasare il pozzo accumulandosi al suo interno e determinare usura delle pompe se aspirate insieme all'acqua.


Infine è da prevedere sia una bonifica dell’area circostante il pozzo e sia una recinzione di protezio-

ne dall’accesso di persone ed animali .

Figura 19 . Pozzo trivellato

La portata di emungimento del pozzo viene determinate con successive prove a regime a diverse

portate dette Test Well (Figura 20). La correlazione tra valori di portata e abbassamenti della falda

consente di definire la Curva di rendimento del pozzo e determinare il livello dinamico al quale cor-

risponde il valore della portata normale di utilizzazione, valori indispensabili per il dimensionamento

dell’impianto di sollevamento. Il Tes Well è stato messo in emungimento continuo per 2 mesi alla portata di circa 6 l/s, con pompa a quota -250 dal p,c, Il livello dinamico, dopo l’abbassamento iniziale, si è stabilizzato e mantenuto co-stante intorno a -219 m .s.m. Durante il pompaggio sono sati monitorati i parametri chimici e microbiologici e nonché le carat-teristiche organolettiche delle acque.

Figura 20


1.4. DERIVAZIONI DA CORSI D’ACQUA SUPERFICIALI

Le traverse sono opere di derivazione da corsi

d’acqua che fissano l’alveo e le sponde, con lo

scopo prevalente di rialzare i livelli a monte per u-

n'altezza limitata, senza, peraltro, proporsi la

creazione di un invaso utile alla regolazione dei

deflussi. Le traverse hanno in generale asse rettili-

neo, disposto normalmente a quello del corso

d'acqua in una zona nella quale questo presenti

moderata o nulla curvatura planimetrica.

Come detto lo scopo prevalente è quello di rialzare

i livelli idrici a monte per alimentare bocche di pre-

sa, con esercizio continuo o periodico a copertura

di fabbisogni, conseguenti a diverse utilizzazioni

(irrigazioni, acquedotti, forza motrice , produzione di energia), e rilasciare in alveo la risorsa non

utilizzata. La presa P, costituita da una o più luci, è realizzata in fregio alla sponda fluviale, pro-

tetta da griglie e controllata da paratoie, seguita dalle opere di sghiaiamento S , dissabbiamento D,

di sfioro delle portate eccedenti, accidentalmente o casualmente immesse nel sistema ed infine dal

complesso delle opere concernenti l’utilizzazione U (Figura 21).

Figura 21 .Opere di derivazione e di presa da un corso d’acqua

L’innalzamento della superficie libera può essere conseguito sia con strutture fisse o mobili . Que-

ste ultime sono realizzata da una o più luci provviste di organi di chiusura , paratoie, che vengono

sollevate in concomitanza della piena.

A. Traverse Fisse

Sono strutture semplici e meno costose delle traverse mobili ma, per contro, non consentono una

regolazione del livello di monte. Inoltre tendono ad accumulare detriti a monte della soglia di sfio-

ro; per questo motivo si realizzano nei pressi dell’opera di presa uno o più sghiaiatori, o calloni,

muniti di paratoie al fine di pulire dai depositi l’area antistante le luci di presa. Planimetricamente le

traverse fisse vengono ubicate con asse rettilineo e perpendicolare al corso d’acqua in punti dove

questo consente uno sviluppo dell’opera più corto ed economico.

Anticamente (Figura 22) la struttura era realizzata con una paratia di pali (a) per la tenuta ed altri

pali (b), distanziati, con funzioni di ancoraggio della casseratura in legno (c) riempita di pietrame

e rivestita, superiormente con pietra squadrata. Il paramento di monte e la parte terminale di valle

era realizzata con pietrame di riempimento giustapposto.


Figura 22

Simile, per forma, è la traversa di tipo Indiano (Figura 23), realizzata con misto di sabbia e ghiaia

contenuto tra muri di pietrame attestati profondamente nell’alveo , caratterizzato da materiale

molto fine. Sia il paramento di monte che di valle venivano realizzati con pietra da taglio squadra-

ta. L’ampiezza della struttura ed i materiali adottai consentivano una notevole deformabilità ed a-

dattabilità dell’opera, nonché un presidio per pericoli di sifonamento.

Figura 23. Traversa di Tipo Indiano

Di forma tozza è la traversa di tipo

Italiano (Figura 24) caratterizzata

da paramento di monte verticale,

a volte lavorato con pietra a fac-

cia vista; generalmente a valle se-

guiva una piccola platea in pietra-

me contenuta tra due palancolati

in legname.

Figura 24. Traversa di Tipo Italiano

Quest’ultimo tipo di struttura, nel tempo, ha modificato la forma in modo da accompagnare e so-

stenere la vena tracimante o farla cadere in un bacino di smorzamento. (Figura 25)

Figura 25


Oggi le traverse vengono realizzate con soluzioni strutturali che privilegiano l’utilizzo del calcestruz-

zo, pur conservando la forma, simile a quelle illustrate precedentemente, ma adottando dei criteri

di dimensionamento generalizzabili. Nota la portata di piena Q e la larghezza L della traversa,

dalla Formula di Poleni, o degli stramazzi, è possibile determinare l’altezza di sfioro h0 sulla so-

glia

00 hg2hLQ ⋅⋅⋅⋅µ=

Il coefficiente di efflusso µ , per soglie sagomate come appresso specificato, può assumersi ugua-

le a 0,45÷0,48. La cresta ed il paramento di valle sono derivati dal profilo inferiore di una lama

d’acqua fluente da uno stramazzo Bazin in parete sottile (Figura 26 a).

