3 - Relazione Idrologica - Gruppo Orobievive VER-193 BG/3... · per la correzione della curva di...

Marzo 2016

Relazione idrologica IIIIIIIImmmmmmmmppppppppiiiiiiiiaaaaaaaannnnnnnnttttttttoooooooo IIIIIIIIddddddddrrrrrrrrooooooooeeeeeeeelllllllleeeeeeeettttttttttttttttrrrrrrrriiiiiiiiccccccccoooooooo ““““““““VVVVVVVVeeeeeeeerrrrrrrrttttttttoooooooovvvvvvvvaaaaaaaa IIIIIIII””””””””

2

IndiceIndiceIndiceIndice

Indice .................................................................................................................................. 2

Premessa ............................................................................................................................ 3

Bacino Imbrifero ................................................................................................................. 4

Altezza di precipitazione media annua ............................................................................. 5

Valori di progetto ................................................................................................................ 8

Analisi secondo P.T.U.A. ................................................................................................................ 8

Distribuzione temporale delle portate da P.T.U.A. ........................................................................ 9

Analisi secondo Formulazione Poli98 per il calcolo della portata media ................................. 11

Curva di durata delle portate .................................................................................................... 12

Deflusso minimo vitale ............................................................................................................... 14

Derivazioni a monte dell’opera di presa .................................................................................... 14

Altre derivazioni nel tratto sotteso ............................................................................................... 17

Portata media derivabile ........................................................................................................... 18

Risorsa idrica sottratta e reintegro della portata nel tratto sotteso ............................................. 20

Conclusioni ....................................................................................................................... 21


3

PremessaPremessaPremessaPremessa

La presente relazione viene redatta al fine di illustrare la disponibilità d’acqua volta a

soddisfare la richiesta di una nuova derivazione, a scopo idroelettrico, dal torrente

Vertova, nell’omonimo comune e nell’omonima Valle, valutando la risorsa idraulica

utilizzata dall’impianto e analizzando le interazione dello stesso con il regime idrologico

della acque superficiali. Il presente progetto è stato redatto in ottemperanza al

Regolamento Regionale 24 marzo 2006 n° 2, recante Disciplina all’uso delle acque

superficiali e del riutilizzo dell’acqua in attuazione all’Art. 52, comma 1, lettera c) della

Legge Regionale 12 Dicembre 2003 n° 26.


4

Bacino ImbriferoBacino ImbriferoBacino ImbriferoBacino Imbrifero

L’impianto utilizza le acque del torrente Vertova, affluente in sponda destra del fiume

Serio, captandole a monte dell’abitato del medesimo comune; il tratto d’interesse è

ricompreso esclusivamente nel comune di Vertova (Bg).

Le caratteristiche globali del bacino imbrifero con sezione di chiusura in corrispondenza

dell’opera di presa risultano dunque essere le seguenti:

- Superficie (A) 11,95 Km2

- Altitudine massima (Hmax) 1.750,00 m s.l.m.

- Altitudine alla sezione di chiusura (Hmin) 531,65 m s.l.m.

- Pendenza media del bacino (im) 0,352 = 35,24%

La pendenza media del bacino (im) è stata stimata con l’espressione seguente:

A

HHim

minmax −=

Tale bacino è sfruttato per la produzione di energia elettrica, sia a monte che a valle di

questo punto, grazie alla presenza di altre centrali idroelettriche.


5

Altezza di precipitazione media annuaAltezza di precipitazione media annuaAltezza di precipitazione media annuaAltezza di precipitazione media annua

La precipitazione media annua, ricavata dalla Carta delle Precipitazioni, deve essere

integrata con la componente nivale, ovvero con un’altezza di pioggia equivalente da

applicare alla parte di sottobacino che si trova a quota superiore allo zero termico

medio invernale (si veda tabella seguente).

Il valore di precipitazione cosi ottenuto può essere sovrastimato o sottostimato rispetto

al valore calcolato con la procedura P.T.U.A., a causa sia della diversa procedura di

integrazione spaziale delle misure puntuali di precipitazione, sia dei possibili errori di

stima delle precipitazioni in alta quota.

E’ quindi necessario correggere il valore ottenuto moltiplicando per un fattore correttivo:

per il bacino del fiume Serio con sezione di chiusura a Ponte Cene, tale coefficiente

correttivo è pari a 1,02.


