PARTE IV La difesa idraulica del tratto vallivo - Dipartimento di ...
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<strong>Dipartimento</strong> <strong>di</strong><br />
Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Corso <strong>di</strong> <strong>La</strong>urea Specialistica in<br />
Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio<br />
Ingegneria Civile<br />
Angela Can<strong>del</strong>a<br />
Protezione Idraulica <strong>del</strong> Territorio<br />
<strong>PARTE</strong> <strong>IV</strong><br />
<strong>La</strong> <strong><strong>di</strong>fesa</strong> <strong>idraulica</strong> <strong>del</strong> <strong>tratto</strong><br />
<strong>vallivo</strong><br />
Lezione XVIII: <strong>La</strong> sistemazione <strong>del</strong> <strong>tratto</strong> me<strong>di</strong>o<strong>vallivo</strong><br />
<strong>di</strong> un corso d’acqua<br />
1
<strong>Dipartimento</strong> <strong>di</strong><br />
Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Tratto me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Generalità<br />
materiale solido in parte viene trasportato verso valle e in parte si<br />
deposita lungo l’alveo per <strong>di</strong>minuzione <strong>del</strong>la pendenza <strong>del</strong> fondo o per<br />
allargamento <strong>del</strong>la sezione<br />
Trasporto e deposito <strong>del</strong> materiale eroso a monte<br />
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<strong>Dipartimento</strong> <strong>di</strong><br />
Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Tratto <strong>vallivo</strong><br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Generalità<br />
il materiale eroso raggiunge la zona <strong>di</strong> accumulo per essere<br />
trattenuto o allontanato verso il recapito finale<br />
Deposito <strong>del</strong> materiale eroso a monte<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Tratto me<strong>di</strong>o <strong>vallivo</strong><br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Generalità<br />
Problemi<br />
Divagazione <strong>del</strong>la corrente<br />
Mutazione <strong>del</strong>l’andamento planimetrico <strong>del</strong> corso d’acqua<br />
Stabilità sponde (ero<strong>di</strong>bilità)<br />
Finalità degli interventi<br />
Definire e <strong>di</strong>stinguere l’alveo <strong>di</strong> magra da quello <strong>di</strong> piena<br />
Inero<strong>di</strong>bilità sponde<br />
Correzione andamento planimetrico<br />
Interventi eco-compatibili capaci <strong>di</strong> mantenere la <strong>di</strong>namicità <strong>del</strong><br />
sistema fluviale<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Classificazione <strong>del</strong>le opere<br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali o radenti<br />
• muri <strong>di</strong> sponda<br />
• scogliere<br />
• rivestimenti in gabbioni o materassi Reno<br />
• rivestimenti a verde<br />
Opere trasversali o sporgenti<br />
• pennelli o repellenti<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Muri <strong>di</strong> sponda<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Sono opere che svolgono la funzione <strong>di</strong><br />
stabilizzare le sponde dei corsi d'acqua sia<br />
rispetto a fenomeni <strong>di</strong> instabilità gravitativa<br />
sia nei confronti <strong>del</strong>l'azione idro<strong>di</strong>namica<br />
<strong>del</strong>la corrente.<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Muri <strong>di</strong> sponda<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Muri <strong>di</strong> sponda<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Sistemazione spondale con muratura <strong>di</strong> massi <strong>di</strong> grosse <strong>di</strong>mensioni sovrastati da<br />
muro <strong>di</strong> sostegno eseguito con palificata a parete doppia in legname. E'evidente<br />
l'ottimo livello <strong>di</strong> integrazione con l'ambiente circostante e in abbinamento con<br />
l'opera in legname.<br />
Muri <strong>di</strong> sponda<br />
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Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Opera <strong>di</strong> sostegno spondale realizzata in cemento armato con cassaforma a<br />
perdere rivestita in pietrame. Il tubo in PVC materializza la feritoia per il drenaggio.<br />
Muri <strong>di</strong> sponda<br />
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Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Scogliere<br />
<strong>La</strong> scogliere vengono costruite con massi provenienti da cave o prelevati da<br />
torrenti. I massi movimentati con l'escavatore,vengono addossati in maniera<br />
regolare alla sponda in maniera da formare un rivestimento stabile e ben assestato.<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Scogliere<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Scogliera in massi cementati per<br />
aumentarne la stabilità. <strong>La</strong><br />
cementazione rende l'opera più rigida<br />
e meno permeabile.<br />
Una soluzione che consente <strong>di</strong><br />
migliorare significativamente la<br />
resistenza al trascinamento <strong>del</strong>la<br />
