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dispensa professore Salandin Costruzioni idrauliche 2
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Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
concrete check dam
mudslide control
slit check dam
bottom sills
stream diversion
floating debris control
concrete & steel check dam
groynes
settling basin
bank revetment
ponding area
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
TRASPORTO SOLIDO
8/vdC2/vACF 22wD
2wD
22wHwc r /viR
2c r dF 3
ws d)(R
*)R e(d)(
RFws
c r
Bedload transport: the threshold of movement
Shields diagram
Hydrodynamic force acting on the single grain … and the weight stabilization force
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
APPROCCIO SEMPLIFICATO PER LA VELOCITÀ CRITICA
equilibrio del grano sul fondo alveo
d) /(2 gCV wwsc r
ISBASH (1932 – 1936)
instabilità per
- scorrimento -> C=0,86
- rotolamento -> C=1,20
6/1
16
7/
h
zvv z
Vcr = V ? C=?
rolling (overturning)
sliding
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
BRIGLIE E SOGLIE
CHECK DAMS
BOTTOM SILLS
design slope
natural slope
filling
erosion natural slope design slope
drains overflow section
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
VERIFICHE DI STABILITÀ
Classe I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli. Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l’ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in Classe d’uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti.
Per costruzioni di tipo 1 e 2 e Classe d’uso I e II, ricadenti in Zona 4, è ammesso il METODO DI VERIFICA ALLE TENSIONI AMMISSIBILI
D.M. LL. PP. 14.02.92, per strutture in cls e in acciaio D.M. LL. PP. 20.11.87, per strutture in muratura D.M. LL. PP. 11.03.88, per opere e sistemi geotecnici
stability analysis
Tipi di costruzione e relativa vita nominale (anni)
1 Opere provvisorie – Opere provvisionali - Strutture in fase costruttiva ≤ 10
2 Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o
di importanza normale
≥ 50
3 Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di
importanza strategica
≥100
NUOVE NORME TECNICHE SULLE COSTRUZIONI
(D.M. 14 gennaio 2008) e
ISTRUZIONI PER L’APPLICAZIONE (Cicolare 2 febbraio 2009)
STATI LIMITE
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
IL CASO CLASSICO DELLA BRIGLIA A GRAVITA’ Verifiche di stabilità Riferimenti legislativi
- D.M. 11.03.1988 - D.M. 16.01.1996
Verifiche
statiche a sifonamento per scavi a valle …
Analisi statica
a ribaltamento
a scorrimento
a schiacciamento
FR 1,5
FS 1,3
stability analysis
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
Briglia in esercizio • Caso non drenato
FR = 0,89 1,5 FS = 0,83 1,3
Un esempio numerico: H=7 m, B=4 m, P=2 m, h=1,5 m, hv=4,8 m
FR = 1,72 1,5 FS = 3,37 1,3
Briglia in esercizio • Caso drenato
ANALISI DELLE SPINTE SECONDO RANKINE (con stime speditive del processo filtrante)
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
MODELLAZIONE DEL PROCESSO FILTRANTE
0 5 10 15 20 m
0 5 10 m
Ammasso poroso omogeneo (K=10-5 m/s)
Analisi non stazionaria del movimento di una singola fase fluida all’interno di un mezzo poroso (saturo e/o non saturo)
Curve di saturazione
Dominio “illimitato”
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Evoluzione del transitorio all’arrivo di una piena
1
2 3
8
6 7
9
4 5
(briglia drenata)
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Briglia in esercizio • Caso drenato
distribuzione delle pressioni dell’acqua
RISULTATI
FR = 1,42 1,5 (1,72) FS = 2,11 1,3 (3,37)
FR = 1,08 1,5 (0,89) FS = 1,14 1,3 (0,83)
Differenze con stime speditive
in più in meno
Briglia in esercizio • Caso non drenato
(sempre basati sulla teoria di Rankine)
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VERIFICA SECONDO GLI STATI LIMITE ULTIMI (SLU)
???Fh
L3/L[EE vood
carichi permanenti
carichi variabili
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SCAVI LOCALIZZATI
z1 5,2qH3 7 8,0s 3 5,05,02m a x
132,090
57,02,0
max yd
qh75,4s
SCHOKLITSCH
d90 in mm h e y1 in m q in m3/s,m
Tlog89410
e164,182,1
y
s3
7Tlog
2
max
Tlog89 410x
y 3
m a x
2
)v/ (T 22wc r
local scour
downstream a bottom sill
downstream an abrupt drop
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
SIFONAMENTO
HEAVING
54i
i
s/h
/)(F
e
c
o
wwsa t
2/sh
2/s)(F
w
2owsat
PIPING
Fh
L3/LF vo
F
h
ds23/bs2dF 2211
da limi a sabbia grossa 8,5÷5,0
ghiaia da fine a grossa con massi 4,0÷2,5
argilla da molle a molto compatta 3,0÷1,6
piping & heaving
loose dense clay
gravel boulders
silt coarse sand
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SOTTOPPRESSIONI uplift beneath hydraulic structures
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ESEMPIO DI DERIVAZIONE
example of derivation
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PORTATA SOLIDA
2/33/2s d5,4 2iq5,2q
SHIELDS
MEYER - PETER
c rss Cq
DU BOIS
bedload transport