6

In pratica, la precipitazione media annua finale è data dalla relazione seguente:

ceCPMS FA

APPP .

*.

+=

dove:

- P: precipitazione media annua finale;

- PCPMS: precipitazione media annua ottenuta dalla carta;

- Fc: fattore correttivo;

- Pe: precipitazione equivalente aggiuntiva;

- A: area del sottobacino;

- A*: area al di sopra della quota di riferimento.

Le isolinee di altezza di precipitazione media annua (Carta delle precipitazioni medie,

minime e massime annue del territorio alpino lombardo) sono state integrate sull’area

del bacino idrografico di interesse al fine di determinare il volume di precipitazione

media annua atteso.


7

La precipitazione media annua di pioggia stimata per il bacino imbrifero in esame è

pari a 1.1.1.1.620620620620 mmmmmmmm.

Per il calcolo della componente nivale è stata calcolata la porzione di bacino

idrografico con quota superiore ai 1.500 m s.l.m, pari a 2,15 Km2 ed è stata applicata

la formula precedentemente esposta:

mm1.7261,0211,95

2,154051.620P =⋅

⋅+=

Includendo anche il coefficiente correttivo riportato precedentemente, la

precipitazione media annua finale di progetto risulta pari a 1.1.1.1.726726726726 mmmmmmmm.


8

Valori di progettoValori di progettoValori di progettoValori di progetto

Si riporta nel seguito il calcolo della portata media annua e del deflusso minimo vitale

ottenuti utilizzando sia la metodologia richiesta da P.T.U.A., sia le formule di

regionalizzazione dell’Alta Lombardia, implementate nel programma Smart Mini-Hidro

del CESI.

Analisi secondo Analisi secondo Analisi secondo Analisi secondo P.T.U.A.P.T.U.A.P.T.U.A.P.T.U.A.

Il P.T.U.A. riporta i dati idrologici di alcune sezioni del fiume Caffaro e fornisce poi una

serie di schematizzazioni per la trasposizione dell’informazione idrografica nella sezione

d’interesse. In particolare, per la situazione esaminata, si deve usare la

schematizzazione n°4:

I dati idrologici delle sezioni M1 e M2, nel caso specifico il fiume Serio a Ponte Nossa e

a Ponte Cene, sono noti e vengono riportati nel seguito.

Serio a Ponte NossaSerio a Ponte NossaSerio a Ponte NossaSerio a Ponte Nossa Serio a Ponte CeneSerio a Ponte CeneSerio a Ponte CeneSerio a Ponte Cene

Superficie Bacino (Ai)Superficie Bacino (Ai)Superficie Bacino (Ai)Superficie Bacino (Ai) 369 455

Precipitazione (Pi)Precipitazione (Pi)Precipitazione (Pi)Precipitazione (Pi) 1.914 1.860


9

Contributo unitario (qi)Contributo unitario (qi)Contributo unitario (qi)Contributo unitario (qi) 47,62 46,30

Portata naturale (Qnat)Portata naturale (Qnat)Portata naturale (Qnat)Portata naturale (Qnat) 17,57 21,07

Utilizzando la precipitazione media precedentemente calcolata (1.726 mm), si ottiene

dunque una portata media naturale pari a QNAT = 515 l/sec., con un contributo unitario

qs = 43,08 l/(sec Km2).

Distribuzione temporale delle portate da P.T.U.A.Distribuzione temporale delle portate da P.T.U.A.Distribuzione temporale delle portate da P.T.U.A.Distribuzione temporale delle portate da P.T.U.A.

Il P.T.U.A., al par. 2.10.7 dell’Allegato 2 (“Relazioni applicative per bacino”), riporta inoltre

la distribuzione mensile delle portate per le sezioni di chiusura del fiume Serio: nelle

tabelle e nei grafici alle pagine seguenti, si utilizzano i dati riguardanti le sezioni di Ponte

Nossa e Ponte Cene per ricostruirsi l’andamento delle portate per la sezione di chiusura

in esame.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Portata (m3/sec)

Portata (m3/sec)

Portata (m3/sec)

Portata (m3/sec)

Pm Serio a Ponte Nossa Pm Serio a Ponte Cene


10

Ordinando i valori determinati e costruendosi un’ipotetica curva delle durate, si ottiene il

grafico seguente: in ordinata è presente il tempo, in percentuale, sul totale dei giorni

annuali, mentre in ascissa la portata stimata in litri al secondo.

