Costruzioni idrauliche M

2026 Q

UADERNO APPUNTI

S V

OFIA IGNALI Costruzioni Idrauliche M

1

I

NDICE

Corso: Costruzioni Idrauliche M - Modulo 1 ............................................................................ 2

Misure idrologiche ..................................................................................................................... 7

Ciclo idrologico .......................................................... 7

Tipologia di precipitazione ............................................... 9

Altezza e intensità di precipitazione ..................................... 9

Misura delle precipitazioni .............................................. 10

Pluviometro totalizzatore. ............................................. 10

Pluviografo a sifone. .................................................. 11

Pluviografo a bascula. ................................................. 12

Piovosità annuale sul territorio nazionale ............................... 13

Monitoraggio ambientale .................................................. 14

SIMN. .................................................................. 14

ARPA. .................................................................. 14

Annali idrologici ........................................................ 15

Distretti idrici ......................................................... 16

Bacino idrografico (imbrifero) ........................................... 17

Metodo dei poligoni di Thyssen (o topoieti). ........................... 19

Metodo della distanza quadratica inversa. .............................. 20

Metodo delle isoiete. .................................................. 22

Misura dei livelli idrometrici e stima delle portate liquide ............. 23

Metodo chimico. ........................................................ 23

Calcolo della sezione. ................................................. 25

Misure di velocità ....................................................... 27

Mulinello. ............................................................. 27

Galleggiante. .......................................................... 30

Due cronometri. ........................................................ 30

Ultrasuoni. ............................................................ 32

Misure idrometriche ...................................................... 33

Asta idrometrica. ...................................................... 33

Idrometrografo a galleggiante. ......................................... 34

Profilatore acustico ad effetto doppler. ............................... 35

2

Sonde pneumatiche. ..................................................... 35

Elaborazione dei dati .................................................... 36

Curve di durata. ....................................................... 36

Derivazione dei deflussi da un corso d’acqua ............................. 40

Modellistica matematica della trasformazione afflussi-deflussi .......................................... 45

Modello del serbatoio lineare. ......................................... 52

Modello della cascata di serbatoi lineari. ............................. 54

Modello cinematico. .................................................... 56

Modelli in serie e in parallelo .......................................... 59

Discretizzazione dello IUH ............................................... 61

Idrogramma di piena ...................................................... 62

Calibrazione dei modelli ................................................. 64

Modelli di formazione deflusso ........................................... 66

Modello di Horton. ..................................................... 67

Modello proporzionale (o percentuale). ................................ 68

Metodo CN-SCS. ......................................................... 68

Stima delle portate di massima piena..................................................................................... 71

Richiami di calcolo delle probabilità .................................... 72

Serie storiche di osservazioni i interesse ............................... 78

Distribuzioni dei valori estremi (massimi e minimi) ...................... 82

Distribuzione delle eccedenze ............................................ 84

Analisi locale (o puntuale) di frequenza delle piene ..................... 85

Analisi regionale di frequenza delle piene (o regionalizzazione) ......... 86

Metodo di regressione sui quantili (anche con distribuzioni diverse .... 87

Metodi parametrici. .................................................... 88

Metodo della portata indice. ........................................... 88

Formule empiriche. ..................................................... 89

Metodi indiretti di stima della portata .................................. 90

Metodi di derivazione per simulazione. ................................. 90

Modello cinematico con curva area-tempi lineare (formula razionale). ... 93

................................................................. 94

≤ . ................................................................. 95

> .

Modello dell’invaso ...................................................... 97

3

Laminazione delle piene ........................................................................................................ 101

Laminazione ottimale .................................................... 107

A parità di portata massima. .......................................... 107

A parità di volume di invaso. ......................................... 107

Evento critico. T ..................................................... 108

Metodo basato sulle sole piogge. ...................................... 109

Metodo cinematico. .................................................... 111

Dighe e traverse ..................................................................................................................... 112

Normativa ............................................................... 113

Dighe murarie ........................................................... 114

Nomenclatura dighe ...................................................... 115

Sagoma ottimale di una diga a gravità – Rankine ......................... 117

Verifica a scorrimento. ............................................... 119

Altre sagome ............................................................ 119

Triangolo ribaltato. .................................................. 119

Rettangolo. ........................................................... 121

Triangolo isoscele. ................................................... 121

Effetto della sottospinta nel dimensionamento ........................... 123

Sagoma effettiva di una diga ............................................ 124

Calcolo delle tensioni principali ....................................... 126

Verifiche di sicurezza .................................................. 128

Dighe a gravità alleggerite ............................................. 129

Dighe a volta ........................................................... 130

Dighe ad arco-gravità ................................................... 131

Dighe a volte o solette ................................................. 131

Dighe a materiali sciolti ............................................... 132

Reti di drenaggio urbano ....................................................................................................... 133

