Il Progettista

COMUNE DI FABRIANO

PROVINCIA DI ANCONA REGIONE MARCHE

RELAZIONE IDROLOGICA

A TERMINE DI LEGGE I PROGETTISTI SI RISERVANO LA PROPRIETA' INTELLETTUALE DEL PROGETTO E DEGLI ELABORATI E NE VIETANO LA RIPRODUZIONE O LA COMUNICAZIONE A TERZI O L'USO SENZA IL PROPRIO BENESTARE

Collaboratore per la progettazione

MAGGIO 2014

ProgettoTavola - Revisione

R02 - 00

Data

PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNA CENTRALE

IDROELETTRICA IN COMUNE DI FABRIANO (AN)

LOCALITA' PONTE MOSCANO

Progettista: Ing. Diego Margione

Tecnici

Proponente

MRG Srl

VIA MANCINI, 11

62100 - MACERATA (MC)P.I. 01485740433

DEFINITIVO

Livello di progettazione

Scala

SOMMARIO

1 PREMESSE ........................................................................................................ 2

2 ANALISI DEL PAI (PIANO DI ASSETTO IDROGEOLOGICO DELLE MARCHE) ........... 3

3 STUDIO IDROLOGICO DELLE PORTATE DISPONIBILI .......................................... 3

3.1 Metodo di Regionalizzazione delle curve di durata ...................................................................................... 3

3.2 Sezione di Derivazione: Estensione del bacino sotteso e precipitazione media annua ................................. 5

3.3 Costruzione della curva di durata ................................................................................................................. 5

4 DETERMINAZIONE DEL DEFLUSSO DI MINIMO VITALE (DMV) ............................. 8

5 CALCOLO DELLA POTENZA DELL’IMPIANTO..................................................18

5.1 Scelta della portata massima derivata ......................................................................................................... 18

5.2 Calcolo della portata media derivata........................................................................................................... 20

5.3 Calcolo Salto disponibile e salto utile ......................................................................................................... 20

5.4 Calcolo della Potenza media di concessione............................................................................................... 21

5.5 Calcolo della potenza massima teoricamente installabile ........................................................................... 22

5.6 Calcolo della Producibilità media annua .................................................................................................... 23

6 SINTESI DEI PRINCIPALI DATI DI PROGETTO ...................................................24

___________________________________________________________________________________________________________________________

2

1 Premesse

Il Torrente Giano è uno dei principali affluenti di sinistra del Fiume Esino. Esso

nasce nella Valle dell’Abbadia nei pressi di Cancelli (Fabriano) e confluisce

nell’Esino a Borgo Tuficoi

Nel suo percorso, di circa 20 Km, attraversa anche la città di Fabriano.

Il Torrente descrive una propria vallata caratterizzata da un'altitudine media piuttosto

bassa fin quasi alla linea di spartiacque della dorsale umbro-marchigiana; questo

fattore ha determinato la localizzazione, in questa sede, delle più importanti vie di

comunicazione stradali e ferroviarie.

Il progetto in questione, che utilizzerà una briglia attuale in cemento armato come

sbarramento, sarà collocato sulla destra idrografica del torrente Giano e la

restituzione avverrà a valle della briglia stessa a circa 260 metri dalla stessa.

La traversa è collocata in località Moscano, nel Comune di Fabriano (AN). Le

coordinate del punto di presa sono le seguenti: 43°21'28.91"N e 12°55'50.66"E.

La sezione di chiusura sottende un bacino idrografico di circa 120,77 Kmq, come

evidenziato nell’allegato 1.

Nella cartografia allegata si riporta la perimetratura del bacino scolante del torrente

Giano fino alla sezione di derivazione.

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3

2 Analisi del PAI (Piano di Assetto Idrogeologico delle Marche)

Dall’analisi del Piano di Assetto Idrogeologico l’area interessata dal progetto non è

sita all’interno di aree a rischio esondazione, come evidenziato nella relazione R05

(Relazione Geologica, Geotecnica e Sismica) e nella tavola 02 (Inquadramento

Geografico del Progetto con delimitazione area PAI).

