Domande aperte esame Idrologia

J’(D)<J(D)

Quindi le perdite di carico: hv=(J1-J1’)L1+(J2-J2’)L2

L’asse dei tubi interseca la nuova piezometrica traslata verso l’alto di 5 m per garantire almeno

mezza atmosfera di pressione.

5. Curve di possibilità pluviometrica e ietogrammi di progetto.

L’altezza di pioggia media osservata su una certa superficie in un dato intervallo di tempo dipende

dalla durata dell’evento hr=f(s).

Un singolo evento pluviometrico può essere descritto oltre che dall’andamento temporale anche da

relazioni intensità-durata-frequenza (IDF), anche dette curve di possibilità pluviometriche o curva di

caso critico.

Queste curve mettono in relazione le massime altezze di pioggia per le relative durate per un

assegnato tempo di ritorno (Tr), ovvero il tempo medio che intercorre tra il verificarsi di due eventi

successivi di entità uguale o superiore ad un valore si assegnata intensità.

Per calcolare le curve IDF si utilizza la legge a 3 parametri:

= ⁄

( + )

Per determinare i termini si seguono degli step:

 Ordinazione del campione dei massimi annuali in senso decrescente, fatta per ogni durata

 Regolarizzazione delle curve di caso critico, che avviene attraverso 2 passaggi:

passaggio per un’intensità molto breve, ipotizzando inizialmente un valore di b di primo

tentativo e calcoliamo il parametro m con il metodo dei minimi quadrati. Calcolando poi il

valore esatto di b attraverso la formula, utilizzando la funzione obiettivo.

+1

∗ 10 − ′10 = ( ) − ′10 = 0

+

Il parametro a dipende dal tempo di ritorno, è una variabile casuale che viene determinata

per via probabilistica, cioè, segue una certa legge di distribuzione di probabilità. Effettuiamo

l’adattamento di a con le distribuzioni di Gumbel e Frechet, utilizzando il metodo dei

momenti.

Per scegliere quale delle due è migliore per descrivere il campione introduciamo il metodo

che consente di calcolare le differenze tra il valore della frequenza empirica di non

superamento Fn(x) e la distribuzione di probabilità teorica Ft(x)

2

1 −

∑

1 = ( )

1 −

La distribuzione che presenta il valore medio della norma N1 è quella da utilizzare.

A questo punto per, per ogni assegnato Tr, si calcola la probabilità di non superamento di a

1

() = 1 −

Invertendo la formula della legge di distribuzione di probabilità migliore, si ricava il

parametro a per il dato Tr. Ora si può costruire una curva IDF per ogni Tr, variando la durata

δ.

Per ietogrammi di progetto si intende una certa distribuzione temporale delle precipitazioni da

utilizzare nella progettazione e nella verifica in condizioni estreme di alcune opere.

In generale, per la determinazione attraverso un modello afflussi-deflussi, della massima portata di

colmo che avviene nella sezione di chiusura di un bacino dovremmo avere a disposizione diversi

ietogrammi reali fino a trovare la migliore distribuzione probabilistica delle portate al colmo.

Quando però questi non sono presenti, si utilizzano degli ietogrammi teorici di progetto, creati a

partire dalle IDF. Esistono diversi tipi:

 Ietogramma rettangolare: dedotto dalle IDF con l’ipotesi che l’andamento temporale

dell’intensità di pioggia sia costante in tutta la durata

 Ietogramma triangolare: considera l’effetto di picco, posizionato a metà della durata

dell’evento. L’intensità massima è pari al doppio rispetto a quella calcolata con la legge a tre

parametri

 Ietogramma sifalda: costituito da una parte critica, che è data dallo ietogramma

rettangolare a cui si aggiunge una parte iniziale e una finale per tenere conto della frazione

che non contribuisce all’altezza critica

 Ietogramma chicago: distribuzione temporale delle altezze coincide con la relazione altezza-

durata.

6. Teoria del GIUH e relazione con la teoria dell’IUH.

Lo GIUH è un ideogramma unitario istantaneo geomorfologico a cui associamo una variabile casuale

secondo gli IUH per studiare la funzione di distribuzione.

Preso un bacino, noi vogliamo determinare il tempo che impiega una goccia per arrivare alla

sezione di chiusura senza subire interferenze (t*).

Analizziamo l’equazione di continuità a livello macroscopico, da cui ricaviamo:

7. Reti distribuzione idrica; schemi possibili, limiti piezometrici e ruolo serbatoi.

Le portate seguono un regime variabile in dipendenza alla domanda.

Sono composte da:

 Opera di disconnessione idraulica tra l’acquedotto e la rete per impedire la propagazione

delle oscillazioni di portata e di pressione che si hanno nelle condotte

Utilizziamo il serbatoio o una torre piezometrica.

 Serbatoio di compenso e riserva

 Reticolo di condotte a maglie chiuse, questo serve per alimentare ogni utenza in caso di

rottura di un tronco

Le condotte si dividono in:

 Alimentatrici: senza allacci portano l’acqua nelle varie zone (grande D)

 Distributrici: con allacci, servizio antincendio (piccolo D)

 Equilibratrici: senza allacci chiudono le maglie delle alimentatrici

Condizioni estreme di funzionamento:

 Limite di pressione:

Nell’ora dei minimi consumi e livello massimo nel serbatoio abbiamo pressione massima 70

m sul suolo.