Controllo degli scarichi ................................................ 133

Sistema misto o unitario ................................................ 134

Sistema separato ........................................................ 134

Cambiamenti nell'uso del suolo .......................................... 135

Scaricatori di piena nelle reti di drenaggio urbano ..................... 138

Sistema misto. ........................................................ 138

4

Sistema separato. ..................................................... 140

D.lgs. 152/20096, allegato 5. ......................................... 140

Portata limite (o portata di taglio). ................................. 141

Controllo degli Scarichi. ............................................. 142

Tipologie di scaricatori ................................................ 148

Opere di accumulo temporaneo ............................................ 150

Tecnologie diffuse ...................................................... 153

Pozzetti filtranti. ................................................... 154

Pavimentazioni permeabili. ............................................ 154

Cunette di infiltrazione. ............................................. 155

Invasi modulari. ...................................................... 155

Approccio classico e BMP ................................................ 155

Corso: Costruzioni Idrauliche M - Modulo 2 ............................................................................ 157

Richiami di Idraulica delle Correnti a Pelo Libero .................................................................. 157

Grandezze fondamentali .................................................. 159

Curva caratteristica delle portate ...................................... 161

Moto delle correnti gradualmente variate ................................ 162

Moto uniforme. ........................................................ 163

Moto permanente. ...................................................... 166

Sezioni composte ........................................................ 176

Soluzione numerica del profilo del pelo libero in moto permanente ....... 178

Direct step. .......................................................... 179

Standard step. ........................................................ 180

Trasporto solido e sistemazione degli alvei torrentizi .......................................................... 180

Classificazione dei corsi d’acqua ....................................... 180

Curva di durata della portata ........................................... 183

Problematiche ricorrenti nella sistemazione dei corsi d’acqua ........... 184

Trasporto solido ........................................................ 186

Equilibrio limite di una particella. .................................. 188

Classificazione dei torrenti ............................................ 191

Briglie di consolidamento ...................................................................................................... 192

Dimensionamento ......................................................... 194

Prima dell’interrimento. .............................................. 195

5

Dopo l’interrimento. .................................................. 199

Fenomeni erosivi locali ................................................. 201

Bacino di dissipazione a risalto con controbriglia ...................... 202

Fenomeni di sifonamento ................................................. 204

Bacino di dissipazione in scavo ......................................... 205

Dimensionamento statico - briglie a gravità ............................. 208

Fase 1 (pre-interramento). ............................................ 209

Fase 2 (post-interrimento). ........................................... 210

Verifiche statiche. ................................................... 212

Considerazioni aggiuntive. ............................................ 214

Bonifiche Idrauliche ................................................................................................................... 215

Canale Emiliano-Romagnolo (CER) ......................................... 216

Tipi di bonifica ........................................................................................................................ 218

Bonifica per prosciugamento ............................................. 218

Bonifica per colmata .................................................... 219

Franco di bonifica ...................................................... 220

Costipamento ............................................................ 221

Delimitazione del comprensorio di bonifica .............................. 222

Dimensionamento di una rete di bonifica ............................................................................ 224

Metodo di invaso ........................................................ 225

Coefficienti udometrici ................................................. 231

Vulnerabilità idraulica ............................................................................................................ 234

6

C : C I M - M 1

ORSO OSTRUZIONI DRAULICHE ODULO

By Armando Brath 15/09/2025

Misure idrologiche

L’idrologia è la scienza che studia l’acqua sul nostro pianeta. In particolare,

l’idrologia considera:

 La distribuzione spaziale e temporale dell’acqua la sua circolazione

(nelle diverse fasi: solida, liquida, vapore e nei diversi ambienti)

 La sua disponibilità

 Le sue proprietà fisiche chimiche, e le relazioni con l’ambiente,

comprese quelle con gli organismi viventi.

Ciclo idrologico

Le precipitazioni sulle terre emerse a seconda di dove cadono hanno effetti

diversi, in un corso d'acqua la pioggia si accumula, nel terreno parte si

infiltra e se il terreno è imbibito da acqua evapora, mentre parte scorre

superficialmente secondo le linee di massima pendenza, le piante imparate

assorbono acqua, anche se una piccola quantità per effettuare la fotosintesi

clorofilliana poi l'acqua torna sotto forma di vapore in atmosfera per

traspirazione, quindi l'acqua che cade impara te viene schermata e intercettata

dalla superficie fogliare. Il deflusso dal terreno avviene tramite movimenti

d'acqua all'interno delle falde. L’evapotraspirazione rappresenta l'insieme di

due azioni, evaporazione e traspirazione. Tutta L'energia necessaria per il

processo del ciclo idrologico è fornita dal sole.