3 Studio idrologico delle portate disponibili

3.1 Metodo di Regionalizzazione delle curve di durata

Questo studio idrologico ha lo scopo di determinare la curva di durata delle portate

nella sezione di interesse del progetto. La curva di durata individua, per un

determinato di portata, il numero di giorni nell’anno in cui la portata del fiume è

superiore a tale valore.

Al fine di individuare la curva di portata, non disponendo di dati idrologici relativi al

torrente preso in esame, si è ricorso all’uso delle formule di regionalizzazione della

curva di durate, basandosi su uno studio effettuato dall’Università di Genovaii.

Le formule risultanti consentono di determinare per ogni corso d’acqua la media

delle portate σq ed il relativo scarto quadratico medio µq, in funzione semplicemente

della superficie S del bacino sotteso alla sezione di presa S e dell’altezza H annuale

media di pioggia ragguagliata, attraverso le seguenti formule:

La variabile q non segue la legge normale di probabilità, ma la segue la variabile y =

ln q.

Si utilizzano pertanto le seguenti formule:

ii Bartolini-Bochicchio: Progetto Idro: Tecniche di Valutazione delle risorse idriche – DIAM-Università di

Genova, 2001

43,199,00199,0 HSq

148,1924,0072,0 HSq

___________________________________________________________________________________________________________________________

4

1ln2

q

q

y

25,0ln yqy

Per ogni valore di durata in giorni i, si ricavano dunque:

o la funzione di probabilità P(u)

3661

iuP

o la relativa u (valori tabulati per ciascuna P(u)) e quindi la relativa y

attraverso la formula:

yyky

o la relativa portata associata q con le seguenti formule:

yeq

___________________________________________________________________________________________________________________________

5

3.2 Sezione di Derivazione: Estensione del bacino sotteso e precipitazione media annua

Il Bacino imbrifero sotteso dal torrente Giano fino alla sezione di presa risulta pari a

120,77 Kmq.

L’altezza di precipitazione media annua è stata desunta da una media dei dati

storicamente registrati dal pluviometro sito nella stazione di Fabriano, a qualche km

dalla derivazione di interesse, nel periodo 1921-80 e pubblicati negli Annali Idrologici

dal Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (SIMN)iii.

I dati della stazione di Fabriano fanno registrare un valore medio della piovosità

annua pari a 951 mm.

3.3 Costruzione della curva di durata

Il metodo di regionalizzazione ci permette dunque di costruire la curva di durata del

Torrente Giano nella sezione di interesse.

Dei seguito sono riportati i dati relativi al torrente Giano nella sezione di interesse.

SEZIONE DI PRESA TORRENTE GIANO

Precipitazione media annua: H (mm) = 951

Superficie bacino sotteso: A (kmq) = 120,77

coefficienti relativi alla sezione di interesse

q = 2,54

q = 6,71

y = 0,75

y 2,08

y = 1,44

iii

http://www.apat.gov.it/site/it-IT/Progetti/Progetto_Annali/

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6

giorni (i) P(u) u PORTATA NELLA

SEZIONE DI DERIVAZIONE

mc/s

1 0,997 2,778 115,970

2 0,995 2,545 82,846

5 0,986 2,207 50,888

10 0,973 1,922 33,735

20 0,945 1,601 21,260

30 0,918 1,392 15,720

45 0,877 1,160 11,258

60 0,836 0,978 8,661

72 0,803 0,853 7,232

91 0,751 0,679 5,623

120 0,672 0,446 4,019

150 0,590 0,228 2,936

182 0,503 0,007 2,135

212 0,421 -0,200 1,584

242 0,339 -0,416 1,161

255 0,303 -0,515 1,006

274 0,251 -0,670 0,804

300 0,180 -0,914 0,566

330 0,098 -1,291 0,329

355 0,030 -1,880 0,141

365 0,003 -2,778 0,039

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7

Una volta ricavati i dati delle portate nella sezione di derivazione, occorre

determinare la curva di utilizzazione, vale a dire la curva delle portate realmente

derivabili dal Torrente Giano; occorre dunque decurtare i valori di portata trovati di

una quantità pari al Deflusso di Minimo Vitale (vedi successivo Capitolo 4).