qs [kg/s,m] solid discharge q [kg/s,m] discharge i [m/m] energy slope d [m] grain diameter
qs [kg/s,m] solid discharge [N/m2] shear stress Cs=3,335·10-6
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BRIGLIE SELETTIVE
slit dam
beam dams
opened check-dams
window dam
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volume filled by sediment
LA FORMAZIONE DI UN DEPOSITO STABILE A MONTE DIPENDE DAL RAPPORTO FRA LA PORTATA SOLIDA IN INGRESSO AL SISTEMA E LA
CAPACITÀ DI TRASPORTO DELLA FESSURA
QUESTA DEVE COMUNQUE ESSERE LARGA PER LIMITARE LA POSSIBILITÀ DI INTASAMENTO CHE RIDURREBBE LA BRIGLIA SELETTIVA AD UNA NORMALE
Cassone a stramazzo Qmax 30 l/s
Nastro trasportatore Qs 0,07 kg/s
Canaletta rettangolare 0,5 X 0,5 m
Similitudine Froude 1:30
Pendenza 5%
modello fisico
Materiale uniforme d50 6,4 mm
Briglia simulata con due quinte in legno
Larghezza fessura b = 22 cm Rapporto di restringimento r = 0,44
modello fisico
Prova sperimentale numero 1
modello fisico
Prova sperimentale numero 2
Q=30 l/s C=0.093
Q=15 l/s C=0.187
Misura della portata solida in uscita dalla briglia
Misura del tirante nella fessura
Misura del tirante sul deposito
Portate inferiori Verifica autopulizia
Risultati prova n°1
Non si realizza pendenza di sistemazione
Capacità fessura maggiore della portata solida da monte
modello fisico
Accumulo di materiale
Quinte libere
modello fisico
Risultati prova n°2
Si realizza pendenza di sistemazione
Capacità fessura all’inizio inferiore della portata solida da monte
Aumenta deposito =
Gradino costante
Aumenta pendenza = Aumenta energia
modello fisico
Quinte libere Forma a dorso d’asino del deposito
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BRIGLIE SELETTIVE
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BRIGLIE SELETTIVE 1/2
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BRIGLIE SELETTIVE 2/2
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BRIGLIE PER TRATTENERE I MATERIALI GALLEGGIANTI floating debris countermeasures
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BRIGLIE PER TRATTENERE I MATERIALI GALLEGGIANTI floating debris countermeasures
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BRIGLIE PER TRATTENERE I MATERIALI GALLEGGIANTI
detail of steel beam and concrete junction
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BRIGLIA IN ALVEO A SEZIONE LARGA check dam in a wide section
embankment
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BRIGLIA AD ARCO 1/2 arch check dam
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BRIGLIA AD ARCO 2/2 arch check dam
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BRIGLIA AD ARCO SELETTIVA 1/2 arch windows check dam
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BRIGLIA AD ARCO SELETTIVA 2/2 arch windows check dam
stainless steel
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BRIGLIA + VASCA DI DISSIPAZIONE + CONTROBRIGLIA
PASSI LOGICI NELLO SVILUPPO DEL PROGETTO
1) DEFINIZIONE PORTATA DI PROGETTO
2) ACQUISIZIONE GEOMETRIA E GRANULOMETRIA D’ALVEO
3) SCELTA DELLA TIPOLOGIA
4) DIMENSIONAMENTO DELLA GAVETA E DELL’ALTEZZA DELLA BRIGLIA
5) PREDIMENSIONAMENTO STATICO DELLA BRIGLIA
6) VERIFICHE STATICHE DELLA BRIGLIA (RIBALTAMENTO, SCORRIMENTO, SCHIACCIAMENTO)
7) DETERMINAZIONE DELLA LUNGHEZZA DELLA VASCA DI DISSIPAZIONE E DEL RAPPORTO DI CONTRAZIONE DELLE QUINTE
8) DIMENSIONAMENTO STATICO DELLE QUINTE
9) VERIFICHE IDRAULICHE (PIPING, HEAVING E SCAVI LOCALIZZATI A VALLE DELLA BRIGLIA E DELLE QUINTE)
10) PROTEZIONE DELLA GAVETA E DELLE QUINTE CONTRO L’EROSIONE
11) PROTEZIONE DEL FONDO E DELLE PARETI DELLA VASCA DI DISSIPAZIONE E DEL TRATTO IMMEDIATAMENTE A VALLE DELLE QUINTE
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BRIGLIA E VASCA DI DISSIPAZIONE SUL T. RAI (S. CROCE-PIAVE-BELLUNO; ANNI '30)
check dam faced with regular stones
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OPERE DI PRESA DA CORSI D’ACQUA Small river intake
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OPERE DI PRESA DA CORSI D’ACQUA Small river intake
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OPERE DI PRESA DA CORSI D’ACQUA Big river intake
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PICCOLA DERIVAZIONE
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GRANDE DERIVAZIONE
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CANALI CON PORTATA PROGRESSIVAMENTE DECRESCENTE
tcosyg2
qyH
2
2
32
22
yg/q1
q)yg/()dx/dq(qy
dx
dy
0dx/dH
H2y3
)yH(HCq2
dx
dy
Hg2Cdx/dq q )yH(g2yq
tcosH
y1
Cq
yx
Cq
Hc
3
1
3
2L
Channel with decreasing discharge
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BRIGLIE IN LEGNAME E PIETRAME SUL T. PIOVA (PIAVE-BELLUNO; ANNI '30)
rip rap and wood check dam
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IL LEGNAME USATO NELLE OPERE IDRAULICHE DEVE POSSEDERE, CARATTERISTICHE MECCANICHE DI RESISTENZA E DURABILITÀ BEN MAGGIORI DI QUELLE RICHIESTE PER IMPIEGHI NORMALI (SOLAI, CAPRIATE ECC.).
