B - Idraulica Fluviale

Ordine degli Ingegneri
della Provincia di Foggia
Workshop
L'uso della modellistica idraulica
nella difesa del suolo
III - Richiami di Idrologia Tecnica e di Idraulica Fluviale
Patrocinio Confindustria Foggia
Foggia 21/11/2006
Relatore: Ing. Dario Tricoli
3 - La modellistica idraulica nella progettazione
delle sistemazione idrauliche
VERIFICHE IDRAULICHE NECESSITANO DI :
1 - CONOSCERE LE PORTATE ATTESE CON I VARI TEMPI DI
RITORNO
Idrologia Tecnica
DATI: caratteristiche bacino (superficie, morfologia, forma, uso del suolo, geologia,
litologia), caratteristiche pluviometriche
RISULTATI: caratteristiche delle piene attese con diversi tempi di ritorno (Qmax, Tmax,
Volume totale idrogramma di piena, ecc.)
2 - VALUTARE I LIVELLI IDRICI NEI VARI PUNTI DEL RETICOLO
IDROGRAFICO
Idraulica Fluviale
DATI: caratteristiche delle piene (Qmax, Tmax, Volume totale idrogramma di piena,
ecc.), caratteristiche geometriche aste fluviali
RISULTATI: livelli idrici (profili di corrente, valori puntuali di altezze idrometriche e
velocità)
2 - La modellistica idraulica nella progettazione
delle sistemazione idrauliche
A - Idrologia Tecnica
A.1 – Metodi per la trasformazione afflussi-deflussi
A.2 - Metodi a parametri concentrati per la modellazione idrologica
A.3 - Metodi a parametri distribuiti per la modellazione idrologica
A.4 - Modellazione idrologica continua di un bacino idrografico
B - Idraulica Fluviale
B.1 - Schema di moto monodimensionale, bidimensionale e quasi bidimensionale
B.2 - Regime di moto uniforme, permanente e vario
B.3 - Trasporto solido
A - Richiami di Idrologia Tecnica
A.1 – Metodi per la trasformazione afflussi-deflussi
A.2 - Metodi a parametri concentrati per la modellazione idrologica
A.3 - Metodi a parametri distribuiti per la modellazione idrologica
A.4 - Modellazione idrologica continua di un bacino idrografico
A.1 – Metodi per la trasformazione afflussi-deflussi
Schematizzazione
A.1 – Metodi per la trasformazione afflussi-deflussi
formule empiriche =>
PORTATA MAX – TEMPO DI PICCO
quando le portate massime vengono calcolate sulla base di semplici relazioni tarate sulla
base di dati sperimentali (es: formule di Gherardelli-Marchetti, Mongiardini, Forti, De
Marchi e Pagliaro).
statistici
=>
PORTATA MAX – TEMPO DI PICCO - VOLUME
quando si fa unicamente un'analisi statistica dei deflussi e quindi le portate di piena del
bacino idrografico vengono valutate sulla base di equazioni matematiche che possono
dipendere anche da caratteristiche morfologiche del bacino stesso (es. : metodi di
regionalizzazione delle piene del VaPi);
concettuali
=>
CARATTERISTICHE COMPLETE DELLA PIENA
quando il fenomeno viene schematizzato nel dettaglio e scomposto nelle sue varie
componenti per ciascuna delle quali si adotta un modello matematico che simula quanto
avviene nella componente stessa (es: metodo dell'idrogramma unitario o il metodo
cinematico);
A.1.2 – Formule empiriche
formule empiriche =>
PORTATA MAX – TEMPO DI PICCO
DATI: alcune caratteristiche bacino (superficie, pendenza, lunghezza asta principale,
ecc.)
Forti
Mongiardini
Viparelli
De marchi
A.1.2 – Metodi statistici
statistici
=>
PORTATA MAX – TEMPO DI PICCO - VOLUME
DATI: alcune caratteristiche bacino (superficie, pendenza, altezza media, lunghezza asta
principale, forma, posizione, ecc.)
Analisi statistica di serie storiche di portata
Analisi regionale a diversi livelli (VaPi)
A.1.3 – Metodi concettuali
concettuali
=>
CARATTERISTICHE COMPLETE DELLA PIENA
DATI: caratteristiche bacino (superficie, morfologia, forma, uso del suolo, geologia,
litologia), caratteristiche pluviometriche
Fasi della trasformazione afflussi-deflussi
- separazione delle piogge
- formazione della piena
- propagazione della piena
- deflusso di base
Metodi a parametri concentrati
Metodi a parametri distribuiti
A.1.3 – Metodi concettuali
Schematizzazione
A.2 - Metodi a parametri concentrati per la modellazione
idrologica
A.2.1 - Metodo razionale o della corrivazione
tempo di corrivazione
coefficiente di deflusso
coefficiente di punta
A.2.2 - Metodo dell'invaso
volume invasi...