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8

4 Determinazione del Deflusso di Minimo Vitale (DMV)

Per la valutazione della portata istantanea derivabile dal Torrente Giano alla sezione

di interesse risulta indispensabile la preliminare valutazione della portata di deflusso

minimo vitale del corso d’acqua, definita come “il deflusso che, in un corso d’acqua,

deve essere presente a valle delle captazioni idriche al fine di mantenere vitali le

condizioni di funzionalità e di qualità degli ecosistemi interessati”, ovvero la portata

minima del fiume in grado di garantire la conservazione dell’ecosistema e la

sopravvivenza certa delle specie che lo definiscono, con particolare riferimento alla

fauna e alla flora ivi esistente.

L’assemblea legislativa regionale delle Marche ha approvato il nuovo Piano di Tutela

delle Acque (PTA) con delibera DACR n. 145 del 26/01/2010, il quale prevede che

nella progettazione di impianti idroelettrici si debba comunque garantire il Deflusso

Minimo Vitale (DMV) del corso d’acqua interessato dall’opera. Nell’Allegato alla

deliberazione del 26 gennaio 2010, n. 145, Sezione B, Cap. 2, par. 4.1, viene

definito il Deflusso Minimo Vitale e la metodologia di calcolo del DMV che è stata

seguita anche dal presente studio.

Il metodo di calcolo del DMV proposto dall’Autorità di Bacino Regionale è il

seguente:

DMV= [(qd.m.v × G × S × P × H × Bmon) × (E × max (N,PIFF) × Gm ×M)]

I fattori inclusi nella formula sono i seguenti:

Q d,m,v = rilascio specifico = 1,6 l/s x kmq

Stabilisce una portata minima di riferimento proporzionale alla superficie del bacino

sottesa alla sezione del corpo idrico nel quale si calcola il DMV. I vari fattori

moltiplicativi della formula modificano questa portata di riferimento in quanto

tengono conto delle disponibilità idriche locali e delle esigenze di tutela ecologica.

G = Fattore geografico.

Si applica un fattore geografico G tale da rendere il valore della componente

idrologica della formula pari all’incirca al 10% della portata media annuale (Qm) dei

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9

corsi d’acqua della Regione, oppure inferiore al 10% della portata media annua per

alcuni corsi d’acqua che presentano un regime di magra più accentuato.

I valori indicati per i principali corsi d’acqua sono i seguenti:

Trattandosi del Torrente Giano, affluente dell’Esino, il fattore assume valore 0,7.

S = Superficie imbrifera, espressa in Kmq del bacino idrografico

sotteso alla sezione di derivazione = 120,77 Kmq

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Figura 1 – Sezione di derivazione in corrispondenza della traversa esistente sul torrente Giano

P = Parametro di precipitazione media

Le classi ed i fattori del parametro P della formula sono indicati nella seguente

tabella:

Tabella per calcolo fattore P

Precipitazioni annue medie nel bacino sotteso (mm)

Parametro di precipitazione media P

< 1000 1

1000 - 1500 Precipitazioni medie

annue /1000

> 1500 1,5

Il dato di precipitazione media annua relativo alla zona di Fabriano dove è ubicata la

nostra sezione di derivazione risulta essere di circa 1000 mm, come si desume dalla

seguente carta relativa alla Regione Marche nel periodo 1950-1989iv.

iv http://www.assam.marche.it. Fonte dati: "Campo medio della precipitazione annuale e stagionale sulle

Marche per il periodo 1950-2000

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11

Figura 2- Carta della Precipitazione annua mediata sul periodo 1950-1989 Regione Marche

Il valore del fattore P associato sarà dunque di 1.

H = Parametro di Altitudine media

Le classi ed i fattori del parametro sono indicati nella seguente tabella:

Tabella per calcolo fattore A

Altitudine media del bacino sotteso (m.s.l.m.)

