Capitolo 7 - Fognature - M. Leopardi - Costruzioni Idrauliche - Università de L'Aquila
Capitolo 0 - Premessa - M. Leopardi - Costruzioni Idrauliche - Università de L'Aquila
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UNIVERSITA’ DI L’AQUILA FACOLTA’ DI INGEGNERIA Dipartimento di Ingegneria delle Strutture, delle Acque e del Terreno
COSTRUZIONI IDRAULICHE Corsi di Laurea : Ingegneria Civile N.O.
Ingegneria per l’Ambiente e Territorio N.O.
Impianti Idraulici : Acquedotti e Fognature Maurizio Leopardi
A.A. 2004 - 2005
Premessa
PREMESSA
Nella dizione Costruzioni Idrauliche si intende generalmente comprendere tutte quelle o-
pere che vanno a costituire i complessi, spesso indicati genericamente con la denominazione di
impianti, attraverso i quali si conseguono varie possibili utilizzazioni delle acque naturali; tali
sono gli acquedotti e le fognature urbani, rurali ed industriali, gli impianti idroelettrici, gli
impianti di irrigazione. A questi si aggiungono anche gli impianti intesi a difendere l'ambiente ed
il territorio da danni che possono essere provocati dalle acque naturali, quali le bonifiche e ope-
re di difesa delle piene.
Pertanto nelle Costruzioni Idrauliche possono essere ricomprese tutte quelle opere, dell’Ingegneria
Civile, in stretta connessione con l’acqua. Volendo sintetizzare e schematizzare per settori di inter-
vento è possibile suddividere tali opere in insiemi di impianti realizzati in funzione delle finalità per
cui sono stati progettati:
Smaltimento e regolazione delle acque
meteoriche
Drenaggio urbano
Bonifiche
Sistemazioni di bacini montani
Approvvigionamento e trasporto di ac-
qua per usi civili, industriali ed agricoli
Acquedotti e reti di distribuzione urbane
Acquedotti e reti di distribuzione industriali
Reti di irrigazione
Serbatoi di regolazione e compenso
Allontanamento e depurazione delle ac-
que di rifiuto civili e industriali
Fognature ed Impianti di depurazione
Produzione di energia elettrica dalla
trasformazione di energia potenziale
Serbatoi artificiali
Impianti idroelettrici
Navigazione
Canali e fiumi navigabili
Opere portuali
Difesa delle coste e delle spiagge
Premessa
Malgrado la varietà delle utilizzazioni e le conseguenti
differenti metodologie progettuali tra le suddette o-
pere esistono elementi comuni dette Opere Elemen-
tari :
di captazione:
Sorgenti
Opere di presa da fiumi e laghi
Traverse fluviali
Pozzi
Impianti di sollevamento
di trasporto:
Canali
Tubazioni
Spechi
di stoccaggio:
Serbatoi
Invasi
Elevatore di acqua da un pozzo azionato da ruota calcatoria
Premessa
L'Acqua
è un liquido incolore ed insapore, la cui molecola è composta
da due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno; indispensabile
per molti processi chimici sia nel mondo organico e sia in quello
minerale
PROPRIETÀ FISICHE
Peso specifico γ [ kg/m3] rapporto tra il peso di una sostanza e quello di uguale volume di acqua distillata a 4°C
Densità gγ
=ρ [ kg s2 /m4] massa dell’unità di volume = rapporto tra peso ed accelerazione di gravità
Viscosità η [kg s/m2] Sforzo tangenziale tra due lastre piane parallele di area unitaria poste a di- stanza unitaria equivalente alla velocità relativa della lastra più veloce rispet- to alla più lenta
Viscosità cinematica ρη
=ν [m2/s]
Nell’Idraulica pratica è necessario considerare alcune caratteristiche fisiche dell'acqua, ipotizzata
dolce e priva di particelle solide, tutte variabili con la temperatura. Nella Tabella sono riportati i
valori assunti dalle varie grandezza nel campo di temperature 0 ÷20 C°.
CICLO TERRESTRE DELL’ACQUA
La sede naturale dell’acqua allo stato di vapore è l’atmosfera mentre per lo stato liquido è la super-
ficie ed il sottosuolo della Terra ; lo stato solido (neve e ghiaccio) è presente anch’esso sulla su-
perficie terrestre.
I passaggi di stato provocano scambi di acqua tra le varie condizioni secondo due fasi:
• Ascendente [ Terra ⇒ Atmosfera ] si sviluppa ininterrottamente nel cambiamento di stato
dell’acqua naturale nel passaggio dalla Terra all’Atmosfera per
Evaporazione : trasformazione dallo stato liquido in vapore .
Sublimazione : trasformazione dallo stato solido, neve e ghiaccio, in vapore .
• Discendente (Atmosfera ⇒ Terra) si svolge in maniera saltuaria sotto forma di
Condensazione
Precipitazione.
Si viene a realizzare un ciclo naturale e perenne di passaggio dell’acqua dall’atmosfera alla terra
ed un suo ritorno all’atmosfera secondo lo schema semplificato riprodotto nella Figura1.
T° γ ρ η ν
C° kg/m3 kg s2 /m4 kg s/m2 m2/s
0 999,87 101,96 0,000183 1,79*10-6
4 1000,00 101,97 0,000155 1,52*10-6
10 999,73 101,94 0,000133 1,30*10-6
20 998,23 101,79 0,000102 1,18*10-6
Premessa
Figura 1. Ciclo terrestre dell’acqua. Le percentuali danno un’indicazione significativa di come i processi di trasformazione siano fortemente localizza-ti sulle grandi superfici oceaniche mentre, sulle terre emerse, del 21% rappresentato dalle precipitazioni (pari a circa 119.000.000.000.000 m3 ⇒ 119.000 km3) solo il 7,8% , ruscellando sul terreno , chiude il ciclo sversan-do a mare.
Lo schema di Figura 2 evidenzia gli scambi diretti caratterizzati da cambiamenti di stato reversibili
tra atmosfera e ghiacciai, nevai, laghi, corsi d’acqua, terreno e vegetazione; mostra infine la circo-
lazione dell’acqua sulla terra alimentata direttamente dalle precipitazioni, dalla fusione delle nevi
e dall’ablazione glaciale.
Premessa
Figura 2. Circolazione dell’acqua naturale
In Italia piove, mediamente, 300 miliardi di m3 corrispondente ad un valore normale1 delle altezze
di precipitazioni annue di circa 1000 mm
Milano 1010 mm
Genova 1300 mm
Roma 830 mm
L’Aquila 700 mm
Napoli 850 mm
Palermo 660 mm
Figura 3 . Carta delle piogge
1 Un valore normale è pari al valore medio di un numero di osservazioni abbastanza elevato da soddisfare alla condizione che questo non vari sensibilmente includendo o escludendo dal conteggio un numero limitato di an-ni.