scogliera è quella <strong>di</strong> vincolare i<br />
blocchi con funi d'acciaio. Il sistema<br />
allunga significativamente i tempi <strong>di</strong><br />
realizzazione ed leva i costi<br />
<strong>del</strong>l'opera.<br />
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Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Scogliere<br />
Sezione <strong>di</strong> una scogliera combinata con<br />
talee <strong>di</strong> salice. Le piante vengono messe<br />
nella porzione al <strong>di</strong> sopra <strong>del</strong> livello me<strong>di</strong>o<br />
<strong>del</strong>l'acqua in quanto non resisterebbero alla<br />
sommersione continua.<br />
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Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Rivestimenti in<br />
gabbioni<br />
Gabbionate per la stabilizzazione<br />
<strong>del</strong>le sponde <strong>di</strong> un corso d'acqua in<br />
un <strong>tratto</strong> che corre in fregio ad una<br />
strada.<br />
Gabbionata rinver<strong>di</strong>ta. Durante la<br />
costruzione, nella porzione al <strong>di</strong> sopra <strong>del</strong><br />
livello me<strong>di</strong>o <strong>del</strong>l'acqua, sono state messe<br />
a <strong>di</strong>mora <strong>del</strong>le talee <strong>di</strong> salice che<br />
consolidano la struttura e consentono una<br />
buona rinaturalizzazione <strong>del</strong>le sponde in<br />
tempi relativamente brevi.<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Rivestimenti con<br />
materassi Reno<br />
Rivestimento <strong>di</strong> una sponda con materassi<br />
tipo “Reno ”. Materassi, in rete a doppia<br />
torsione a maglie esagonali. Vengono riempiti<br />
con pietrame ed hanno uno spessore<br />
massimo <strong>di</strong> 0.30 m.<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Rivestimenti con lastre <strong>di</strong> calcestruzzo<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Rivestimenti con lastre <strong>di</strong><br />
calcestruzzo armate con<br />
rete metallica<br />
elettrosaldata. Poiché si<br />
tratta <strong>di</strong> rivestimenti<br />
impermeabili per evitare il<br />
danneggiamento a causa <strong>di</strong><br />
sottopressioni idrauliche, è<br />
necessario prevedere dei<br />
drenaggi spaziati<br />
regolarmente, <strong>di</strong>sposti<br />
lungo tutto il rivestimento.<br />
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Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Rivestimenti a verde<br />
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Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Rivestimenti a verde<br />
A basso impatto ambientale<br />
Possono creare problemi idraulici<br />
per incremento <strong>del</strong>la scabrezza<br />
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Rivestimenti a verde<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere longitu<strong>di</strong>nali<br />
Il problema <strong>di</strong> progetto si riduce<br />
a valutare il tirante idrico max<br />
che si raggiunge in alveo a<br />
seguito <strong>del</strong> rivestimento<br />
Dal grafico si procede in questo<br />
modo:<br />
• Nota Q si fissa un tirante h <strong>di</strong><br />
primo tentativo<br />
• Si calcolano R(h), A(h) e V = Q/A<br />
• Si entra nel grafico con il valore<br />
VR e si ricava n <strong>di</strong> Manning.<br />
• Dall’equazione <strong>di</strong> Chezy si<br />
ricava h e si confronta con il<br />
valore <strong>di</strong> primo tentativo<br />
• Si itera il proce<strong>di</strong>mento<br />
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Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
I pennelli o repellenti sono opere che hanno lo scopo <strong>di</strong> allontanare la<br />
corrente dalle sponde da proteggere. Vengono utilizzati nei corsi<br />
d’acqua <strong>di</strong> una certa <strong>di</strong>mensione dove l’eccessiva <strong>di</strong>vagazione <strong>del</strong>la<br />
corrente (formazione <strong>di</strong> meandri) rende le opere continue troppo<br />
costose<br />
Si classificano in:<br />
• impermeabili<br />
• filtranti<br />
• rigi<strong>di</strong><br />
• deformabili<br />
I pennelli mo<strong>di</strong>ficano la circolazione <strong>del</strong>la<br />
corrente tra due successivi permettendo al<br />
materiale <strong>di</strong> depositarsi permettendo all’alveo<br />
<strong>di</strong> regolarizzare il suo andamento<br />
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Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
Le teste dei pennelli (ossia la parte più avanzata) invece devono essere allineate<br />
lungo una linea immaginaria regolare, pertanto i pennelli possono risultare tutti<br />
<strong>del</strong>la stessa lunghezza, nel caso <strong>di</strong> sponde rettilinee. Avranno invece lunghezze<br />
<strong>di</strong>verse nel caso <strong>di</strong> sponde irregolari o <strong>di</strong> lunate conseguenti all'erosione.<br />
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Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
Il funzionamento <strong>del</strong> pennello <strong>di</strong>pende dalla sua forma, dalla sua<br />