0

200

400

600

800

1000

1200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Portata (l/sec)

Portata (l/sec)

Portata (l/sec)

Portata (l/sec)

QM di progetto rapportata

0

200

400

600

800

1000

1200

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Qnat


11

Analisi secondo Formulazione Poli98 per il calcolo della portata mediaAnalisi secondo Formulazione Poli98 per il calcolo della portata mediaAnalisi secondo Formulazione Poli98 per il calcolo della portata mediaAnalisi secondo Formulazione Poli98 per il calcolo della portata media

Partendo dai dati geometrici del bacino imbrifero, si determina una portata media per

il torrente Vertova in esame; come noto, la formulazione Poli98 fornisce una curva di

durata delle portate in funzione, fra gli altri, del parametro adimensionale di forma “b”:

tale parametro deve essere scelto consapevolmente in funzione delle caratteristiche

idrologiche del bacino in esame.

Come suggerito dal Quaderno di Ricerca n°33 della R.L. (Disponibilità ed ottimizzazione

nell’uso della risorsa idrica), si ritiene corretto cercare il parametro “b” fra i bacini

idrografici studiati che abbiano le caratteristiche più simile possibile a quello d’interesse.

I parametri di riferimento per il bacino esaminato alla sezione di chiusura nella

formulazione Poli98 sono:

AAAA PPPP iiiimmmm mmmm(q)(q)(q)(q) llll eeee bbbb

km2 mm - l/s/km2 l/s/km2 l/s/km2 -

11,95 1.726 35,23% 44,88 42,60 0,00

All’interno dello studio citato precedentemente, condotto per conto di Regione

Lombardia, è riportata una tabella riassuntiva dei bacini studiati (immagine alla pagina

seguente).

Il tratto analizzato appartiene al bacino del fiume Serio (nello studio citato il fiume Serio

è stato preso in considerazione in corrispondenza della sezione di Ponte Cene, in

corrispondenza della quale però l’ampiezza del bacino è notevolmente maggiore):

analizzando i parametri del metodo dipendenti da piovosità e caratteristiche

geometriche del bacino di Ponte Cene e di altri più simili a quello esaminato, si ritiene

corretto costruire la curva di durata delle portate con un valore di b pari a 0,86

(considerando la similitudine con il bacino del torrente Livrio a Crocetta).


12

Curva di durata delle portate Curva di durata delle portate Curva di durata delle portate Curva di durata delle portate

Come area, quote massima, minima e piovosità media del bacino, sono stati inseriti i

valori relativi al bacino utile considerato, così come esposto nei paragrafi precedenti; si

utilizza il valore 0,86 per il parametro “b”, e si introduce un coefficiente moltiplicativo

per la correzione della curva di durata affinché il valore di portata media determinato

coincida con quanto calcolato con metodologia P.T.U.A. (g = 0,92).

Si ottiene la distribuzione delle portate come percentuale annua di durata:

Durata qtot Qnat

[gg] [l/s/km2] [l/s]

0.3% 1 305,32 3649

5.5% 20 133,91 1600

9.59% 35 104,41 1248

15.1% 55 81,39 973

20.5% 75 66,10 790

24.7% 90 57,33 685

30.1% 110 47,89 572

35.6% 130 40,23 481

39.7% 145 35,32 422

45.2% 165 29,64 354

50.7% 185 24,74 296

54.8% 200 21,47 257

60.3% 220 17,57 210

65.8% 240 14,11 169

69.9% 255 11,76 141

75.3% 275 8,94 107

80.8% 295 6,42 77

84.9% 310 4,71 56

89.0% 325 3,17 38

95.9% 350 0,97 12

100.0% 365 0,00 0

La quarta colonna indica la distribuzione delle portate naturali dalla quale si ottiene la

curva (tratto viola) riportata nell’immagine alla pagina seguente.


13

Com’è possibile notare, la curva di durata teorica (tratto viola) riproduce discretamente

bene la stima delle portate del torrente Vertova effettuata trasferendo l’informazione

idrografica dalle serie storiche dei valori di portata del P.T.U.A. (tratto azzurro) dalle

sezioni di Ponte Nossa e Ponte Cene.