7

I valori relativi alle diverse forme di trasporto sono volumi espressi in

percentuale del volume di precipitazione annuale sulle terre emerse (ca.

).

106500 ; 720

A scala planetaria: = 6371 → = 4 = 510 065 665

Il 71% della superficie è ricoperta da oceani e mari, mentre per il 29% dalle

terre emerse. Il volume annuo piovuto sulle terre emerse è pari a:

(720 ) (0.29 )

⋅ 10 ⋅ ⋅ 510 065 665 ⋅ 10 ⋅ 10 = 106 501 710 ⋅ 10 = 405 501,710

Il volume annuo piovuto sui mari vale:

(1120 ) (0.71 )

⋅ 10 ⋅ ⋅ 510 065 665 ⋅ 10 ⋅ 10 = 405 604 217 ⋅ 10 = 405 604,217

Il volume piovuto sui mari rispetto a quello piovuto sulle terre emerse

corrisponde a: 405 604,217 ⋅ 100 = 380%

106 501,710

Considerando il bilancio idrologico delle precipitazioni avremo che, la

precipitazione può essere calcolata come:

0.7 ⋅ 1120 + 0.3 ⋅ 720 ≈ 1000

L’evaporazione: 0.7 ⋅ 1250 + 0.3 ⋅ 410 ≈ 1000

Così si ha la chiusura del bilancio. 8

Tipologia di precipitazione

Esistono diverse tipologie di precipitazioni:

 Cicloniche (frontali): caratterizzate da un’elevata estensione spaziale

 Orografiche: associate alla presenza di rilievi montuosi

 Convettive: estensione limitata (estive)

 Di contatto: rugiada e brina

Bisogna sempre tenere in considerazione che il gradiente termico atmosferico

medio corrisponde a ogni 100 m.

0.6° ÷ 1°

Altezza e intensità di precipitazione

 Altezza di precipitazione il valore dell’altezza d’acqua piovana

[]:

ℎ

che si accumula su una superficie piana ed impermeabile in un assegnato

periodo di tempo, durata La raccolta di questi dati avviene tramite

Δ.

strumenti standardizzati, chiamati pluviometri.

 Intensità di pioggia media : si misura più spesso per rispetto

all'altezza di precipitazione perché è uno standard che riesce a essere

meglio paragonabile ℎ

= Δ

9

 Ietogramma: andamento dell’intensità di precipitazione nel tempo per

intervalli di tempo di durata prefissata 22/09/2025

Anche quando si parla di intensità è fondamentale parlare della durata di

dell’osservazione poiché l’intensità, ad esempio, di per un’ora non è

60

preoccupante, mentre lo diventa se si verifica per due ore.

Misura delle precipitazioni

Pluviometro totalizzatore. Il pluviometro totalizzatore è un recipiente cilindrico

con bocca tarata al cui interno è collocato un imbuto raccoglitore (misura

puntuale).

 Diametro: ogni litro di acqua raccolta corrisponde a

35.7 → = 0.1 →

10 mm di altezza di precipitazione

10

Il recipiente è costituito da un cilindro e un imbuto che regge l’acqua, va

svuotato ogni tot di pento per avere misurazioni corrette, anche perché si

scuoterebbe per evaporazione. Sono strumenti ormai in disuso perché serve un

operatore che raccoglie i dati, ma ne sono presenti molti sul territorio perché

in Italia le letture sono iniziate circa nel 1910. Questi pluviometri vengono

letti in generale alle 9 del mattino. Non registra il tracciato della pioggia,

ma mostra la quantità di pioggia caduta dall’ultima osservazione.

Pluviografo a sifone. Strumento comunque datato, ma più vicino a quelli attuali

perché registra il tracciato di pioggia su un tamburo rotante a velocità nota

(ci permette di conoscere l’ora) su cui è avvolto un supporto cartaceo su cui

viene scritta la quantità di pioggia con un pennino.

È formato da un pluviometro (imbuto) che va disposto in maniera tale che la

superficie di raccolta sia orizzontale poiché la pioggia cade in verticale e

quindi l’area efficace deve essere massima, non può essere inclinato. La

pioggia viene incanalata e riempie un recipiente in cui si ha un galleggiate

che sale al salire dell’acqua, sul galleggiante è montata un’asta rigida cona

punta scrivente. L’inclinazione della curva indica l’intensità con cui cade la

pioggia. Ogni tot di tempo va svuotato poiché il supporto cartaceo finisce e

quindi bisogna fa ripartire il diagramma dal bassissimo e questo lo si fa

tramite un sifone; quindi, quando l’acqua del recipiente arriva allo stesso

livello del punto più alto del sifone avviene lo svuotamento quasi istantaneo.