LEGNAME 1/2
SCARSO INTERESSE PRESENTANO GLI ABETI (ROSSO E BIANCO) PER LA LORO POCA DURABILITÀ E SCARSA ATTITUDINE A ESSERE TRATTATI.
ELEVATA DURABILITÀ NATURALE POSSIEDE IL DURAME (LA PARTE PIÙ INTERNA DEL TRONCO) DEL LARICE, IL CUI ALBURNO (LA PARTE ESTERNA) PUÒ ESSERE RIDOTTO AL MINIMO CON UN’APPROPRIATA SEGAGIONE DEL TRONCO.
IL TONDAME MAGGIORMENTE ESPOSTO ALL’ABRASIONE, COME QUELLO SUL LATO DI VALLE DELLA GÀVETA DELLE BRIGLIE, È TALVOLTA RIVESTITO CON MEZZO TUBO DI ACCIAIO INOX O DI ALLUMINIO.
requested durability is higher than in the usual civil works (e.g. roof truss)
red or white firs are inadequate …
a proper choice: heartwood of larch (without sapwood)
faced with stainless steel or aluminium to reduce abrasion problems
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IL LARICE (E IL CASTAGNO) È SOLITAMENTE RAPPRESENTATO DA TONDAME (SCORTECCIATO) CON DIAMETRI 20÷40 CM. LA SUA DURATA È DI CIRCA 30 ANNI, DIPENDENDO DAL TIPO DI ESSENZA E DALLO STATO IN CUI LA STRUTTURA OPERA: SE SEMPRE ASCIUTTO, O BAGNATO, O ALTERNATIVAMENTE BAGNATO.
LEGNAME 2/2
DURATE CIRCA DOPPIE (60÷70 ANNI) SONO OTTENUTE CON LEGNAME IMPIEGATO ALL’APERTO O A CONTATTO COL SUOLO UTILIZZANDO TONDAME TRATTATO IN AUTOCLAVE CON SOSTANZE CONSERVANTI. IL LEGNO VIENE TRATTATO ALLA PRESSIONE DI 8÷10 ATM. CON SOLUZIONI CALDE DI SOSTANZE ANTISETTICHE. ESSE IMPREGNANDO LA MASSA, RENDONO INATTIVE LE SOSTANZE FERMENTISCIBILI E IMPEDISCONO LO SVILUPPO DI GERMI.
PER I PALI DA INFIGGERE NEL TERRENO È TALVOLTA USATA LA CARBONIZZAZIONE SUPERFICIALE. ESSA PRODUCE LA FORMAZIONE SULLA SUPERFICIE DI SOSTANZE CATRAMOSE ANTISETTICHE ED ELIMINA I MATERIALI ORGANICI. LO STRATO CARBONIZZATO CHE SI FORMA SULLA PARTE BRUCIATA ASSORBE L’ACQUA IMPEDENDONE IL DIFFONDERSI ALL’INTERNO.
Barked larch and chestnut with a lifetime of 20-40 years
lifetime increases up 60-70 years after moist-heat sterilization
carbonization of surface layer was also adopted in the past
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova Bologna 2004
BRIGLIA SELETTIVA A CORTINA D’AMPEZZO CORPO FORESTALE DELLO STATO DI BELLUNO (1968)
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BRIGLIA DI LEGNAME E PIETRAME CON PLATEA DI DISSIPAZIONE
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
PICCOLA BRIGLIA DI LEGNAME E PIETRAME
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BRIGLIA DI LEGNAME E PIETRAME
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BRIGLIE DI PIETRAME E LEGNAME
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SCHEMI PLANIMETRICI DI BRIGLIE AD ARCO DI LEGNAME E PIETRAME
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ESEMPIO DI BRIGLIA CONVESSA DI LEGNAME E PIETRAME
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SOGLIE
OPERE TRASVERSALI NON SPORGENTI
HANNO LO SCOPO DI FISSARE NELLA SE-ZIONE IL FONDO DELL’ALVEO CIRCA ALLA STESSA QUOTA DELL’ALVEO NATURA-LE VANNO ADEGUATA-MENTE APPROFONDI-TE AL DI SOTTO DEL TALWEG PER GARAN-TIRNE LA STABILITÀ LE VERIFICHE DA CONDURRE SONO DI CARATTERE STATICO E IDRAULICO
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
ESEMPIO DI SOGLIA DI STABILIZZAZIONE DI LEGNAME E PIETRAME
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SOGLIA IN LEGNAME CON PROTEZIONE AL PIEDE
IN PIETRAME
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SOGLIA IN PIETRAME LEGATO
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ESEMPIO DI SOGLIA DI STABILIZZAZIONE DI PIETRAME
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ESEMPIO DI SOGLIA DI STABILIZZAZIONE DI PIETRAME
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AZIONI ESERCITATE DALLA CORRENTE (1/2)
in condizioni di moto uniforme …
iRPAi Hww /0
tensione tangenziale media sul contorno
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… e in assenza di moto uniforme
AZIONI ESERCITATE DALLA CORRENTE (2/2)
disuniformità della corrente per strutture in alveo (ad es. spalle o pile di un ponte) …
… per il verificarsi di un risalto
… in presenza di variazioni planimetriche d’alveo …
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DIFESE CON MURI DI SPONDA
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DIFESE CON SCOGLIERA 1/2
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DIFESE CON SCOGLIERA 2/2
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FORZA RESISTENTE
(nell’ipotesi di regolarità del moto)
SHIELDS
0,06 (?)