Assegnata una coppia di assi coordinati X ed Y, quest’ultimo con verso positivo verso il basso, con

origine sul vertice della vena libera inferiore, questa descrive una curva di equazione:

85,1X5,0Y ⋅= .

Figura 26

a. profilo inferiore di una lama d’acqua defluente da uno stramazzo in parete sottile

b. profilo Creager di una traversa tracimante in funzione del carico fondamentale h0

A seguito di questa considerazione Creager propose, con successo, come profilo della cresta e del

paramento di valle una curva di equazione 8,1X47,0Y ⋅= , coincidente per un primo tratto alla

curva della vena libera e gradualmente più esterna; pertanto sostituita a quest’ultima curva il profi-

lo superiore del paramento di valle risulta schiacciato dalla vena effluente che aderirà alla superficie

senza problemi di distacco della vena, causa di depressioni locali. (Figura 26b)

Assunto come unità il carico fondamentale h0 le coordinate X ed Y sono date dall’equazione:

8,1

00 hx

47,0hy

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

La realizzazione di una traversa altera la condizione di moto ed il profilo della superficie libera cau-

sando, verso monte, un profilo di rigurgito tipico della condizione primitiva della corrente (lenta o

veloce). A valle della traversa la condizione idraulica di passaggio della corrente da veloce a lenta

creerà il presupposto per l’insorgere di un risalto idraulico con conseguente erosione dell’alveo. Per-

tanto è necessario determinare la lunghezza L della platea del dissipatore (con eventuali dispositivi

di dissipazione) per prevenire lo scalzamento dell’opera e ripristinare le condizioni energetiche del-

la corrente a valle (Figura27).


Infine in funzione del carico h0 e dell’altezza A del petto della traversa viene dimensionato il rac-

cordo circolare tra il profilo del paramento di valle e la platea :

0hAR ⋅=

Figura 28 . Profilo schematico di una traversa fissa

B. TRAVERSE MOBILI

Derivano dalla doppia esigenza sia di contenere i livelli a monte in corrispondenza della portata di

massima piena, sia di evitare interrimenti . Come evidenziato nella Figura 29 le traverse mobili

hanno soglia e platea pressoché a livello del fondo dell’alveo, una o più luci separate da pile e rego-

late da paratoie di diverso tipo e, di seguito, illustrate brevemente.

Figura 29. Schema di traversa mobile, chiusa ed aperta, regolata con paratoia a segmento

B1. Paratoie piane Di larghissimo impiego e con campi di dimensioni molto

variabili queste paratoie hanno scudo piano irrigidito da

una struttura longitudinale che trasmette le spinte sugli

appoggi alloggiati entro scanalature delle pile detti gar-

gami. L’apertura della paratoia avviene per solleva-

mento e conseguente strisciamento di questa lungo i

gargami (Figura 30). Quando lo scudo assume dimen-

sioni medio-grandi per vincere l’attrito sui gargami si

adottano dispositivi di appoggio a rulli ed a ruota (Figu-

ra 31).

Figura 30. Paratoia piane in legno


Figura 31 . Paratoie piane – Dispositivi di appoggio


B2. Paratoie a segmento

Sono realizzate con manto conformato a tegolo cilindrico rinforzato e sostenuto da travature o

bracci di estremità generalmente reticolari. I bracci ruotano su perni bloccati sulle pile ed hanno

asse coincidente con il centro di curvatura del manto, in questo modo la risultante delle pressioni

passa per l’asse di rotazione e, pertanto, lo sforzo di sollevamento sarà somma di parte del peso

proprio, dell’attrito nei perni e dei dispositivi di tenuta. Il sollevamento è demandato a funi o catene

, trainate da motori elettrici posti sulla sommità delle pile; per diminuire gli sforzi di trazione e fa-

vorire il sollevamento, sul prolungamento dei bracci vengono collocati dei contrappesi (Figura 32).

Figura 32. Paratoie a segmento

B3. Paratoie cilindriche

Come illustrato dai vari esempi riportati nella Figura 33, questi dispositivi sono costituiti essenzial-

mente da cilindri metallici liberi di rotolare su guide metalliche, o binari, poste sulle pile .

Data l’elevata rigidità della struttura sia alla flessione che alla torsione queste paratoie sono utiliz-

zate per la regolazione di grandi luci con tiro solo da un’estremità. Inoltre, in alcuni tipi, dispositivi

mobili detti scudi consentono sia la tracimazione che il deflusso al di sotto. Per resistere alle solle-

citazioni ed alle vibrazioni gli scudi sono opportunamente armati con strutture di rinforzo.


Figura 33. Paratoie cilindriche

B4. Paratoie a ventola

Sono realizzate con strutture metalliche piane, dette ventole, incernierate lungo il bordo inferiore.