Ovviamente, le portate medie naturali del corso d’acqua non possono essere sfruttate

interamente per la produzione di energia idroelettrica, sia per la necessità di rilasciare

un Deflusso Minimo Vitale, sia per la conformazione stessa della curva di durata teorica.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% 90,0% 100,0%

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Qnat [l/s] Qnat


14

Deflusso minimo vitaleDeflusso minimo vitaleDeflusso minimo vitaleDeflusso minimo vitale

Secondo quanto previsto dall’Autorità di Bacino del fiume Po, il D.M.V. rappresenta la

portata minima da lasciar defluire nel corso d’acqua a valle dell’opera di captazione,

mediante opportuna regolazione degli organi meccanici e / o idraulici.

Per la salvaguardia delle caratteristiche di naturalità e di pregio ambientale dei bacini

montani, per tutte le nuove derivazioni, ai sensi dell’art. 42 del P.T.U.A., dovrà

comunque essere prevista una soglia minima di portata non derivabile, pari a 50 l/s.

Il D.M.V. viene calcolato teoricamente come contributo percentuale della portata

media annua:

sec/52%10 lQDMV AN ==

Derivazioni a monte dell’opera di presa Derivazioni a monte dell’opera di presa Derivazioni a monte dell’opera di presa Derivazioni a monte dell’opera di presa

A monte del punto di presa, si trovano alcune derivazioni segnate sulla carta

provinciale: si analizzano i dati a disposizione per capire se sono connesse alla portata

disponibile in alveo.

PresaPresaPresaPresa

1111

3333 2222

4444


15

1) Pozzo Comune di Vertova: uso potabile (concessione in essere)




16

4) Derivazione superficiale Pizzigoni Maria: uso piscicolo (concessione in essere)

In definitiva, la somma delle derivazioni presenti nel tratto di torrente Vertova a monte

dell’opera di presa equivale a 34 l/sec. suddivisi in 4 prese tutt’ora attive; alcune di

queste sono inoltre derivazioni profonde da pozzo: questo porta a dire che non

dovrebbero essere idraulicamente connesse con il torrente Vertova.

A giudizio del progettista, il fatto che siano derivazioni profonde, congiuntamente

all’esiguità della portata in gioco rispetto alla portata disponibile calcolata (34 / 515 =

6,6%) porta alla conclusione che le derivazioni elencate attive vengano, a favore di

sicurezza, considerate nel calcolo della portata disponibile alla sezione di chiusura del

bacino (in corrispondenza dell’opera di presa) ma che potrebbero essere trascurante in

quanto compatibili con l’errore insito nel metodo teorico applicato.


17

Altre derivazioni nel tratto sottesoAltre derivazioni nel tratto sottesoAltre derivazioni nel tratto sottesoAltre derivazioni nel tratto sotteso

Lungo il tratto di torrente Vertova interessato dall’impianto in progetto, non sono presenti

ulteriori derivazioni, né profonde, né da pozzo.

Le derivazioni da pozzo visibili in corrispondenza del rilascio, proprio perché

appartenenti ad un tratto di torrente posto a valle rispetto al tratto esaminato, non

vengono considerate nel calcolo della disponibilità idrica.

In definitiva, si considera una sottrazione totale di acqua pari a 34 l/sec dalla portata

disponibile.

PresaPresaPresaPresa

RilascioRilascioRilascioRilascio


18

PortPortPortPortata media derivabileata media derivabileata media derivabileata media derivabile

In definitiva, la portata media derivata (definita come portata di concessione) dal

torrente Vertova, definita con la curva delle durate, deve essere inferiore alla portata

media naturale depurata del valore del D.M.V. (rilasciato costantemente nel corso

dell’anno e pari a 52 l/sec.) oltre che del valore delle sottrazioni di portata già concesse

e poste a monte.