d << h
06,0
dws
c r
5,0
67,0106,0h
d
dws
cr
d ~ h
0,047(?)
ZELLER
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APPROCCIO SEMPLIFICATO PER LA VELOCITÀ CRITICA
equilibrio del grano sul fondo alveo
d) /(2 gCV wwsc r
ISBASH (1932 – 1936)
instabilità per
- scorrimento -> C=0,86
- rotolamento -> C=1,20
6/1
16
7/
h
zvv z
Vcr = V ? C=?
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… un esempio numerico …
Shields d=0,33 m
Zeller d=0,42 m
Armanini d=0,24 m
Isbash - scorr. d=0,72 m - rotol. d=0,46 m
= 0,86 per f~0,6 e CD~0,8
d) /(2 gf / CV wwsDc r
Isbasch a scorrimento
Vcr (Isbash) < V (media)
110 115 120 125 130 135 140102
104
106
108
110
112
114
esempio torrente Plan: Plan 01Geom: i=3%
RS = 2
Station (m)
Ele
vati
on (
m)
Legend
WS PF 1
Ground
Bank StaQ=150 m3/s, i=3%, V=5,54 m/s, y=1,22 m, o=319 Pa
3:2 2:1
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SCOGLIERA SUL FONDO
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DIMENSIONAMENTO SECONDO FHWA
r
2/3
sws
1s2o
50 F/)(
K/F675,0
)g2/ (v
d
Condizioni d’esercizio Fattore di
stabilità Fs
Correnti uniformi; tratti rettilinei o leggermente curvilinei (raggio curvatu-
ra/larghezza canale > 30); trascurabile azione ondosa e/o del trasporto di detriti
galleggianti; limitate incertezze nei parametri di progetto.
1.01.2
Correnti gradualmente varie; tratti curvilinei con 30 > raggio curvatura/larghezza
canale > 10; moderata azione ondosa e/o del trasporto di detriti galleggianti. 1.31.6
Correnti prossime alla condizione critica; tratti curvilinei con raggio curvatu-
ra/larghezza canale < 10; rilevante azione ondosa (0,3 – 0,6 m) e/o del trasporto di
detriti galleggianti; marcata disuniformità planoaltimetrico della corrente; signi-
ficative incertezze nei parametri di progetto.
1.62.0
FHWA [1989]
K1 ≤ 1 = ???
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1,72 1,33
SCOGLIERA SULLA SPONDA
equilibrio del grano sulla sponda
42°
2
2
1cos0tg
tgcrcr
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5.2
1
21
30
gyK
VyCCCSd
ws
wtvsf
Condizioni Sf
Correnti uniformi; tratti rettilinei o leggermente curvilinei (raggio cur-vatura/larghezza canale > 30); azio-ne delle onde o del trasporto solido minima; piccole o trascurabili incer-tezze dei parametri.
1,0–1,2
Correnti gradualmente varia; tratti curvilinei (30 > raggio curvatura/ larghezza canale > 10; azione delle onde o del trasporto solido modera-ta.
1,3–1,6
Correnti in transizione; tratti curvilinei con raggio curvatura/lar-ghezza canale < 10; azione delle on-de o del trasporto solido rilevante; turbolenza in corrispondenza delle opere in alveo; significative incer-tezze nei parametri di progetto.