Nell’ora dei massimi consumi e livello minimo nel serbatoio abbiamo pressioni minime a 10

m sull’edificio più alto.

La massima oscillazione tra ρmin e ρmax è 15-20 m.

8. Dimensionamento degli spechi.

Gli spechi sono canali a superficie libera sotterranei.

Ipotizziamo che il moto sia uniforme e quindi possiamo ricavare la scala del deflusso del canale

come: 1 2/3

= Ω(ℎ) (ℎ) √

Il coefficiente di resistenza al moto è 100

=

1 + ⁄

√

(m=0,35)

Per averla adimensionale si opera una adimensionalizzazione (perché Q è espressa in altezza idrica)

Ipotizzando il contorno bagnato: Ω(ℎ ) Ω()/Ω

=

V(ℎ ) V()/V

=

Q(ℎ ) Q()/Q

=

La forma per il migliore scolo è quella ovoidale.

9. Variabili idrologiche; problemi, metodi, esempi applicativi.

Si intendono le decisioni progettuali soggette ad incertezza:

 Incertezza sulla qualità e quantità dei dati disponibili

 Incertezza di previsione degli ingressi climatici

 Conoscenza inadeguata degli ingressi climatici

 Conoscenza inadeguata del comportamento del sistema

 Eterogeneità e anisotropie incognite

 Approssimazione di calcolo

In funzione della fase progettuale si analizzano diverse caratteristiche dei dati:

 Preliminare (valori medi): studio tecnico ed economico iniziale attraverso un modello statico

 Definitiva ed esecutiva (valori estremi): si vanno a studiare e ad analizzare le situazioni

estreme attraverso un modello statico

 Gestionale (storie temporali): come si sta comportando l’opera nel corso del tempo

attraverso un modello dinamico stocastico

Le variabili idrologiche intervengono nella progettazione di sistemi idrici (individuare forzanti

idrauliche di progetto) attraverso:

 Interventi di mitigazione del rischio idraulico con:

misure non strutturali: attive con preannuncio manutenzione, passive con norme d’uso

territoriali

misure strutturali: attive con manutenzione straordinaria, passive con opere di ingegneria

 Sistemi di approvvigionamento idrico con:

sistemi di regolazione: invasi naturali e artificiali

sistemi di derivazione: acque sotterranee e superficiali

 Sistemi di drenaggio con:

urbano: canalizzazione fognarie e vasche di laminazione

rurale: bonifiche e drenaggi

 Interventi di conservazione del suolo con:

sistemazione dei versanti: drenaggio, consolidazione e terrazzamento

sistemazione dei torrenti dei corsi d’acqua: onde trasversali e longitudinali

 Sistemi di monitoraggio e controllo dell’inquinamento idrico:

deflussi fluviali: sorgenti puntuali e distribuite

deflussi urbani: inquinamento pluviale, dilavamento pluviale e smaltimento dei rifiuti

10. La trasformazione afflusso-deflusso: teoria dei sistemi lineari e stazionari.

Descrivono come gli afflussi diventano deflussi utilizzando modelli cinematici.

Possono essere completi, ovvero studiano il comportamento del bacino in ogni possibile situazione

metrorologica, oppure a equivalenza limitata, che studiano solamente il comportamento del bacino

in eventi di natura particolare. Questi modelli sono detti di piena e simulano il comportamento del

bacino solo in corrispondenza di piene tenendo conto solo dell’infiltrazione e non della

evapotraspirazione.

I modelli possono essere lineari e stazionari.

I modelli di piena simulano il comportamento del bacino con un insieme di canali e serbatoi lineari.

Il canale lineare produce un ritardo nell’idrogramma in uscita producendo un’onda di piena che si

propaga traslando senza deformazioni.

Il serbatoio lineare rappresenta un volume invasato legato alla portata uscente.

11. Approvvigionamento idrico: serbatoi e reti di distribuzione.

I serbatoi sono opere di accumulo che hanno tre funzioni:

 Funzione di riserva: mantengono sempre un volume di acqua per emergenze

 Funzione di compenso/richiesta: raccoglie acqua la notte e fa da compenso giornaliero, la

restituisce quando la domanda supera la media

 Funzione di disconnessione: evita che il moto vario generato nel tratto di condotta a valle si

propaghi a monte

L’acqua viene conservata in diversi modi:

 Interrata (caverna): costituita da più camere separate. C’è una camera di manovra costituita

da un cunicolo, in cui passano le tubazioni che competono alle camere e relative

apparecchiature. Modello economico.

 Seminterrati: costituiti da 2 camere indipendenti, una è sempre libera per il compenso.

 Sopraelevati: si utilizzano accompagnati ad un altro serbatoio, facendo fungere quelle

sopraelevato da vasca di carico. Questo modello è molto costoso

Le reti di distribuzione comprendono portate in regime variabile in dipendenza alla domanda.

Sono composte da:

 Opera di disconnessione idraulica tra l’acquedotto e la rete per impedire la propagazione

delle oscillazioni di portata e di pressione che si hanno nelle condotte

Utilizziamo il serbatoio o una torre piezometrica.

 Serbatoio di compenso e riserva

 Reticolo di condotte a maglie chiuse, questo serve per alimentare ogni utenza in caso di

rottura di un tronco

Le condotte si dividono in:

 Alimentatrici: senza allacci portano l’acqua nelle varie zone (grande D)

 Distributrici: con allacci, servizio antinc