Nel calcolo idraulico vengono calcolate diverse quantità in funzione del tipo di dispositivo di dissipazione adottato. Per i diversi casi i risultati attesi dal calcolo idraulico sono:
1. Bacino non rivestito con controbriglia
z0 [m]
Innalzamento del livello dell'acqua a monte
zg [m]
Quota dell'acqua sulla gaveta (n.b. l'acqua sulla gaveta transita in condizioni di stato critico)
zv [m]
Quota di riattacco della vena fluida sul paramento di valle
z1[m]
Quota dell'acqua a valle della briglia
fb [m]
Quota del profilo del terreno alla distanza di massima escavazione (profondità di massima escavazione)
z2 [m]
Innalzamento del livello dell'acqua subito a monte della controbriglia
zum [m]
Quota della corrente a valle della briglia in condizioni di moto uniforme
lbmin [m]
Lunghezza minima del bacino
hcbmin [m]
Altezza minima della controbriglia
2. Bacino in rilevato, rivestito con contro briglia
z0[m]
Innalzamento del livello dell'acqua a monte
zg [m]
Quota dell'acqua sulla gaveta (n.b. l'acqua sulla gaveta transita in condizioni di stato critico)
zv [m]
Quota di riattacco della vena fluida sulparamento di valle
z1 [m]
Quota dell'acqua a valle della briglia
z2 [m]
Innalzamento del livello dell'acqua subito a monte della controbriglia
zum [m]
Quota della corrente a valle della briglia in condizioni di moto uniforme
lbmin[m]
Lunghezza minima del bacino
hcbmin [m]
Altezza minima della controbriglia
3. Bacino in depressione, rivestito con controbriglia
z0[m]
Innalzamento del livello dell'acqua a monte
zg [m]
Quota dell'acqua sulla gaveta (n.b. l'acqua sulla gaveta transita in condizioni di stato critico)
zv[m]
Quota di riattacco della vena fluida sulparamento di valle
z1 [m]
Quota dell'acqua a valle della briglia
z2[m]
Innalzamento del livello dell'acqua subito a monte della controbriglia
zum [m]
Quota della corrente a valle della briglia in condizioni di moto uniforme
lbmin [m]
Lunghezza minima del bacino
hcbmin [m]
Altezza minima della controbriglia
4. Assenza di bacino e di controbriglia
z0 [m]
Innalzamento del livello dell'acqua a monte
zg [m]
Quota dell'acqua sulla gaveta (n.b. l'acqua sulla gaveta transita in condizioni di stato critico)
zv [m]
Quota di riattacco della vena fluida sulparamento di valle
zum [m]
Quota della corrente a valle della briglia in condizioni di moto uniforme
Dopo aver avviato il calcolo, il programma fornisce la sintesi dei risultati:
Pendenza di compensazione, da cui si calcola il numero di briglie necessario per sistemare l'asta fluviale.
E' possibile inoltre effettuare il ricalcolo della pendenza considerando un numero inferiore di briglie rispetto a quello calcolato, sarà sufficiente inserire il numero di briglie che si intende utilizzare e cliccare sul pulsante [...]. Il programma esegue la verifica della gaveta e fornisce in output l'altezza.
5. Calcolo idraulico della briglia
Gli schemi di calcolo cui si farà riferimento per il calcolo idraulico della briglia sono vari e dipendono dal dispositivo di dissipazione adottato. Si possono presentare le seguenti situazioni:
1.Bacino non rivestito con controbriglia
2.Bacino in rilevato rivestito con controbriglia
3.Bacino in depressione rivestito con controbriglia
4.Assenza totale di bacino e di controbriglia
Nelle figure che seguono sono rappresentati i quattro schemi di calcolo adottati:
Figura :Bacino non rivestito con controbriglia
Figura :Bacino in rilevato
Figura :Bacino in depressione
Figura :Assenza di bacino
BACINO NON RIVESTITO CON CONTROBRIGLIA
Con riferimento alla figura1
Calcolo della quota di moto uniforme a valle (zuv) :
La quota di moto uniforme a valle è calcolata risolvendo:
Dove :
A – area bagnata della sezione
R – raggio idraulico della sezione
B – Larghezza della sezione d’alveo
hu – Altezza di moto uniforme cercata
i – pendenza dell’alveo
n – coefficiente di scabrezza di Manning (compreso spesso tra 0.011 e 0.035)
Il caso preso in esame è relativo ad alvei di sezione rettangolare, quindi detta hu l’altezza di moto cercata si ha:
Siccome Qp è una quantità costante l’equazione può essere risolta agevolmente sia per via grafica che per via numerica.
Calcolo del livello dell’acqua sulla gaveta (zg) :
Questa quantità può essere calcolata considerando che l’acqua transiterà al di sopra della gaveta in condizioni di stato critico. Ciò vuol dire che l’altezza dell’acqua rispetto al fondo della gaveta dovrà soddisfare la seguente equazione:
In questo caso la sezione si presenta di forma trapezoidale ed il valore delle quantità dipendenti dalla geometria della sezione vale:
Nelle precedenti equazioni i simboli usati sono:
Ag – Area della sezione bagnata al di sopra della gavetta
Lg – Lunghezza del fondo della gavetta
q – Inclinazione degli scivoli misurata rispetto all’orizzontale
hc – Altezza critica misurata rispetto al fondo della gavetta
Anche in questo caso, essendo Qp costante, l’equazione può essere risolta facilmente rispetto ad hc. La quota zg assumerà il seguente valore:
Calcolo dell’innalzamento del livello a valle(z2):
Il calcolo del valore assunto da z2 dipende dal fatto che l’altezza della controbriglia sia maggiore o minore dell’altezza di moto uniforme a valle. Nel caso in cui l’altezza della controbriglia sia maggiore di zuv, per calcolare z2 si applica la formula valida per il deflusso dagli stramazzi in parete grossa:
Dove Lgcb è la larghezza del fondo della gaveta della controbriglia.
