Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
IL MOTO UNIFORME (the uniform flow)
GAUCKLER - STRICKLER 2/13/2Hs iRKv
iRP
Ai
Hw
wo
DARCY - WEISBACH g2
v
R4i
2
H
COLEBROOK - WHITE
HR471,3
e
Re
51,2log2
1
HR4
vRe
6
H
10Re
m101R
s/m45,0v
IN FIUMI E CANALI …
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
SCABREZZA DI FIUMI E CANALI
Qualità della superficie Scabrezza assoluta
e (10-4 m) Strickler
sK (m1/3s-1) CANALI APERTI ( HR 1,00 m)
Rivestiti con: - conglomerati bituminosi - mattoni - calcestruzzo - pietrame ad opera incerta - pietre (a seconda del tipo, della profondità e velocità)
Scavati o dragati: - in terra diritti e uniformi - in terra con curve abbastanza uniformi - in terra senza manutenzione o in roccia CORSI D’ACQUA MINORI ( HR 2,00 m, larghezza in piena < 30 m): - con sezioni abbastanza regolari - con sezioni irregolari e impaludamenti - torrenti con pochi massi - torrenti con grossi massi CORSI D’ACQUA MAGGIORI ( HR 4,00 m, larghezza in piena > 30 m): - con sezioni regolari senza massi e siepi - irregolari con sezioni accidentate AREE GOLENALI ( HR 1,00 m) - a pascolo - coltivate - con vegetazione spontanea
5÷90 10÷90 3÷90
----------
75÷57 72÷57 77÷57 50÷20
30÷15
60÷30 50÷20 50÷20
----------
45÷20 25÷15 35÷20 25÷15
----------
45÷30 30÷20
---------- 40÷20 50÷20 30÷20
6/190
sd
26K
n
1Ks
MANNING
2/13/2H iR
n
1v
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
SCABREZZA DI FIUMI E CANALI
Qualità della superficie Scabrezza assoluta
e (10-4 m) Strickler
sK (m1/3s-1) CANALI APERTI ( HR 1,00 m)
Rivestiti con: - conglomerati bituminosi - mattoni - calcestruzzo - pietrame ad opera incerta - pietre (a seconda del tipo, della profondità e velocità)
Scavati o dragati: - in terra diritti e uniformi - in terra con curve abbastanza uniformi - in terra senza manutenzione o in roccia CORSI D’ACQUA MINORI ( HR 2,00 m, larghezza in piena < 30 m): - con sezioni abbastanza regolari - con sezioni irregolari e impaludamenti - torrenti con pochi massi - torrenti con grossi massi CORSI D’ACQUA MAGGIORI ( HR 4,00 m, larghezza in piena > 30 m): - con sezioni regolari senza massi e siepi - irregolari con sezioni accidentate AREE GOLENALI ( HR 1,00 m) - a pascolo - coltivate - con vegetazione spontanea
5÷90 10÷90 3÷90
----------
75÷57 72÷57 77÷57 50÷20
30÷15
60÷30 50÷20 50÷20
----------
45÷20 25÷15 35÷20 25÷15
----------
45÷30 30÷20
---------- 40÷20 50÷20 30÷20
6/190
sd
26K
n
1Ks
MANNING
2/13/2H iR
n
1v
65432l n)n+ n + n + n + (n = n
Condizioni del canale Valori
Materiale dell’alveo
Terra Roccia tagliata Ghiaia fine Ghiaia grossolana
n1 0,020 0,025 0,024 0,028
Grado di irregolarità
Liscio Minore Moderato Severo
n2 0,000 0,005 0,010 0,020
Variazione della sezione
Graduale Con alternanza occasionale Con alternanza frequente
n3 0,000 0,005
0,0100,015 Effetto relativo
delle ostruzioni
Trascurabile Minore Apprezzabile Severo
n4 0,000 0,0100,015 0,0200,030 0,0400,060
Vegetazione Bassa Media Alta Molto alta
n5 0,0050,010 0,0100,025 0,025-0,050 0,050-0,100
Tortuosità Minore Apprezzabile Severa
n6 1,000 1,150 1,300
Degree of meandering
Bed material
Variation in channel cross section
Degree of irregularity
Effect of obstruction
Amount of vegetation
Cowan’s, 1989
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
SEZIONI COMPOSTE
3/2Hs
3/2Hs RKtcosRK
i
vEmm
mHm
mm
m RPAA
3/2
H3/2
m2/3
sm
3/2
3/2
m2/3
sm
3/2
RKP
P
KP
A
i
v
m
m
m3/2
mHmm
m ARKsJ
QC
m mCJ
QC
23m
2m
3m
AC
AC
A
33
dA)'vv(vA
1
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