A.2.3 -Metodo dell'idrogramma unitario
Teoria di Sherman
Formulazione di Clark
Formulazione di Nash
Formulazione del Soil Conservation Service
A.2.1 - Metodo razionale o della corrivazione
PRINCIPALI DATI DA UTILIZZARE
tempo di corrivazione
coefficiente di deflusso
coefficiente di punta
A.2.2 - Metodo dell'invaso
PRINCIPALI DATI DA UTILIZZARE
volume invasi
A.2.3 -Metodo dell'idrogramma unitario
Teoria di Sherman
Formulazione di Clark
Formulazione di Nash ( GIUH)
Formulazione del Soil Conservation Service
A.3 - Metodi a parametri distribuiti per la modellazione idrologica
A.3.1 – Distribuzione completa dei parametri (Muskingum-Cunge, ..)
A.3.2 – Distribuzione parziale dei parametri (Clark modificato ... )
A.4 - Modellazione idrologica continua di un bacino
idrografico
A.4.1 – Utilità
- bilancio idrologico su base almeno annuale (conoscenza della
risorsa idrica)
- necessità di conoscere le condizioni di saturazione del suolo prima
di un evento (applicazioni in previsione delle piene in tempo reale)
A.4 - Modellazione idrologica continua di un bacino
idrografico
A.4.2 – Schematizzazione utilizzata
B - Richiami di Idraulica Fluviale
B.1 - Schema di moto (rif. spaziale)
Schematizzazione utilizzata
Campo di utilizzo
B.1.1 – Monodimensionale
B.1.2 – Bidimensionale
B.1.3 - Quasi bidimensionale
B.2 - Regime di moto uniforme, permanente e vario (rif. temporale)
Schematizzazione utilizzata
Campo di utilizzo
B.2.1 – Uniforme
B.2.2 – Permanente
B.2.3 – Vario
B.3 - Trasporto solido
Schematizzazione utilizzata
Campo di utilizzo
B.1 - Schema di moto
Schematizzazione utilizzata
Campo di utilizzo
Monodimensionale:
deflusso secondo una direzione prevalente
Bidimensionale:
deflusso senza una direzione prevalente
Quasi bidimensionale:
deflusso secondo una direzione prevalente con
fuoriuscite di acqua in zone esterne che si
comportano come serbatoi
Tipologie di deflusso
SEZIONE COMPATTA
SEZIONE COMPOSTA
SEZIONE CON ARGINI
SEZIONE CON ARGINI
CON FUORIUSCITA ACQUA
B.1.1 – Monodimensionale
SEZIONE COMPATTA
SEZIONE CON ARGINI
SEZIONE COMPOSTA
B.1.2 – Bidimensionale
SEZIONE COMPOSTA
SENZA UNA DIREZIONE
PREVALENTE DI DEFLUSSO
B.1.3 - Quasi bidimensionale
SEZIONE CON ARGINI
CON FUORIUSCITA ACQUA
CELLE
D'ACCUMULO
B.2 – Regime di moto
Schematizzazione utilizzata
Campo di utilizzo
– Uniforme:
alveo cilindrico e portata costante nel tempo
– Permanente:
sezioni gradualmente variate e portata costante nel tempo
- Vario:
sezioni gradualmente variate e portata variabile nel tempo
B.2.1 – Moto Uniforme
INPUT
PORTATA (Q)
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE
SEZIONE
PENDENZA TRONCO (i)
OUTPUT
CARATTERISTICHE IDRAULICHE
SEZIONE (h, v, ...)
Moto Uniforme - Esempio
MATTINATA (FG) - CANALE RIVESTITO
B.2.2 – Moto Permanente
INPUT
PORTATA (Q)
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE
DI TUTTE LE SEZIONI
OUTPUT
CARATTERISTICHE IDRAULICHE DI
OGNI SEZIONE (h, v, ...)
PORTATA ENTRANTE (Qe)
=
PORTATA USCENTE (Qu)
Moto Permanente - Esempio
Fiume ESARO – CROTONE – tratto arginato
B.2.3 - Moto Vario
INPUT
IDROGRAMMA ENRANTE (Qe(t))
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE
DI TUTTE LE SEZIONI
OUTPUT
CARATTERISTICHE IDRAULICHE DI
OGNI SEZIONE (h, v, ...)
IDROGRAMMA USCENTE (Qu(t))
IDROGRAMMA ENTRANTE (Qe(t))
<>
IDROGRAMMA USCENTE (Qu/t))
Moto Vario - Esempio
FOCE OFANTO
B.3 - Trasporto solido
Schematizzazione utilizzata
Campo di utilizzo
- fondo mobile
- erosione in corrispondenza di un ponte
- calcolo del profilo d'equilibrio di un corso d'acqua
- valutazione della capacità di trasporto di una corrente
- fondo fisso
FIUME MAGRA – MASSA CARRARA