1,6–2,0
5 05.1,
ddm a x
torivestim ensp esso reN
1 0 0
IL DIMENSIONAMENTO SECONDO USACE
31
15
853050
d
ddd
sC= 0,300 (massi spigolosi) = 0,375 (massi arrotondati)
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SCOGLIERA SULLA SPONDA
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LA DISTRIBUZIONE GRANULOMETRICA
La distribuzione granulometrica dei massi influisce sulla resistenza del rivestimento: gli elementi devono avere dimensioni ragionevolmente variabili all’interno dello spessore della scogliera (pari ad almeno 1,5 d50 o d100)
Diametro masso
(m) Peso masso (kg)
Percentuale di
passante
1,5 < d50 < 1,7 3,0 < G50 < 5,00 100
1,2 < d50 < 1,4 2,0 < G50 < 2,75 85
1,0 < d50 < 1,4 1,0 < G50 < 1,50 50
0,4 < d50 < 0,6 0,1 < G50 < 0,20 15
L’applicazione della procedura descritta è suggerita al caso di correnti che di poco si scostano da quelle uniformi. Dall’applicazione sulla sponda di scarpa 2:1 risulta d50=1,31,5 m (con Isbasch d50=~1,0 m)
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
LA DISTRIBUZIONE GRANULOMETRICA
La distribuzione granulometrica dei massi influisce sulla resistenza del rivestimento: gli elementi devono avere dimensioni ragionevolmente variabili all’interno dello spessore della scogliera (pari ad almeno 1,5 d50 o d100)
Diametro masso
(m) Peso masso (kg)
Percentuale di
passante
1,5 < d50 < 1,7 3,0 < G50 < 5,00 100
1,2 < d50 < 1,4 2,0 < G50 < 2,75 85
1,0 < d50 < 1,4 1,0 < G50 < 1,50 50
0,4 < d50 < 0,6 0,1 < G50 < 0,20 15
L’applicazione della procedura descritta è suggerita al caso di correnti che di poco si scostano da quelle uniformi. Dall’applicazione sulla sponda di scarpa 2:1 risulta d50=1,31,5 m (con Isbasch d50=~1,0 m)
ESEMPIO DI LEGATURA DI MASSI
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LA DISTRIBUZIONE GRANULOMETRICA
La distribuzione granulometrica dei massi influisce sulla resistenza del rivestimento: gli elementi devono avere dimensioni ragionevolmente variabili all’interno dello spessore della scogliera (pari ad almeno 1,5 d50 o d100)
Diametro masso
(m) Peso masso (kg)
Percentuale di
passante
1,5 < d50 < 1,7 3,0 < G50 < 5,00 100
1,2 < d50 < 1,4 2,0 < G50 < 2,75 85
1,0 < d50 < 1,4 1,0 < G50 < 1,50 50
0,4 < d50 < 0,6 0,1 < G50 < 0,20 15
L’applicazione della procedura descritta è suggerita al caso di correnti che di poco si scostano da quelle uniformi. Dall’applicazione sulla sponda di scarpa 2:1 risulta d50=1,31,5 m (con Isbasch d50=~1,0 m)
ESEMPIO DI LEGATURA DI MASSI
ULTERIORI CONSIDERAZIONI (1/2)
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
Lo spessore della scogliera deve essere al minimo fra 1,5 d50 o d100: se la scogliera è gettata in acqua, è comunque opportuno prevedere un incremento dello spessore del 50% rispetto a quello calcolato.
Per evitare lo sprofondamento dei massi va posto al fondo della scogliera un filtro rovescio o un geotessuto con appropriate carat-teristiche meccaniche
L’estensione longitudinale dipende fortemente dalle condizioni locali della zona in cui si prevede la realizzazione del rivestimento; la scogliera deve essere continua per una lunghezza comunque maggiore del tratto che risente dell’azione della corrente.
Scavo al piede della scogliera ds=1,74(d50)-0,112,2m (d50 =0.1m)
Il taglione o la banca al piede devono essere adeguatamente approfondite (almeno 2,5 m sotto il piano delle ghiaie) ds
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ULTERIORI CONSIDERAZIONI (2/2)
In alternativa al taglione si possono disporre opportune protezioni al piede, realiz-zando una trincea o una banca di dimensioni oppor-tune
Si può anche disporre un volume maggiore di massi dove sia previsto il massimo scalzamento
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INTESTAZIONE DELLA SCOGLIERA
Quando la protezione con scogliera riguardi una parte a fiume, senza interessare l'arginatura maestra, nella sezione iniziale del rivestimento è necessario immorsarlo adeguatamente nell’ammasso protetto per evitare che possa prodursi un aggiramento della testa
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
INTESTAZIONE DELLA SCOGLIERA
Quando la protezione con scogliera riguardi una parte a fiume, senza interessare l'arginatura maestra, nella sezione iniziale del rivestimento è necessario immorsarlo adeguatamente nell’ammasso protetto per evitare che possa prodursi un aggiramento della testa
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INTESTAZIONE DELLA SCOGLIERA
Quando la protezione con scogliera riguardi una parte a fiume, senza interessare l'arginatura maestra, nella sezione iniziale del rivestimento è necessario immorsarlo adeguatamente nell’ammasso protetto per evitare che possa prodursi un aggiramento della testa
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INTESTAZIONE DELLA SCOGLIERA
Quando la protezione con scogliera riguardi una parte a fiume, senza interessare l'arginatura maestra, nella sezione iniziale del rivestimento è necessario immorsarlo adeguatamente nell’ammasso protetto per evitare che possa prodursi un aggiramento della testa
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MURO DI SPONDA DI LEGNAME E PIETRAME A PARETE DOPPIA CON
TAPPETO DI PROTEZIONE
Stones and wood wall
with double frame
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MURO DI SPONDA CON LEGNAME E PIETRAME A PARETE SEMPLICE CON TAPPETO DI PIETRAME AL PIEDE
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Stones and wood wall with single frame
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MURO DI SPONDA CON LEGNAME E PIETRAME A PARETE SEMPLICE a) IN FASE DI COSTRUZIONE; b) DOPO 5 MESI; c) DOPO 2 ANNI.
