Costruzioni Idrauliche

Costruzioni Idrauliche

Capitolo 1 - Idrologia

1. Ciclo idrologico

L'idrologia è la scienza che studia l'acqua nel suo ambiente naturale. In particolare considera:

• la distribuzione spaziale e temporale dell'acqua;
• la sua circolazione (nelle diverse fasi e nei diversi ambienti);
• la sua disponibilità;
• le sue proprietà fisiche e chimiche e le relazioni con l'ambiente, comprese quelle con gli organismi viventi.

L'idrologia studia i flussi d'acqua che costituiscono il cosiddetto ciclo idrologico. I flussi dalla atmosfera alla superficie terrestre si chiamano precipitazioni; l'acqua piovuta si infiltra nel suolo o scorre in superficie (fiumi, rii, torrenti...) o nel sottosuolo. Si ha infine l'evaporazione dal suolo, dalle superficie idriche, in primis gli oceani, ma anche laghi e altri bacini, e la traspirazione dalle piante e dagli animali; questi flussi sono definiti in una sola parola come evapotraspirazione.

Il primo ostacolo che incontra la precipitazione è la vegetazione, la quale intercetta parte della precipitazione stessa che non viene quindi assorbita dal terreno. Inoltre i primi strati di terreno sono più permeabili rispetto a quelli profondi, in quanto sono interessati da coltivazioni e dalla presenza delle radici degli alberi. Il primo strato costituisce quindi una via di deflusso preferenziale (deflusso ipodermico).

COSTRUZIONI IDRAULICHE

CAPITOLO 1 - Idrologia

1. Ciclo idrologicoL'idrologia è la scienza che studia l'acqua nel suo ambiente naturale. In particolare considera:

• la distribuzione spaziale e temporale dell'acqua;
• la sua circolazione (nelle diverse fasi e nei diversi ambienti);
• la sua disponibilità;
• le sue proprietà fisiche e chimiche e le relazioni con l'ambiente, comprese quelle con gli organismi viventi.

L'idrologia studia i flussi d'acqua che costituiscono il cosiddetto ciclo idrologico. I flussi dall'atmosfera alla superficie terrestre si chiamano precipitazioni; l'acqua piovuta si infiltra nel suolo o scorre in superficie (fiumi, ghiacciai, torrenti...) o nel sottosuolo. Si ha infine l'evaporazione dal suolo, dalle superfici idriche, da prismi di acqua, ma anche laghi e altri bacini, e la traspirazione delle piante e dagli animali; questi flussi sono definiti in una sola parola come evapotraspirazione.

il primo ostacolo che incontra la precipitazione è la vegetazione, la quale intercetta parte della precipitazione stessa che non viene quindi assorbita dal terreno. Inoltre i primi strati di terreno sono più permeabili rispetto a quelli profondi, in quanto sono interessati da coltivazioni e dalla presenza delle radici degli alberi. Il primo strato costituisce quindi una via di deflusso preferenziale (deflusso ipodermico).

2. Bilancio idrologico a scala planetaria

Il volume di precipitazione annuale sulle terre emerse può essere stimato intorno al valore di 119.000 Km³/anno. Dividendo tale quantità per la superficie delle terre emerse si ottiene un'altezza di pioggia annua pari a 720 mm/anno (in Italia tale valore è pari circa a 900 mm/anno). Effettuiamo ora il bilancio idrico globale in termini di altezze di precipitazione (in millimetri):

Dalla figura si evince che c'è uno squilibrio fra evaporazione e precipitazione oceanica di circa 310 mm. Tale quantità deve essere fornita dalle terre emerse, in quanto sulla terra ne avanzano invece 310 mm (contributo all'apporto indiretto delle terre emerse).

• PRECIPITAZIONE MEDIA: 0,7•1120 + 0,3•720=1000 mm
• EVAPORAZIONE MEDIA: 0,3•410 + 0,7•1250=1000 mm

Il bilancio si deve chiudere sempre.

3. Eventi di precipitazione

Le precipitazioni derivano dai processi di condensazione dell'umidità presente nell'atmosfera. Tale condensazione avviene per effetto del raffreddamento di masse di aria umida ascendenti. In relazione ai fenomeni che portano al sollevanento di tali masse, si hanno eventi di precipitazione con caratteristiche diverse:

• Precipitazioni frontali (o cicloniche) dovute alla convergenza di masse d'aria di temperatura diversa in aree di bassa pressione; quindi dal sollevamento di quella più calda ed umida e quella più fredda. Riguardano un'ampia zona e sono fenomeni facilmente prevedibili.
• Precipitazioni convettive dovute al riscaldamento della vicina superficie (convezione); sono tipiche dei climi caldi; caratterizzate da una forte intensità e concentate nello spazio (tipicamente estive).
• Precipitazioni orografiche dovute ai processi in un versante montuoso nella direzione del vento, che costringe l'aria a salire e quindi a precipitare.
• Precipitazioni di contatto: la condensazione avviene per contatto (nebbia e brina).

4. Misura puntuale della precipitazione al suolo

Si definisce innanzitutto l'altezza di precipitazione come l'altezza della lama d'acqua che coprirebbe una superficie impermeabile orizzontale, qualora tutta l'acqua caduta in un certo intervallo di tempo sulla superficie fosse trattenuta, così,