La verifica idraulica di un corso d'acqua è un'operazione complessa, influenzata da numerose variabili ambientali. Questo processo inizia con la definizione delle portate di piena, relative ai rispettivi tempi di ritorno, che sono prevedibili in base al regime pluviometrico locale e alle caratteristiche del bacino.

Per portata, si intende il volume di fluido che, nell'unità di tempo, passa attraverso una certa sezione. La portata di massima piena, di notevole interesse per la previsione degli eventi calamitosi, è quella che si verifica in coincidenza della pioggia critica, ovvero la precipitazione che ha una durata pari al tempo di corrivazione del bacino. Inoltre, il tempo di ritorno della pioggia critica deve essere uguale al tempo di ritorno della portata di massima piena.

Calcolo della Portata di Piena

Il calcolo della portata di piena si basa su diversi parametri:

  • C: Coefficiente di deflusso.
  • h: Altezza di precipitazione (mm). Viene definita di norma sulla base di una legge di pioggia, espressa dall'equazione h = atn, dove a ed n sono costanti caratteristiche del sito e funzione del tempo di ritorno, mentre t è la durata della pioggia.
  • Tc: Tempo di corrivazione (in ore), ovvero il tempo necessario ad una particella d'acqua per coprire la distanza tra lo spartiacque e la sezione di chiusura.

Il tempo di corrivazione viene calcolato attraverso diverse metodologie. Per tale motivo le portate "accettabili" verranno calcolate in base ai dati morfometrici rilevati (pendenza, geometria delle sezioni, scabrezza, ecc.).

Tipi di Moto del Flusso

Nello studio idraulico, si identificano principalmente tre tipi di moto:

  1. Moto uniforme: Si ipotizza un flusso con velocità, densità e pressione costanti in tutti i punti della sezione e per tutto l'intervallo di tempo considerato. È una condizione teorica, ma approssimabile in canali artificiali o condotte idrauliche.
  2. Moto permanente: Le caratteristiche del flusso sono variabili nei diversi punti della sezione ma costanti nel tempo.
  3. Moto vario: In questo caso, le caratteristiche del flusso sono variabili sia nel tempo che nello spazio. Tale tipo di flusso si verifica tipicamente in condizioni di apertura e chiusura di opere di captazione e/o regolazione ovvero, ad esempio, in condizioni di brusca ostruzione del flusso.

Il calcolo del moto vario è complesso a causa delle numerose variabili in gioco e viene descritto tramite le equazioni differenziali di Saint Venant.

Strumenti Software per la Verifica Idraulica

Un software ampiamente utilizzato per la verifica idraulica è HEC-RAS.

HEC-RAS è un software di pubblico dominio, sviluppato tra il 1995 ed il 2016. Il programma consente il calcolo sia monodimensionale che bidimensionale (funzione presente per la prima volta in Hec-Ras a partire dalla versione 5.0) del profilo idraulico, sia per corsi d'acqua naturali che artificiali, e per qualsiasi tipo di flusso.

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