a) b)
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Stones and wood wall with single frame
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XX SECOLO (INIZIO). FORNO DI ZOLDO: DIFESE DI SPONDA IN LEGNAME E PIETRAME (ARCHE) SUL RIO PRAMPER (MAE’-PIAVE)
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Example of stones and wood wall
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GABBIONI (da non utilizzare in presenza di trasporto solido)
Wire-enclosed riprap (gabions)
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DIFESA DI SPONDA CON FASCINATE
LE FASCINATE SONO SIMILI ALLE VIMINATE, CON LA DIFFERENZA CHE LA LORO STRUTTURA, ANZICHÉ ESSERE COSTITUITA DA UN GRATICCIO DI VIMINI, È FORMATA DA PARECCHIE FASCINE SOVRAPPOSTE.
ESSE SONO GENERALMENTE DI SALICE VERDE CON CIRCONFERENZA DI 1 M (DIAMETRO ~33 CM). LE FASCINE SONO FISSATE CON PALI DI LEGNO DURO DISTANTI TRA LORO DA 30 CM AD 1 M. I PALI POSSONO ESSERE PIANTATI IN MEZZO ALLE FASCINE, A VALLE DELLE STESSE, MA ANCHE SIA A MONTE CHE A VALLE.
LE FASCINATE SI DICONO DI 1A CLASSE QUANDO SONO COSTITUITE DA ALMENO 3 FASCINE SOVRAPPOSTE (RARAMENTE PIÙ DI CINQUE); DI 2A CLASSE SE COSTITUITE DA UNO O DUE ORDINI DI FASCINE. LE FASCINATE RIDUCONO LA LORO ALTEZZA PER ASSESTAMENTO DI CIRCA IL 20%.
(willow) FASCINES a rough bundle of brushwood used for strengthening an earthen structure, or making a path across uneven or wet terrain. Typical uses are protecting the banks of streams from erosion, covering marshy ground and so on
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DIFESE DI SPONDA CON VIMINATE E FASCINATE VARIAMENTE DISPOSTE
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DIFESA DI SPONDA CON ASTONI DI SALICE
LA PROTEZIONE DI SPONDA PER UN CORSO D'ACQUA SOTTOPOSTO AD AZIONI NON MOLTO INTENSE PUÒ OTTENERSI CON ASTONI DI SALICE (FUSTI LEGNOSI DI 1÷3 M DI LUNGHEZZA CON UN DIAMETRO DI 4÷15 CM), DISPOSTI LUNGO LA SPONDA E ANCORATI CON FILO D'ACCIAIO E PALETTI.
GLI ASTONI SONO PROTETTI AL PIEDE CON UNA SCOGLIERA COSTITUITA DA UNA FILA DI MASSI DI ADEGUATA PEZZATURA, GENERALMENTE COLLEGATI TRA LORO.
LA SOLUZIONE È ADOTTATA PER ALVEI CON PENDENZA MINORE DEL 3% E CON LIMITATO TRASPORTO SOLIDO. LO SFORZO (MEDIO) TANGENZIALE CRITICO DI QUESTO TIPO DI DIFESA PUÒ RAGGIUNGERE I 300 N/m2.
Willow logs
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DIFESA DI SPONDA CON ASTONI DI SALICE B
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Willow logs
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COPERTURA DIFFUSA CON ASTONI DI SALICE Willow logs
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COPERTURA DIFFUSA CON ASTONI DI SALICE a) IN FASE DI COSTRUZIONE; b) DOPO 3 ANNI; c) DOPO 5 ANNI.
a)
b) c)
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Willow logs
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RIASSUNTO: DIFESE DI SPONDA
MURI (in calcestruzzo rivestiti o in pietrame e legname)
SCOGLIERA
GABBIONI (da non utilizzare in presenza di trasporto solido)
MASSI E TALEE DI SALICE
ASTONI DI SALICE
VIMINATE E FASCINATE
SUMMARY: Linings and bank revetments
Concrete or wood and stone walls
Rock riprap
Wire-enclosed riprap (gabions)
Stones and willow quicksets
Willow logs
(Willow) fascine
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I pennelli (o repellenti) sono manufatti che, radicati nella sponda, si protendono verso l'alveo per definire, con la loro testa, i punti che fissano la nuova linea di sponda. Ma è anche opportuno ricordare come anche le briglie e le soglie contribuiscano, fissando la sezione, alla difesa delle sponde.
PENNELLI
La distanza tra due pennelli è dell'ordine di 2÷4 volte la loro sporgenza. In queste condizioni può ritenersi che il costo, con l'ammorsamento alla sponda e la difesa della testa contro lo scalzamento, sia comparabile con quello di una difesa longitudinale.