<strong>di</strong>sposizione (<strong>di</strong>stanza), dalla sua lunghezza<br />
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Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
In base alla forma si classificano:<br />
• pennello rettilineo<br />
• pennello a baionetta<br />
• pennello a “T”<br />
• pennello a martello<br />
• pennello a hockey<br />
• pennello a “L”<br />
<strong>La</strong> scelta <strong>del</strong>la forma <strong>di</strong>pende dall’efficienza <strong>del</strong> opera. I pennelli<br />
rettilinei hanno un maggiore efficienza in tratti in cui necessitano<br />
opere poco sporgenti. Il pennello a hockey viene utilizzato quando<br />
sono necessarie opere molto sporgenti e il materiale solido<br />
trasportato è <strong>di</strong> piccole <strong>di</strong>mensioni, ecc..<br />
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Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
I pennelli possono avere forme<br />
<strong>di</strong>verse a seconda <strong>del</strong>le esigenze. <strong>La</strong><br />
forma e l ’angolatura rispetto alla<br />
sponda influenza le linee <strong>di</strong> flusso<br />
<strong>del</strong>la corrente e <strong>di</strong> conseguenza le<br />
modalità <strong>del</strong>la deposizione.<br />
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Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
I pennelli impermeabili si<br />
realizzano in:<br />
• pietrame (deformabili)<br />
• in gabbioni (deformabili)<br />
• in legname pietrame<br />
• in calcestruzzo (rigi<strong>di</strong>)<br />
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Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
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Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
Immagine <strong>di</strong> una sistemazione a pennelli in<br />
pietrame, ortogonali alla corrente. E'scelta<br />
una soluzione adatta ad un corso d'acqua<br />
con trasporto grossolano adottando<br />
repellenti corti e ravvicinati.<br />
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Idraulica ed<br />
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Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
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Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Opere trasversali<br />
Il <strong>di</strong>mensionamento <strong>del</strong>le opere impermeabili si riconduce alla<br />
valutazione <strong>di</strong> tre grandezze caratteristiche:<br />
• L’angolo θ che l’asse <strong>del</strong>l’opera forma con la sponda<br />
fluviale<br />
• <strong>La</strong> lunghezza l p <strong>del</strong> pennello<br />
• <strong>La</strong> <strong>di</strong>stanza l tra due pennelli successivi<br />
L’angolo θ può variare tra 30° e 120° con inclinazioni<br />
controcorrente per una maggiore efficienza;<br />
<strong>La</strong> lunghezza l p <strong>del</strong> pennello <strong>di</strong>pende dalla larghezza d’alveo, ma<br />
soprattutto dalla <strong>di</strong>stanza l tra un pennello e il successivo<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Teoria <strong>di</strong> Winkel (1928)<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
l max<br />
Opere trasversali<br />
( L' −L)<br />
= cot gδ<br />
2<br />
δ = angolo compreso tra la congiungente<br />
tra le estremità dei pennelli e la tangente al<br />
vortice interno (circa 6°6’)<br />
Distanza affinché si formi e rimanga stabile il<br />
vortice è tale che la per<strong>di</strong>ta <strong>di</strong> carico in alveo il<br />
sia minore <strong>del</strong>l’altezza cinetica v 2 /2g<br />
l max<br />
=<br />
0.717<br />
⋅ Q<br />
0.66<br />
i<br />
0.33<br />
L<br />
0.427<br />
d<br />
0.233<br />
Ferro, 1986<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Tratto <strong>vallivo</strong><br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Generalità<br />
Problemi<br />
Divagazione <strong>del</strong>la corrente<br />
Mutazione <strong>del</strong>l’andamento planimetrico <strong>del</strong> corso d’acqua<br />
Deposito materiale trasportato<br />
Finalità degli interventi<br />
Correzione tortuosità (meandri)<br />
Definire e <strong>di</strong>stinguere l’alveo <strong>di</strong> magra da quello <strong>di</strong> piena<br />
Difesa dalle piene<br />
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Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
I meandri<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Generalità<br />
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<strong>Dipartimento</strong> <strong>di</strong><br />
Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Classificazione <strong>del</strong>le opere<br />
Opere per la correzione <strong>del</strong>la tortuosità<br />
• drizzagni<br />
Opere per la <strong><strong>di</strong>fesa</strong> dalle piene<br />
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<strong>Dipartimento</strong> <strong>di</strong><br />
Ingegneria<br />
Idraulica ed<br />
Applicazioni Ambientali<br />
I drizzagni<br />
Il <strong>tratto</strong> <strong>vallivo</strong> e me<strong>di</strong>o-<strong>vallivo</strong><br />
Generalità<br />
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