Ricostruzione dei volumi affluiti ad un serbatoio

Corso di Gestione delle risorse idriche A.A. 2008/2009
Esercitazione 1
Ricostruzione dei volumi
affluiti ad un serbatoio
Ing. Vincenzo Marco Nicolosi
Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale
Università degli Studi di Catania
Serbatoi di regolazione
SOTTOBACINO
CORSO D’ACQUA
ACQUIFERO
GALLERIA DI
CAPTAZIONE
SERBATOIO DI
REGOLAZIONE
CENTRALE
IDROELETTRICA
ADDUTTORE
POZZO
APPROVVIGIONAMENTO
DERIVAZIONE DI ACQUE
SUPERFICIALI
SERBATOIO
DI ACCUMULO
IMPIANTO DI
SOLLEVAMENTO
VASCA
PIEZOMETRICA
SORGENTE
ATMOSFERA
RETE DI
DISTRIBUZIONE
UTENZE
Specialmente nelle regioni semiaride o aride i serbatoi per la regolazione dei
deflussi superficiali sono tra gli elementi più importanti di un sistema di
approvvigionamento
Rappresentazione dei sistemi idrici
Nodo con
accumulo
fiume, canale
collettore
Nodo
senza
accumulo
serbatoio
arco
traversa
Utilizzo di grafi
nodo-arco
per la rappresentazione
di sistemi di
approvvigionamento
Rappresentazione dei sistemi idrici
Arco temporale
Intervallo
temporale t
Intervallo
temporale t+1
Serbatoi di regolazione
I serbatoi svolgono generalmente le seguenti importanti funzioni:
- Captazione di risorse idriche superficiali
- Accumulo e conseguente trasferimento nel tempo di risorsa
idrica per soddisfare usi con consumo
Variabilità dei deflussi naturali del corso d’acqua
Entità delle domande e loro ripartizione nel tempo
3
25
Domanda mensile (hm3)
Media mensile deflussi (hm )
20
20
15
10
10
5
0
0
G F M A M G L A
S O N D
G F M A M G L A S O N D
- Eventuale controllo delle piene
- Produzione idroelettrica
- Miscelazione acque di qualità differenti
- Usi ricreativi o ecologici
Dal punto di vista dei tempi della regolazione si dividono in:
•Serbatoi di regolazione giornaliera e settimanale
•Stagionale
•Pluriennale
Termini del bilancio
Bilancio di massa del serbatoio :
St = St-1 – Rt + It – Et – Sft – Pt
t=1,…,N-1
Deflussi [It]
Evaporazione [Et]
Sfiori [Sft]
Volume invasato [St]
Erogazioni
[Rt]
Perdite [Pt]
La scala mensile risulta generalmente la più appropriata per i fini gestionali
Incertezza nella valutazione dei termini del bilancio
•
•
•
•
•
Il termine legato all’evaporazione è spesso molto incerto poiché funzione di
molte variabili (quale superficie liquida evaporante?, effetti della temperatura,
del vento dell’umidità dell’aria…)
Le erogazioni potrebbero facilmente essere misurate spesso però nella
pratica risultano irreperibili e vanno stimati tramite altri accorgimenti (es.
potenza generata da centrali idroelettriche turbinanti l’intero volume in uscita)
Gli sfiori possono teoricamente essere valutati con precisione mediante le
relazioni idrauliche di efflusso tuttavia il tirante è variabile e gli sfioratori non
sono manufatti sperimentali
Le perdite in generale comprendono eventuali infiltrazioni comprese quelle
eventuali nel corpo diga (se in terra), anche esse dipendono dal volume
invasato (variabile!) e dalle caratteristiche pedologiche.