Le ventole sono mantenute nella posizione di ritenuta, paramento inclinato verso valle, o

dall’azione di bilancieri muniti da un lato di contrappesi e dall’altro di aste solidali alla paratoie (Fi-

gura 34) o da pistoni idraulici che, in posizione di riposo, sono alloggiati in una camera sottostante


la ventola (Figura 35) .

Le prime consentono un automatismo di funzionamento legato al superamento di un prestabilito

livello idrico a monte .

Figura 34. Paratoie a ventola con contrappeso

Figura 35. Paratoie a ventola con pistoni idraulici


C. TRAVERSE SENZA PILE A PICCOLI ELEMENTI ABBATTIBILI

Per piccole derivazioni di corsi d’acqua non soggetti a piene repentine e nell’intento di realizzare

opere di ingombri trascurabili, soprattutto in passato hanno trovato applicazione due tipologie di

traverse ad elementi abbattibili : la traversa Poirée (Figura 36) e la traversa Chanoine-Aubert (Fi-

gura 37).

La prima è caratterizzata da cavalletti metallici, paralleli alla corrente, ruotati di 90° rispetto alla

soglia, incernierati alla base di questa e resi solidali, in sommità, da una barra metallica.

L’elemento di tenuta è costituito da aste di legno affiancate, panconcelli, poggiate alla base in un

incavo della soglia e superiormente alla barra metallica. Con questo tipo sono realizzabili altezze di

ritenuta comprese tra 1,5 ÷3m

Figura 36. Traversa Poirée o a panconcelli

Il secondo tipo è costituito da una serie di pannelli metallici, opportunamente rinforzati, incernie-

rati sulla soglia muraria ed a un puntone metallico libero di scorrere lungo una guida munita di

denti di arresto . Ad ogni dente corrisponde una diversa inclinazione dello scudo e, conseguente-

mente, un differente valore dell’altezza di ritenuta , generalmente compreso tra 5 ÷ 7 m.

Figura 37. Traversa Chanoine-Aubert


D. TRAVERSE SENZA PILE A GRANDI ELEMENTI ABBATTIBILI SUL FONDO

Vengono realizzate in varie tipologie pur mantenendo la caratteristica comune del totale abbatti-

mento e scomparsa dell’elemento di ritenuta . Nei tipi a trappola d’orso (Figura 38) e a tetto (Figu-

ra 39) le cerniere dicollegamento alla soglia, la linea di contatto tra le due ventole e le estremità

lungo le spalle sono realizzate a tenuta. Collegando opportunamente il bacino a monte e la camera

sottostante le ventole si facilità sia l’innalzamento dei due elementi e sia il mantenimento in posi-

zione elevata per l’azione della spinta idrostatica . Vuotando tale spazio si ha l’abbattimento della

paratoia.

Fi-

gura 38 – Traversa a Trappola d’orso

Nelle paratoie a tetto la fase di sollevamento e mantenimento è, a volte, facilitata con un galleg-

giante cilindrico ; inoltre, per la particolare configurazione delle ventole, non hanno bisogno di te-

nuta lungo la linea di contatto tra i due elementi in quanto questa risulta sempre annegata.

Figura 39. Traversa con Paratoia a tetto

Le traverse mobili realizzate con paratoie a settore sono caratterizzate dalla parte mobile configu-

rata con manto cilindrico a monte (contro acqua a paratoia aperta) e superficie piana a valle (a

paratoia chiusa) Figura 40.

Figura 40. Traversa con paratoia a settore


Il funzionamento, anche in questo caso, fa ricorso all’azione della spinata idraulica esercitata

dall’interno della camera.

Figura 41

Come evidenziato nella Figura 41 gli elementi mobili possono essere realizzati tanto in acciaio che

in calcestruzzo armato.

1.5. PRESA DA UN LAGO ARTIFICIALE

Una tipologia ricorrente è riprodotta nella Figura 42. Una galleria, funzionante in pressione, ha lo

scopo di prelevare l’acqua da una bocca, o luce, presidiata da una griglia del tipo a sacco.

L’intercettazione e la regolazione della portata di derivazione è realizzata con paratoie piane, in-

stallate alla base del pozzo e comandate, con dispositivi oleodinamici, nella cabina di manovra e di

accesso.

Figura 42. Opere di derivazione da lago - Griglie e galleria di presa

Nel caso di diga a gravità l’opera di presa può essere

realizzata predisponendo le griglie sul paramento di

monte e collocando la camera di manovra all’interno

del corpo della diga stessa (Figura 43)

Infine la galleria di derivazione è preceduta da una tor-

re di presa realizzata entro l'invaso, torre dotata di

bocche di presa dislocate a differente altezza per con-

sentire la derivazione di acqua da differente quota sia

in funzione della quota di invaso e sia dalle caratteri-

stiche fisiche, chimiche, e batteriologiche presenti

(Figure 44).

Figura 43


Figura 44. Opere di derivazione da lago artificiale con torre di presa


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Capitolo 1 - Risorse idriche - M. Leopardi - Costruzioni Idrauliche - Università de L'Aquila