Corso di Costruzioni idrauliche (E.A.)

A.A. 2010/2011

ELEMENTI

DI

IDROLOGIA

(Appunti tratti dalla lezione del 28/4/2011, non rivisti dal docente)

Riferimenti bibliografici:

• L. Da Deppo et al., “Fognature”, Ed. Cortina, Padova, 2009

IL CICLO IDROLOGICO

- Parte umida dell’atmosfera - Precipitazioni - Evaporazione - Traspirazione - Infiltrazione - Ruscellamento

STIMA DEI VOLUMI D’ACQUA DISPONIBILI SULLA TERRA

Oceani 1320 ×106 km3 97.20 % Neve e ghiaccio 30 ×106 km3 2.15 % Acque sotterranee a profondità inferiori agli 800 m

4 ×106 km3

0.31 %

Acque sotterranee a profondità superiori agli 800 m

4 ×106 km3

0.31 %

Acque sotterranee nella zona insatura

0.07 ×106 km3 0.005 %

Laghi d’acqua dolce 0.12 ×106 km3 0.009 % Laghi d’acqua salata 0.10 ×106 km3 0.008 % Fiumi 0.001 ×106 km3 0.0001 %Vapor d’acqua nella atmosfera

0.013 ×106 km3 0.001 %

STRUMENTI DI MISURA METEOROLOGICA

STRUMENTI DI MISURA DI LIVELLO

Le misure idrologiche Capitolo 2

60

pioggia raccolta da una bocca circolare di 1000 cm2, viene addotta ad un distributore e

da questo alla bilancina che è costituita da due vaschette in acciaio inox che vengono

alternativamente riempite dalla pioggia provocando l’oscillazione di un giogo. Questo

movimento attraverso un sistema a scappamento ed una camma con profilo a cuore,

viene trasmesso ad un braccio scrivente (vedi foto 2.2). Ogni oscillazione della bilancia

corrisponde a 20 g di acqua ed ogni scatto della penna rappresenta quindi 0,2 mm di

Foto 2.6 - stazione termopluviografica di Ancona Torrette agosto 2006

pioggia. Una corsa completa di andata e ritorno sul tamburo rappresenta 10 mm di

pioggia caduta. Lo strumento è dotato di una speciale valvola che evita errori dovuti alla

diversa velocità di caduta della pioggia. La valvola contenuta nel distributore è azionata

dal movimento della bilancina. La bocca di raccolta viene collegata mediante un tubo

Le misure idrologiche Capitolo 2

36

ove notevole importanza hanno le piogge di breve durata. Un esempio di pluviogramma

è riportato nella foto 2.1.

Descriviamo qui brevemente due tipi di pluviografi: il pluviografo a sifone e quello a

bascula.

Nel pluviografo a sifone, l’acqua proveniente dall’imbuto raccoglitore finisce in un

recipiente, nel quale è posto un galleggiante che sostiene una punta scrivente. Quando il

recipiente è pieno l’acqua trabocca da un sifone che, una volta adescato, svuota il

recipiente in un tempo brevissimo. La punta scrivente lascia una traccia su una carta

Foto 2.2 - pluviografo di Ancona Torrette agosto 2006

Le misure idrologiche Capitolo 2

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avvolta su un tamburo, tenuto in lenta rotazione da un meccanismo a orologeria. Lo

strumento si predispone in modo che il sifone entri in funzione non appena la punta

scrivente ha raggiunto il bordo superiore del foglio.

Nel pluviografo a bascula l’acqua proveniente dall’imbuto (con bocca ricevente di 0,1

m2) va a riempire alternativamente due vaschette che, sotto il peso dell’acqua, assumono

un movimento ad altalena determinando una rotazione a scatti di una ruota dentata e di

un eccentrico, ad essa solidale, cui è collegato un pennino scrivente. Il pennino scatta

ogni 0,2 mm di pioggia caduta e scrive su un nastro di carta avvolto attorno ad un

tamburo mosso da un sistema ad orologeria. Il diagramma è del tutto simile a quello

adoperato nello strumento a sifone.