Il volume invasato viene stimato indirettamente a partire dal livello mediante
curve quote-volumi che spesso non sono aggiornate e quindi non tengono
conto di fenomeni di interrimento
Obiettivo della esercitazione
Ricostruzione dei volumi affluiti ad un serbatoio di regolazione
mediante l’utilizzo dell’equazione di bilancio
It = St – St-1 + Rt + Et + Pt
t = 1,…,N-1
N = numero di mesi
It volume affluito nel mese t
St volume invasato alla fine del mese t
Rt volume rilasciato nel mese t
Et perdite per evaporazione nel mese t
Pt altre perdite (infiltrazioni, sfiori, etc.)
In particolare, occorre:
· Calcolare le altezze di evaporazione mensili tramite la formula di Indelicato et al. (1967)
e = 0.38 T 1.93 con e [mm/mese] e T [°C]
· Calcolare i volumi invasati mensili tramite la relazione quote-volumi
· Calcolare i volumi di evaporazione tramite la relazione quote-aree
Il serbatoio Pozzillo
Il serbatoio Pozzillo ubicato nel
territorio della provincia di Enna,
nasce dallo sbarramento del F.
Salso alla stretta di Pozzillo, in
territorio di Regalbuto, a circa 20 km
dalla confluenza con il fiume Simeto
e sottende un bacino diretto di 577
km2.
La diga realizzata è in esercizio dal
1959 ed è attualmente gestita
dall’ENEL.
Si tratta del più grande serbatoio
artificiale costruito sinora in Sicilia
con una capacità utile di progetto di
140,5 Mm3 attualmente ridotta a
123,7
Mm3
a
causa
dell’interrimento.
I deflussi regolati dal serbatoio
Pozzillo vengono utilizzati durante la
stagione
asciutta
a
scopo
idroelettrico dall’ENEL e irriguo dal
Consorzio di Bonifica di Catania (n°
9)
Caratteristiche della diga Pozzillo
•
•
•
•
Sbarramento costituito da blocchi di calcestruzzo con manto di tenuta
metallico sul paramento di monte, altezza massima 59 m
Sfioratore con due paratoie sormontate da ventole automatiche.
Scarico di fondo attualmente
in parte ostruito
Scarico
di
superficie,
costituito da luci di 13*9.50 m
e rispettivi scivoli in cemento
armato a quote sfalsate, che
convogliano le acque lontano
dal piede della diga in
un'ampia
vasca
di
dissipazione.
2 agosto 2006
6 giugno 2006
Legame evaporazione-temperatura (Indelicato et al., 1967)
Curve quote-volumi e quote –aree serbatoio Pozzillo
Poiché lo zero dei volumi è stato posto alla quota dell’opera di presa i volumi negativi si
riferiscono alla capacità morta del serbatoio
1.La prima relazione quote-aree-volumi, rilevata al momento della realizzazione della diga
può essere utilizzata dall’inizio dell’esercizio sino al 1972. Si ritiene che in tale periodo il
progressivo interrimento sia avvenuto soprattutto a carico della capacità morta.
2.La seconda relazione quote-aree-volumi è stata rilevata nel 1984 confermando, con
piccole modifiche, una precedente e meno dettagliata campagna batimetrica del 1979. Tale
relazione deve essere utilizzata per elaborazioni successive al 1973 in ragione del notevole
apporto di sedimenti presumibilmente verificatosi durante la importante piena del dicembre
1972 - gennaio 1973.
Da tale data ad oggi il processo di interrimento è sicuramente continuato seppure si sia
verificata una progressiva compattazione dei sedimenti e alcune manovre di allontanamento
di fango mediante spurghi dallo scarico di fondo
Curva quote-volumi serbatoio Pozzillo
370.0
Quota [m s m.m. ]
365.0
360.0
355.0
350.0
345.0
340.0
335.0
0
20
40
60
80
100
Volume [106 m 3]
Validità 1973
Validità 1959
120
140
160
Curva aree-volumi serbatoio Pozzillo
8.0
7.0
Area [km 2]
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
0
20
40
60
80
100
Volume [106 m 3]
Validità 1973
Validità 1959
120
140
160
Legame evaporazione-temperatura (Indelicato et al., 1967)
400
350
ev[mm/mese]
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
T [°C]
25
30
35
40