La difesa con pennelli è talvolta preferita perché la disposizione dà luogo a una successione di pozze e rapide e il succedersi delle morbide e delle piene comporta, lungo l'alveo, una trasformazione ambientale e morfologica che può favorire interessanti insediamenti di flora e fauna.
Milano Sist 2003
Spur dikes (groynes)
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TIPI DI PENNELLI E LORO DISPOSIZIONE RISPETTO ALLA DIREZIONE DELLA CORRENTE
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DISTANZA TRA I PENNELLI
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Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova PENNELLO ORTOGONALE INTESTATO ALLA SPONDA
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PENNELLO DI
MASSI PROTETTO
CON UNA
CORTINA DI
GETTINIEZIONE
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ESEMPIO DI PENNELLO DI PIETRAME
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova Pennello a L di legname e pietrame con tappeto di protezione
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova Pennello a L di legname e pietrame con tappeto di protezione
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova Pennello d’acciaio, calcestruzzo, legname e pietrame
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DIFESA DI SPONDA PROVVISIONALE
CON ALBERI RECISI ED ANCORATI
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PROVISIONAL EROSION CONTROL
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COLATA DI DETRITI O DEBRIS FLOW
Una colata di detriti è un moto rapido di un miscuglio di acqua e materiali, massi e fango. I detriti e i massi sono concentrati alla testa della colata; essi avanzano rotolando e scivolando. La massa in movimento ha un forte potere di erosione, così da raccogliere e convogliare lungo il percorso molti altri materiali erosi dal fondo e dalle sponde dell’alveo.
La produzione di queste colate richiede il concorso di alcune condizioni: la presenza di un ammasso detritico in stato precario di stabilità e dell'acqua, ovviamente, o di una massa fluida; e di appropriate pendenze dell'alveo o del valloncello.
La fonte dei materiali sono, naturalmente, i versanti esposti a fenomeni erosivi di varia intensità: con ammassi instabili disposti sui versanti stessi o in alveo per precedenti depositi o frane o colate, eccitati al moto rovinoso da piogge intense e dall'apporto di fluidificanti - limi e argille - che caricano l'acqua; e, forse, anche da processi di liquefazione dei materiali fini per eventi sismici.
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BRIGLIE FRANGICOLATA
La funzione è quella di ridurre l'energia della colata e favorire il deposito dei materiali. La struttura dell'opera è per lo più costituita da due ali radicate alle sponde. L'apertura centrale ospita una serie di speroni di calcestruzzo o d’acciaio con luci libere tra loro di 2÷3 m in funzione delle dimensioni previste per i materiali.
Le ali sono rinfiancate con materiale d'alveo per assorbire l’urto; gli speroni hanno il paramento di monte inclinato verso valle con un angolo con l'orizzontale di 30°÷50° per ridurre la forza d'urto. Se gli speroni sono di calcestruzzo, la parte esposta agli urti viene di norma protetta con acciaio (preferibilmente inossidabile).
L’opera deve essere, di regola, posta a valle di una varice quanto più ampia possibile, in modo da poter disporre della capacità di deposito corrispondente al prevedibile volume della colata.
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RIPRESA A VIDEO DI UNA COLATA DI DETRITI
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BRIGLIA
FRANGICOLATA
CON SPERONI
DI ACCIAIO
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BRIGLIA
FRANGICOLATA
CON SPERONI DI
CALCESTRUZZO
Milano Sist 2003
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ESEMPI DI BRIGLIE
FRANGICOLATA CON
SPERONI DI ACCIAIO
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BRIGLIA FRANGICOLATA CON SPERONI DI ACCIAIO
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Sono canali a forte pendenza con sezione ristretta e rivestita e relativamente profondi.
CUNETTONI
Sono impiegati per evitare l’erosione del fondo e delle sponde, ma anche per assicurare velocità elevate e, anche con portate modeste, il trasporto dei materiali.
Milano Sist 2003
Il rivestimento dell’intera sezione è praticato per due ragioni: • la limitata sezione rende economicamente più vantaggioso il
rivestimento del fondo piuttosto che l’approfondimento dei muri di sponda con le fondamenta;
• la elevata pendenza d’alveo richiederebbe, per la stabilità del fondo, una successione di soglie con passo assai ridotto: esposte, inoltre, per la velocità della corrente e il diametro del materiale trasportato, a sollecitazioni di qualche rilievo e a elevata usura.
debris flow drainage canals
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Esempi di cunettoni
rivestiti con pietrame
Cosenza 2004
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Cunettone rivestito sul fondo con pietrame
Bologna 2005
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CANALETTA RIVESTITA CON PIETRAME CON INTELAIATURA DI LEGNAME
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Cunettone rivestito con pietrame
Bologna 2005
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IL DISASTRO DI STAVA (TESERO-TN) SUL RIO STAVA
Il 19 luglio 1985 crollarono improvvisamente due ritenute di materiale di scarto minerario poste in un valloncello in destra del rio Stava.
La corrente investì il rio Stava, affluente di destra dell’Avisio (Adige) in una sezione posta 4000 m a monte della confluenza in prossimità dell’abitato di Tesero.
