Politecnico di Torino
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea Magistrale
in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio
Corso di Protezione Idraulica del Territorio
DIGHE IN MATERIALI SCIOLTI: RISCHI E
FATTORI DI CRISI
Presentazione a cura di:
Giorgio Dutto
Federico Orlandini
Le dighe
Sbarramento permanente
su un corso d’acqua per
creare un bacino artificiale
Il 16 % della produzione di
cibo nel mondo dipende
direttamente dalle dighe
Energia elettrica
Laminazione delle piene
Uso agricolo
Il 19 % dell’energia mondiale è di
tipo idroelettrico
Classificazioni: competenze
Piccole dighe
•h < 15 metri
• volume d’invaso < 1 milione di
m3
Direzioni Infrastrutture Regioni
Grandi dighe
• h < 15 metri
• volume d’invaso < 1 milione
di m3
Direzione Generale Dighe
Classificazione D.M. 2014
a. Dighe di calcestruzzo:
b. Dighe di materiali sciolti:
a.1 ab.1.
gravità
di terra omogenea
a.1.1.
b.2. diordinarie
terra e/o pietrame, con struttura di tenuta interna
b.3.
terra e/ o pietrame, con struttura di tenuta esterna
a.1.2.dialleggerite
a.2. a volta
c. Traverse fluviali
a.2.1. ad arco
a.2.2.
ad misto
arco gravità
d. Dighe
di tipo
e di tipo vario
a.2.3 a cupola
Scelta della tipologia di diga
• Forma e geologia della stretta del fiume
• Studio di fattibilità geologica
Caratteristiche portanti dei terreni
Permeabilità dei terreni
Dighe in materiali sciolti
SI
-Strati di materiali sciolti di grandi spessore
-Disponibilità di depositi naturali o idonei
banchi rocciosi coltivabili
NO
-Terreni liquefacibili o solubili
- Argille di elevata sensitività
- Cavità sotterranee
Dighe in materiali sciolti: ulteriore
classificazione
DIGHE IN PIETRAME
Muratura
a secco:
Conci squadrati
sistemati a mano
Oggi quasi in disuso
DIGHE IN TERRA
Scogliera:
Rullata:
Rifluita:
Blocchi di grande
pezzatura
Strati successivi
costipati
Sedimentazione in
acqua dei materiali.
Oggi abbandonata
Caso studio: diga di San Vito
1960
Diga di San Vito: Caratterizzazione Geografica
In terra di San Vito Pistoiese, è situata nel comune di San Marcello Pistoiese ad
una quota di circa 1000 metri s.l.m.
Uso irriguo
Rientra nel bacino
idrografico del fiume
serchio
Diga di San Vito:Caratteristiche del terreno
• Autorità di Bacino del Fiume Serchio
Carta Geologica 1:10.000
•Arenarie Torbiditiche quarzoso-felspatiche alternati ad argille e limi
• Conducibilità idraulica: bassa/ molto bassa
Diga di San Vito: caratteristiche
Quota coronamento [m s.l.m.]
1058.34
Quota massima di regolazione [m s.l.m.]
1056.44
Altezza della diga [m]
18.68
Dislivello coronamento – quota di sfioro [m]
1.9
Lunghezza coronamento [m]
110
Larghezza coronamento [m]
3
Pendenza del paramento di monte Sm [°]
68
Pendenza del paramento di valle Sv [°]
63
Volume totale invaso m3
142500
Diga di San Vito: caratteristiche
• La diga di San Vito è costituita interamente da terra
• Materiali eterogenei
diga in terra omogenea
limi sabbiosi di varia consistenza,
spesso inglobanti frammenti
arenacei
• La tenuta è garantita dalla bassa permeabilità dei componenti terrosi usati
Diga di San Vito: caratteristiche
• Lo scarico di fondo: tubo metallico φ600, adagiato in una trincea scavata nella roccia
del piano di imposta ed affogato in una trave in cemento armato
•Lo scarico di superficie: a soglia libera, ubicato sulla sponda sinistra dell’invaso e del
tutto esterno al corpo diga.
D.M. 2014 novità e differenze
•“Gli scarichi di superficie della diga devono essere dimensionati per l’onda con portata al
colmo di piena corrispondente al periodo di ritorno di 1000 anni, per le dighe in
calcestruzzo, e di 3000 anni per le dighe di materiali sciolti, tenendo conto dell’effetto di
laminazione esercitato dal serbatoio”
• valori minimi del franco netto
normativa 1982
Altezza diga fino a [m]
15
90 o più
franco netto [m]
1.5
3.5
normativa 2014
Altezza diga fino a [m]
15
30
45
60
75
90 opiù
franco netto [m]
1.5
2.5
3.2
3.6
3.9
4.0
D.M. 2014 novità e differenze
Verifiche di sicurezza, normativa 1982
La stabilità della diga dovrà essere verificata
relativamente alle seguenti condizioni:
1. a termine costruzione;
2. a serbatoio pieno con il livello al massimo invaso;
3. a seguito di rapido vuotamento del serbatoio dal livello
massimo al livello di minimo invaso e, ove sia significativo,
anche a livelli intermedi.
Normativa 2014
Oltre alle situazioni generali corrispondenti al raggiungimento
di stati limite ultimi, sono da considerare le seguenti:
1. instabilità dei paramenti;
2. rottura per liquefazione del corpo diga o dei terreni di fondazione;
3. rottura per erosione interna o sifonamento;
4. lacerazione dell’eventuale manto o rottura del diaframma di tenuta.
Fattori di Crisi: Sormonto della diga
Relazione idrologica ed idraulica prof. Chiarugi, luglio 2003
Obiettivo: dimostrare che anche in condizioni di piena lo scolmatore
laterale consente lo smaltimento di una portata sufficiente a garantire
il franco di sicurezza minimo (1.5 metri)
• Analisi curve di livello, area del bacino
Area Bacino= 0.3882 Km2
• Servizio Nazionale Dighe, T=1000 anni
Qmax /Km2=31 m3/(s∙ Km2 )
Qmax =12.03 m3/s
•
Q   b h 2 g  h
• Dislivello soglia coronamento 1.9 m
h< 0.4 m
franco minimo rispettato
Fattori di Crisi: Sifonamento
Fenomeno dovuto ad eccessivo
deflusso filtrante
Formazione di risorgive a valle
Asportazione di materiale con
conseguenti problemi
strutturali
PERICOLO DI INSTABILITA’
DELLA STRUTTURA
Caso studio: non vi sono
problemi di sifonamento
•Indagine geologica
•Dimensione modesta
k = 10^-9
Sifonamento: provvedimenti
a) Diaframma lungo il materasso
permeabile
Soppressione moti filtranti
b) Diaframma arrestato all’ interno del
materasso permeabile
c) “coperta” impermeabile che si
prolunga a monte, al di sotto e
oltre la diga
Considerazioni conclusive
Domanda iniziale:
Quanto facilmente va in crisi una diga in
materiali sciolti e con quali dinamiche?
1.
Sormonto:
• Con il D.M. 26 giugno 2014
2.
Dilavamento
T=1000 anni
T=3000 anni
Sifonamento:
ROTTURA
••Più
Caso
studio:daT=1000
anni, tuttavia è in grado di smaltire portate di piena associate a T
difficile
identificare
molto
più
grandilegati alla non idoneitàAsportazione
2. Sifonamento:
•Rischi
maggiori
del terreno sul quale viene costruita l’opera
di materiale
al piede della diga
•Caso studio, diga di San Vito :
 Battente d’acqua non elevato
 Conducibilità idraulica ≈ 10-9
 In esercizio da circa 55 anni