INTEGRAZIONE PROFILI A MOTO PERMANENTE
23/4H
2s
2
ARK
QJ
xJJ2
1EE 1nnn1n
gA2
QzyE
2
1n1n EEE
0ydy
EdEE
1n
1ny1n
y
xdy
dJ
2
1
gA
bQ1
xJJ2
1EE
dy/Ed
Ey
1n
1n3
1n
1n2
1nnn1n
1n
y 1n
Gradually varied flow
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
INTEGRAZIONE PROFILI A MOTO PERMANENTE
23/4H
2s
2
ARK
QJ
xJJ2
1EE 1nnn1n
gA2
QzyE
2
1n1n EEE
0ydy
EdEE
1n
1ny1n
y
xdy
dJ
2
1
gA
bQ1
xJJ2
1EE
dy/Ed
Ey
1n
1n3
1n
1n2
1nnn1n
1n
y 1n
Gradually varied flow
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
CANALI COLLETTORI DI PORTATA
)Ji(Adx
dSw
L
0wvL
0wm dx)x(J)x(ASidx)x(AS
dxPdSSidxAS w
JRHw
LALA
0i0i
Channel with lateral inflow
side-channel spillway
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
CANALI COLLETTORI DI PORTATA
)Ji(Adx
dSw
L
0wvL
0wm dx)x(J)x(ASidx)x(AS
dxPdSSidxAS w
JRHw
LALA
0i0i
Channel with lateral inflow
side-channel spillway
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
CANALI COLLETTORI DI PORTATA
)Ji(Adx
dSw
L
0wvL
0wm dx)x(J)x(ASidx)x(AS
dxPdSSidxAS w
JRHw
LALA
0i0i
Channel with lateral inflow
side-channel spillway
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
CONFLUENZE: IL TORRENTE ARDO (PIAVE)
11
21
211
w1 ybg
Q
2
ybS
22
22
222
w2 ybg
Q
2
ybS
)cy(bg
QS
33
23
w3
iL2
ybybG 2211
w
6
)yyyy)(bb(R
2221
2112
w
NELL’IPOTESI DI ANDAMENTO LINEARE DEL PROFILO L
x)yy(yy 121
231 SRGcosSS
E TRASCURANDO L’ATTRITO SUL FONDO
Junctions: the example of Ardo (Piave) stream
Hypothesis: linear behavior of the profile
and by neglecting the shear stress
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
IL RISALTO IDRAULICO
2
11
2 F8112
1
Y
Y
FORTE9F
STABILE
OSCILLANTE
95,4F
5,45,2F
DEBOLE
ONDULATO
5,27,1F
7,11F
RISALTOFROUDE
1
1
1
1
1
21
321
1 F81116
F813
Y
H
The hydraulic jump
undular
weak broken
with instability
stable broken
strong broken
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
LOCALIZZAZIONE DEL RISALTO 1/2
z)H(HYg2
qY oo2
1
2
1
2
11
2 F8112
1
Y
Y
23
2
3222
2
2Yg2
qYHz
Yg2
qY c22
2
2
2 Y2
3Hz
Yg2
qY
CORRENTE LENTA A VALLE CORRENTE VELOCE A VALLE
Localization of the hydraulic jump 1/2
Subcritical downstream conditions Supercritical downstream conditions
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
LOCALIZZAZIONE DEL RISALTO 2/2
c212 Y5,1HHHH
CASO b) c212 Y5,1HHH
CASO a)
b/br s
21
321
121 F81116
F813HH
y
H
Localization of the hydraulic jump 2/2
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
LOCALIZZAZIONE DEL RISALTO 2/2
CASO b) c212 Y2
3HHH CASO a)
2/3
21
3212
11
s
F81116
F813
2
F1F
8
27
b
br
2/321
1s
2
F1F
8
27
b
br
2/3
2
21
2
2
121
1
2
r
F
2
3
y
y
2
F
y
y
2
11
2 F8112
1
Y
Y
Localization of the hydraulic jump 2/2
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
LOCALIZZAZIONE DEL RISALTO 2/2
CASO b) c212 Y2
3HHH CASO a)
2/3
21
3212
11
s
F81116
F813
2
F1F
8
27
b
br
2/321
1s
2
F1F
8
27
b
br
2/3
2
21
2
2
121
1
2
r
F
2
3
y
y
2
F
y
y
2
11
2 F8112
1
Y
Y
Localization of the hydraulic jump 2/2
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
LOCALIZZAZIONE DEL RISALTO CON GRADINO NEGATIVO
21
2
11
2
12
2 F1y
z
y
y
yy2
y
21
2
1
2
1
2
12
2 F1y
z
y
y
yy2
y
z)2
zy(F 2w
CASO b)
CASO a)
z)2
zy(F 1w
b) a)
Localization of the hydraulic jump with a negative step
Sistemazioni dei corsi d'acqua - Paolo Salandin, Università di Padova
SALTI DI FONDO
CONDIZIONE CRITICA
SULLA SOGLIA
275,1c1
z
y54,0
z
y
81,0c1
z
y30,4
z
L
66,0cp
z
y00,1
z
y
F015,0314,1
c1
z
yF021,0566,0
z
y
F051,0765,0
cp
z
yF136,0236,1
z
y
F048,0753,0
c1
z
yF21,044,3
z
L
CONDIZIONE SUPERCRITICA SULLA SOGLIA
The drop structure: the base of the overfall