Foto 2.3 - sistema di basculamento del pluviometro della Regione Marche settembre 2006

Le misure idrologiche Capitolo 2

35

ricavare dalla corrispondente misura di precipitazione. Tuttavia, dato che le letture dei

pluviometri non si possono effettuare, in pratica, più di una volta al giorno, diventa

necessario ottenere una registrazione continua, che fornisca a ogni istante il valore della

precipitazione totale (misurata a partire da un dato istante). Una registrazione di questo

tipo permette di calcolare le intensità di pioggia medie relative a intervalli di tempo di

qualsiasi durata, anche tanto brevi da poter considerare l’intensità di pioggia

corrispondente come istantanea. Nelle stazioni di particolare importanza, si usano i

pluviometri registratori o pluviografi che fornendo un diagramma continuo istante per

istante dell’altezza di pioggia, registrato su carta, consentono di ottenere dati per

intervalli più brevi delle 24 ore, vantaggio questo di grande interesse per i piccoli bacini

Foto 2.1 - pluviogramma registrato in località Baraccola sabato 16 settembre 2006

DEFINIZIONI DEL SIMN (Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale)

relative ai corsi d’acqua 1. Altezza idrometrica (o freatimetrica), altezza del livello liquido sullo

zero dell'idrometro. 2. Altezza di massima piena (magra), in una sezione fornita di

idrometro e per lungo periodo di osservazione: massima (minima) altezza idrometrica raggiunta in tutto il tempo cui sono state estese le osservazioni.

3. Altezza di piena ordinaria, in una sezione fornita di idrometro, e per un lungo periodo di osservazione (parecchie decine d'anni): il livello superato o uguagliato dalle massime altezze annuali verificate nella sezione in 3/4 degli anni di osservazione (durata 75%).

4. Altezza di magra ordinaria, in una sezione fornita di idrometro, e per un lungo periodo di osservazione (parecchie decine d'anni): livello che supera o uguaglia le minime altezze annuali verificate nella sezione in 3/4 degli anni di osservazione (durata 25%).

5. Deflusso in una determinata sezione e per un determinato intervallo di tempo: volume liquido che ha attraversato la sezione nell'intervallo.

6. Deflusso giornaliero, in una determinata sezione e per un dato giorno: volume liquido che ha attraversato la sezione in quel giorno.

7. Deflusso unitario, relativo ad una determinata sezione e ad un dato intervallo di tempo: quoziente del deflusso nell'intervallo per l'area del bacino idrografico sotteso dalla sezione.

8. Portata, in una sezione e in un dato istante: volume d'acqua che attraversa la sezione durante l'unità di tempo (minuto secondo) che comprende quell'istante.

9. Portata unitaria (o contributo), relativa ad una determinata sezione e ad un dato istante: quoziente della portata in quell'istante per l'area del bacino imbrifero sotteso dalla sezione.

10. Portata media, in una sezione e per un dato intervallo: quoziente del deflusso relativo all'intervallo per la durata di questo.

11. Modulo, in una sezione: portata media di un gran numero di anni. 12. Portata giornaliera, in una sezione e per un dato giorno: portata

media nella sezione per quel giorno.

13. Frequenza di una determinata portata Q (o di una determinata altezza idrometrica h), in una sezione, e relativamente ad un certo intervallo di tempo: numero dei giorni dell'intervallo considerato, per i quali si è verificata nella sezione una portata Q (o altezza idrometrica h).

14. Durata di una determinata portata Q (o di una determinata altezza idrometrica h), in una sezione, e relativamente ad un certo intervallo di tempo: numero dei giorni dell'intervallo considerato, per i quali si è verificata nella sezione una portata non inferiore a Q (o una altezza idrometrica non inferiore ad h).