Il fronte della colata raggiunse il ponte romano a Tesero, 225 s dopo l’immissione nel rio Stava.
La velocità media nel tratto alto e medio fu di 20 m/s.
Il volume mobilitato fu di 185.000 m3; le vittime furono 269.
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova RIO STAVA PRIMA E DOPO IL 19/07/1985 (185.000 m3 - 269 vittime) Mil
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SIMULAZIONE DEL DEFLUSSO DEL DEBRIS FLOW LUNGO IL RIO STAVA
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DISASTRO DI STAVA:
AREA CIRCA 500 m A MONTE DEL PONTE ROMANO DI TESERO \Wo
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TESERO
PonteRomano
Rio Stava
DISASTRO DI STAVA:
AREA A MONTE DEL PONTE ROMANO DI TESERO \Wo
rd\S
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CONO DI DEIEZIONE
Il deposito che il materiale trasportato da un torrente forma, accumulandosi all’uscita dal suo bacino, si dispone secondo una superficie conica con vertice nella parte alta: cono di deiezione.
La sistemazione del torrente è in genere ottenuta portando l’alveo verso valle lungo la traccia tra cono e territorio circostante e stabilizzando l’alveo stesso con briglie, soglie e cunettoni.
La stabilizzazione del cono di deiezione, assegnando appropriate caratteristiche all'alveo, dà modo di fare defluire il materiale solido verso valle senza depositi significativi.
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CONO DI DEIEZIONE
ALLUVIAL FAN Owing to the flow as stream gradient decre-ases, coarse-grained solid material carried by the water is dropped. As this reduces the capacity of the channel, the channel will change direction over time, gra-dually building up a slightly moun-ded or shallow conical fan sha-pe. The deposits are usually poorly-sorted
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova SIATEMAZIONE DELL’IMMISSIONE DA UN CONOIDE Bologna2004
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CONFLUENZE
Piccoli torrenti (in senso relativo) possono immettersi ortogonalmente al recipiente.
Nei casi di maggiore importanza l’inserzione deve avvenire con un tracciato obliquo
Le sponde devono essere protette dall’erosione
L’immissione non deve produrre rallentamenti per evitare depositi in uno dei due rami
La soluzione ideale sarebbe quella di avere il corso secondario con moto non influenzato dal recipiente: risultato ottenibile, almeno idealmente, con un salto di fondo in corrispondenza dell’immissione.
Junctions
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SISTEMAZIONE DI UNA CONFLUENZA
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Una piazza di deposito può definirsi una sorta di sghiaiatore: per trattenere, in luogo adatto per capacità e collocazione, i materiali trasportati dal corso d'acqua, la cui deposizione a valle possa rappresentare una fonte di pericolo.
PIAZZE DI DEPOSITO
L'efficacia di queste piazze può risultare un valido strumento di difesa, a patto che si provveda, dopo che un evento abbia esaurito in parte o tutta la loro capacità, alla rimozione del materiale depositato, per il quale possano immaginarsi o siano da ricercare utili impieghi nel campo delle costruzioni.
Milano Sist 2003
La disponibilità di idonee capacità (dette piazze di deposito) distribuite lungo l'alveo consente il deposito controllato del materiale solido trasportato.
BEDLOAD TRANSPORT STORAGE AREAS
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova SCHEMI DI PIAZZE DI DEPOSITO (DA C. VALENTINI, 1912)
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova PIAZZA DI DEPOSITO CHIUSA DA UNA BRIGLIA SELETTIVA
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PIAZZA DI DEPOSITO CHIUSA DA UNA BRIGLIA SELETTIVA
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SCALE DI RIMONTA PER PESCI
Il manufatto deve consentire ai pesci il superamento di ostacoli quali briglie, traverse ecc.
Il principio è quello di alternare zone di corrente veloce (salti) con zone a velocità limitata (vasche) dove i pesci possono recuperare energie e prepararsi per il salto successivo.
La scala deve:
1) ridurre la velocità al di sotto della capacità natatoria del pesce; 2) non avere rapidi cambiamenti di portata; 3) assicurare la trasparenza dell’acqua e la visibilità del percorso; 4) essere facilmente accessibile ai pesci; 5) far passare una portata sufficiente ad attirare i pesci; 6) avere luoghi di riposo; 7) operare senza l’intervento dell’uomo.
fish ladder (or fishway, or fish pass, or fish steps)
Enable fish to pass around the barriers by swimming and leaping up a series of relatively low steps. The velocity of water falling over the steps has to be great enough to attract the fish to the ladder, but it cannot be so great that it washes fish back downstream or exhausts them to the point of inability to continue their journey upriver
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SCALA DI RIMONTA PER PESCI
Pool and weir
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Baffle fishway (Danil) Rock-ramp fishway
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SCALA DI RIMONTA PER PESCI REALIZZATA CON MASSI NATURALI
Rock-ramp fishway
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RAMPE PER LA RISALITA DEI PESCI
REALIZZATA CON PIETRAME GETTATO ALLA RINFUSA …
… REALIZZATA CON PIETRAME POSATO SU FILTRO ROVE-SCIO
ramp fishway
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