Nel caso contrario, cioè quando l’altezza della briglia sia minore dell’altezza di moto uniforme calcolata a valle, si è in presenza di controbriglia rigurgitata, e si utilizza quindi la seguente formula:
Calcolo del livello dell’acqua a monte (z0):
La quota di moto z0 si può determinare, come fatto per il calcolo di z2 (caso 1), utilizzando la formula valida per il deflusso per stramazzi in parete grossa. La formula particolarizzata al caso in esame è:
Dove Lg è la lunghezza della gavetta della briglia.
Calcolo della profondità di escavazione(fb):
La profondità di escavazione è calcolata utilizzando la formula di SCHOKLITSCH, tenendo in considerazione il fatto che il dislivello da prendere in considerazione è condizionato dall’innalzamento del livello z2:
Nella precedente formula i simboli usati sono i seguenti:
d90- diametro del materiale passante al 90% (espresso in mm)
q-portata specifica rispetto alla larghezza dell’alveo (espressa in m3/s)
n.b. Utilizzando le precedenti unità di misura il risultato è ritornato in metri.
Calcolo della quota di riattacco della vena (zv)
La quota alla quale la vena fluida si ricongiunge al paramento di valle della briglia è calcolata con la seguente formula sperimentale di RAND:
Dove D è il numero di DROP ed è definito come segue:
Calcolo della quota dell’acqua a valle della briglia (z1)
La quota del livello dell’acqua a valle della briglia è calcolata con la formula sperimentale di RAND:
Dove D è ancora il numero di DROP definito al punto precedente.
Calcolo della lunghezza minima del bacino (Lbmin)
La lunghezza minima del bacino è calcolata utilizzando la seguente formula sperimentale:
BACINO RIVESTITO IN RILEVATO CON CONTROBRIGLIA
Calcolo della quota di moto uniforme a valle (zuv) :
L’altezza di moto uniforme in questo caso è calcolata come nel caso di briglia con bacino non rivestito.
Calcolo dell’innalzamento del livello a valle(z2):
Anche in questo caso si utilizzano le stesse formule utilizzate al punto precedente.
Calcolo del livello dell’acqua a monte (z0):
Anche in questo caso si utilizzano le stesse formule utilizzate al punto precedente.
Calcolo della quota di riattacco della vena (zv):
Le formule utilizzate anche in questo caso sono le stesse di quelle utilizzate al punto precedente. In questo caso però si dovrà avere l’accortezza di porre fb (profondità di escavazione pari a zero). Si otterrà quindi:
Dove D è il numero di DROP ed è definito in questo caso:
Calcolo della quota dell’acqua a valle della briglia (z1)
Come nel punto precedente si utilizzano le stesse formule, ponendo fb pari a zero:
Dove D è ancora il numero di DROP definito al punto precedente.
Calcolo della lunghezza minima del bacino (Lbmin)
La lunghezza minima del bacino viene in questo caso calcolata come somma di due componenti:
Dove :
Lg1 è la distanza tra il paramento di valle ed il punto di caduta della vena
L12 è la lunghezza del risalto idraulico
Queste ultime due lunghezze si calcolano come segue:
Con D numero di DROP, sempre calcolato ponendo fb pari a zero.
BACINO RIVESTITO IN DEPRESSIONE CON CONTROBRIGLIA
Calcolo della quota di moto uniforme a valle (zuv) :
L’altezza di moto uniforme in questo caso è calcolata come nel caso di briglia con bacino non rivestito.
Calcolo della quota di riattacco della vena (zv):
Vengono utilizzate le formule dei punti precedenti, tenendo conto che in questo caso fb coincide con la profondità del bacino.
Calcolo della quota di riattacco della vena (z1):
Vengono utilizzate le formule dei punti precedenti, tenendo conto che in questo caso fb coincide con la profondità del bacino.
Calcolo della lunghezza minima del bacino (Lbmin)
La lunghezza minima del bacino viene in questo caso calcolata come somma di due componenti:
Dove :
Lg1 è la distanza tra il paramento di valle ed il punto di caduta della vena
L12 è la lunghezza del risalto idraulico
Queste ultime due lunghezze si calcolano come segue:
Con D numero di DROP, sempre calcolato ponendo fb pari a zero.
ASSENZA DI BACINO
Calcolo della quota di moto uniforme a valle (zuv) :
L’altezza di moto uniforme in questo caso è calcolata come nel caso di briglia con bacino non rivestito.
Calcolo del livello dell’acqua a monte (z0) :
Anche in questo caso si utilizzano le stesse formule utilizzate al punto precedente.
Calcolo del livello dell’acqua sulla gaveta (zg):
Anche in questo caso si utilizzano le stesse formule utilizzate al punto precedente.
Calcolo della profondità di escavazione(fb):
La profondità di escavazione è calcolata utilizzando la formula di SCHOKLITSCH, considerando questa volta che non c’è innalzamento della vena in quanto non è presente nessuna controbriglia:
Nella precedente formula i simboli usati sono i seguenti:
d90- diametro del materiale passante al 90% (espresso in mm)
q-portata specifica rispetto alla larghezza dell’alveo (espressa in m3/s)
n.b. Utilizzando le precedenti unità di misura il risultato è ritornato in metri.
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