15. Portata semipermanente, in una sezione e in un dato intervallo di tempo: portata che non è stata superata per metà dei giorni dell'intervallo (ossia di durata eguale a metà dell'intervallo).

16. Portata semiannuale di un anno determinato: la portata semi-permanente di quell'anno.

relative ai bacini idrografici 1. Afflusso meteorico, ad un bacino idrografico in un determinato

intervallo di tempo: volume totale della precipitazione sul bacino in quell'intervallo.

2. Portata meteorica, ad un bacino idrografico in un dato istante: volume d'acqua affluente al bacino per precipitazione meteorica durante l'unità di tempo (minuto secondo) che comprende quell'istante.

3. Altezza di afflusso, ad un bacino idrografico per un dato intervallo di tempo: spessore dello strato d'acqua di volume pari all'afflusso in quell'intervallo, e uniformemente distribuito sulla superficie del bacino.

4. Altezza di deflusso, da un bacino idrografico per un determinato intervallo di tempo: spessore dello strato d'acqua di volume pari al deflusso superficiale del bacino in quell'intervallo, e uniformemente distribuito sulla superficie del bacino.

5. Perdita apparente, di un bacino idrografico in un determinato intervallo di tempo: differenza fra l’altezza di afflusso e l'altezza di deflusso spettanti all'intervallo.

6. Coefficiente di deflusso, di un bacino idrografico in un dato intervallo di tempo: quoziente dell'altezza di deflusso per l'altezza di afflusso meteorico spettanti all'intervallo.

SIMN (Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale)

articolato nel territorio nazionale con un Ufficio centrale e uffici

periferici (presso i Provveditorati alle opere pubbliche e i Magistrati)

Attualmente … 1 Ufficio centrale 10 Uffici compartimentali 7 Sezioni staccate

Officina di Strà (Venezia) ANNALI IDROLOGICI Parte Prima

Sezione A – TERMOMETRIA Sezione B – PLUVIOMETRIA

METEOROLOGIA Parte Seconda

Sezione A – AFFLUSSI METEORICI Sezione B – IDROMETRIA Sezione C – PORTATE E BILANCI IDROLOGICI Sezione D – FREATIMETRIA Sezione E – TRASPORTO TORBIDO

MAREOGRAFIA PUBBLICAZIONE N. 17 del Servizio Idrografico

REGIONE MARCHE PROTEZIONE CIVILE REGIONALE

In seguito al DPCM 24/07/2002 “Trasferimento alle Regioni degli Uffici periferici del Dipartimento dei Servizi Tecnici Nazionali - Servizio Idrografico e Mareografico”, la Regione Marche, tramite il Centro Funzionale Multirischi del Dipartimento di Protezione Civile, provvede alla raccolta, validazione e archiviazione dei dati meteo-idropluviometrici relativi al territorio regionale, garantendo la diffusione attraverso la pubblicazione degli ANNALI IDROLOGICI.

Dal 29 marzo 2010 i dati della rete di monitoraggio sono fruibili attraverso il sistema SOL (sirmip on line) all'indirizzo http://84.38.48.145/sol previa registrazione da parte dell'utente.

Attualmente il sistema delle stazioni di misura è in una fase di riorganizzazione che prevede la progressiva dismissione delle stazioni di misura appartenenti alla “rete meccanica” (strumenti di misura a lettura manuale) e la relativa sostituzione con stazioni dotate di un sistema di monitoraggio in tempo reale delle precipitazioni, delle temperature e dei livelli idrometrici (rete MIR).

Annali Idrologici - Parte 1a Sezione A - TERMOMETRIA – Elenco delle stazioni

Annali Idrologici - Parte 1a Sezione A - TERMOMETRIA – Tabella I

Annali Idrologici - Parte 1a Sezione A - TERMOMETRIA – Tabella II

Annali Idrologici - Parte 1a Sezione B - PLUVIOMETRIA – Elenco delle stazioni