Durata qtot Qnat DMV Qdisp QQQQ impimpimpimp

[gg] [l/s/km2] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s][l/s][l/s][l/s]

0.3% 1 305,32 3649 52 3563 670670670670

5.5% 20 133,91 1600 52 1514 670670670670

9.59% 35 104,41 1248 52 1162 670670670670

15.1% 55 81,39 973 52 887 670670670670

20.5% 75 66,10 790 52 704 670670670670

24.7% 90 57,33 685 52 599 599599599599

30.1% 110 47,89 572 52 486 486486486486

35.6% 130 40,23 481 52 395 395395395395

39.7% 145 35,32 422 52 336 336336336336

45.2% 165 29,64 354 52 268 268268268268

50.7% 185 24,74 296 52 210 210210210210

54.8% 200 21,47 257 52 171 171171171171

60.3% 220 17,57 210 52 124 124124124124

65.8% 240 14,11 169 52 83 83838383

69.9% 255 11,76 141 52 55 55555555

75.3% 275 8,94 107 52 21 0000

80.8% 295 6,42 77 52 0 0000

84.9% 310 4,71 56 52 0 0000

89.0% 325 3,17 38 52 0 0000

95.9% 350 0,97 12 52 0 0000

100.0% 365 0,00 0 52 0 0000

La quinta e la sesta colonna rispettivamente rappresentano la portata disponibile e la

portata derivata dal torrente Vertova; nell’immagine alla pagina seguente sono

riportate le tre curve di distribuzione delle portate nel tempo.


19

Per determinare una portata media di concessione è necessario definire una portata

massima derivata e una portata minima al di sotto della quale l’impianto non lavora.

slQ /670max =

La portata minima per l’impianto in progetto è pari a 50 l/sec.

La portata derivata dall’impianto, considerando un D.M.V. pari a 52 l/sec., oltre alla

portata derivabile sia da pozzo che da derivazioni superficiali poste a monte della

presa in progetto, risulta essere:

slQ econcession /286=

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% 90,0% 100,0%

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Portate [l/sec]

Qnat [l/s] Qdisp [l/s] Qimp [l/s]


20

Risorsa idrica sottratta e reintegro della portata nel tratto sottesoRisorsa idrica sottratta e reintegro della portata nel tratto sottesoRisorsa idrica sottratta e reintegro della portata nel tratto sottesoRisorsa idrica sottratta e reintegro della portata nel tratto sotteso

In base alle considerazioni esposte nella presente relazione, si può valutare la risorsa

idrica sottratta al fiume come differenza fra la portata media disponibile e la portata

media derivata; di conseguenza, si ottengono la percentuale di risorsa idrica residua

nel fiume (Pres) e la percentuale di risorsa idrica sfruttata (P)

%8,37sec/515

sec/34sec/286sec/515=

−−=

l

lllPres

%2,621 =−= resPP

Di fatto, quindi, si sta lasciando nell’alveo del torrente Vertova quasi il 38% della portata

naturale (pari a 195 l/sec. quantità media ben maggiore dei 52 l/sec. medi dichiarati

come D.M.V. minimo da normativa).

Particolare importanza nella valutazione dell’impatto ambientale riveste la valutazione

della quantità d’acqua che affluisce nel torrente dopo l’opera di presa: la cosiddetta

portata di reintegro. Di fatto, tale valutazione deve essere condotta considerando le

particolari condizioni geomorfologiche del torrente nel tratto sotteso; il bacino imbrifero

aggiuntivo è pari a 2,70 km2, per un totale di 14,65 km2 che equivalgono, secondo

P.T.U.A. (con contributo unitario pari a 39,52 l/sec. km2, ripercorrendo i passaggi di

calcolo riportati ai paragrafi precedenti), a una portata naturale complessiva pari a 622

l/sec., cioè circa il 21% della portata naturale presente alla sezione di chiusura

dell’opera di presa considerata (con un incremento di circa 107 l/sec.).


21

ConclusioniConclusioniConclusioniConclusioni

In questo paragrafo si riepilogano le scelte effettuate ed illustrate nella presente

relazione idrologica: la portata media naturale del torrente Vertova alla sezione di

chiusura considerata è QQQQmediamediamediamedia====515515515515 l/sl/sl/sl/s, mentre quella derivabile QQQQconcconcconcconcessioneessioneessioneessione====286286286286 l/sl/sl/sl/s; la

portata massima derivabile dell’impianto (ricavata con la curva delle portata

corrispondente) è, infine, QQQQ impimpimpimp====670670670670 l/sl/sl/sl/s; tali valori risultano congrui all’effettivo

comportamento idrologico del torrente Vertova, così come le scelte effettuate per

portata massima e minima derivabile.

Rogno, 29/03/2016

Il progettista

Dott. Ing. Pietro Spatti

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