Si chiamano pluviografi proprio perché disegnano un grafico.

Per descrivere il tracciato che descrive in modo corretto il fenomeno piovoso,

ogni parte di diagramma va traslata verso l’alto come se lo svuotamento non

fosse avvenuto.

Ogni pluviografo è costituito da:

 Sensore: misura l’altezza di pioggia caduta in funzione del tempo

 Apparato di registrazione (foglio di carta, supporto magnetico)

11

Pluviografo a bascula. Il pluviografo a bascula è costituito da un imbuto che

convoglia l’acqua piovana in un piccolo recipiente. Quest’ultimo scarica il

liquido in due vaschette basculanti, ciascuna con una capacità corrispondente a

0,2 mm di pioggia sull’area di raccolta.

Man mano che una vaschetta si riempie, il suo peso aumenta fino a provocare la

rotazione dell’intero sistema attorno a una cerniera: in questo modo la

vaschetta piena si svuota e contemporaneamente l’altra si posiziona sotto

l’imbuto, pronta a ricevere la pioggia successiva.

Ogni ribaltamento equivale quindi a 0,2 mm di precipitazione. Al tempo stesso,

il movimento aziona un contatto elettrico che genera un impulso: in questo modo

ogni ribaltamento viene registrato e convertito in dati quantitativi sulla

pioggia caduta.

Tutto questo viene tracciato su un foglio di carta montato su un tamburo

rotante a velocità nota (si conoscono le ore), quando non piove l’asta rimane

in una posizione fissa (linea costante). Ogni volta che si una rotazione del

sistema di vaschette si ha lo spostamento di una tacca che corrisponde a 0,2

mm.

Da questo sistema è possibile costruire un tracciato per intero, ribaltando il

tracciato disegnato per avere una corretta registrazione anche della quantità

di pioggia della seconda vaschetta.

Al giorno d’oggi i tracciati su carta vengono registrati su memorie di massa

che contiene informazioni in forma numerica e possono essere acquisiti in

maniera molto più rapida. 12

Piovosità annuale sul territorio nazionale

 

Precipitazione media annuale 990 mm

I caratteri distintivi generali sono principalmente un aumento delle piogge con

un aumento della quota. Questi grafici vengono descritti da curve isoiete

ovvero curve con la stessa quantità di pioggia.

La nostra nazione è abbastanza ricca d’acqua e questo è dovuto soprattutto alla

vicinanza del mare che si ripercuote sull’aumento delle piogge. Se si

considerano gli anni più recenti si può notare che nella mappa sopra ci sono

grosse differenze ad esempio, per l’anno 2022, quindi si può dire che ci sono

anche anni particolarmente siccitosi rispetto alla media.

Il bilancio idrico sul territorio nazionale può essere riassunto come:

N . Fabbisogno complessivo nazionale stimato in poco oltre , spesso

OTA 50 ⋅ 10

si può pensare che il consumo sia basso rispetto all’afflusso d’acqua, ma

bisogna tenere in conto che dei non si possono utilizzare quelli di

300 ⋅ 10

evaporazione e traspirazione. 13

Monitoraggio ambientale

Gli enti preposti per le attività di monitoraggio ambientale, come:

 Rilevamento, validazione e pubblicazione di dati ambientali

 Studio delle risorse idriche e delle portate di piena

 Delimitazione dei bacini idrografici e rilievo dei corsi d’acqua

In passato era il servizio idrografico alle dipendenze del ministero dei lavori

pubblici (1914 circa), poi si passò al Servizio Idrografico e Mareografico

Nazionale (SIMN) alle dirette dipendenze della Presidenza del Consiglio dei

ministri. Intorno agli anni 2000 queste funzioni furono passate alle regioni

che a loro volta ad oggi hanno delegato agenzie esterne chiamate ARPA (Agenzia

Regionale Prevenzione e Ambiente), come ad esempio: Regione Emilia-Romagna

(http://www.arpa.emr.it), Regione Veneto (http://www.arpa.veneto.it).

SIMN. Articolazione territoriale comprendente la

 Direzione Centrale

 10 Uffici Compartimentali

 4 Uffici per le Regioni Autonome (Bolzano, Trento, Cagliari e Palermo)

La rete raccoglie complessivamente 500 pluviometri/pluviografi.

ARPA. La Legge