Parametro di Altitudine Media A

< 400 1

400 - 1000 1 + ((Hm-400)/2000)

> 1000 1,3

Il Torrente Giano nasce nel Monte Vallarga a quota 990 m s.l.m. e dopo un percorso

di circa 20 km, si immette nel Fiume Esino, nei presso dell’abitato di Borgo Tufico. Il

punto di derivazione è posto all’incirca a quota 282 m s.l.m. Tra la sorgente ed il

punto di derivazione l’altitudine media nel bacino idrografico sotteso dal punto di

presa è pari all’incirca a 708 m. Il calcolo è stato eseguito attraverso l’applicazione

della formula canonica:

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12

Ovvero come media ponderata riferita a porzioni di bacino alle quali può venire

attribuita la stessa quota. Sono state misurate le aree Ai comprese fra due curve di

livello successive (interne al perimetro del bacino) la cui quota sia rispettivamente

hi+1 e hi-1, e quindi è stata attribuita a tutta la striscia la quota media hi = (hi+1 + hi-

1); la quota hi è stata moltiplicata per l’area Ai e la somma di tutti questi prodotti è

stata divisa per l’area totale del bacino A alla sezione di chiusura. L’elaborazione è

stata eseguita con l’ausilio di software CAD prendendo a riferimento curve i livello

ogni 50 metri. L’altezza media del bacino imbrifero risulta pari a 609,48 m.

In base a tale valore di altitudine media il valore di H risulta:

H= 1+((609,48-400)/2000)= 1,10.

Bmon= Fattore moltiplicativo per i tratti di corsi d’acqua a regime di

flusso perenne

E’ stimabile pari ad 1, in quanto non rientra tra i tratti montani dei fiumi evidenziati

nelle norme tecniche di attuazione, sezione D, allegato I-II.

E = Stato ecologico dei corsi d’acqua = indice SECA

L’indice SECAv combina due indicatori:

LIM (Livello di Inquinamento da Macrodescrittori) che fornisce

un’indicazione sullo stato trofico e microbiologico della matrice acquosa

del corpo idrico prendendo in considerazione 8 macrodescrittori, vale a

dire una serie di parametri tipici delle attività umane e che sono indici di

inquinamento organico (ossigeno, azoto, fosforo..)

IBE (Indice Biotico Esteso) che descrive lo stato biologico prendendo in

esame le comunità dei macroinvertebrati bentonici che vivono, almeno

una parte del loro ciclo biologico, a contatto con i substrati di un corso

d’acqua.

v Il DLgs 152/99 prevede di classificare lo stato ecologico e lo stato ambientale dei corsi d’acqua

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La determinazione del SECA viene effettuata considerando il risultato peggiore tra il

dato relativo ai Macrodescrittori e quello relativo all’IBE.

Per il calcolo di E, si assume il valore del fattore corrispondente allo stato ecologico

della stazione ARPAM ubicata immediatamente a valle della derivazione. La tabella

seguente mostra la corrispondenza tra stato ecologico e valore del fattore

Tabella per calcolo fattore E

Classe Valore Stato Ecologico SECA Fattore

1 Elevato 1

2 Buono 1,1

3 Sufficiente 1,2

4 Scadente 1,3

5 Pessimo 1,4

Per il valore dello stato ecologico si farà riferimento a quello peggiore degli ultimi 5

anni.

Nella Tabella a pagina 14 sono riportati gli indici di qualità rilevati nella Stazione di

monitoraggio ARPAM 9/ES in Località Domo nel Comune di Serra San Quirico (AN),

relativi al fiume Esino, di cui il Giano è affluente, Periodo2002-2006vi

Stazione di Monitoraggio ARPAM subito a valle della derivazione

Codice Stazione 9/ES

Fiume ESINO

Località Domo

Localizzazione Serra San Quirico- Sorgente Gorgovivo

Comune SERRA SAN QUIRICO (AN)

Coordinate GB X:2359576 Y:4810546

vi www.arpa.marche.it

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14

Figura 3 – Zona di monitoraggio della Stazione 9/ES – Località Domo

Dati Rilevati

Anno LIM IBE SECA

2006 2 3 3

2005 2 2 2

2004 2 3 3

2003 3 3 3

2002 2 2 2

Il giudizio peggiore riscontrato negli ultimi 5 anni è stato quello di “sufficiente”,

corrispondente alla classe 3.

Il fattore assume dunque valore pari a 1,2.

max(N, PIFF)

Tale espressione indica che nel tratto fluviale considerato si procederà a calcolare

distintamente entrambi i parametri N e IFF e nella formula sarà utilizzato solo quello

tra i due parametri che assumerà il valore più elevato

N = Parametro di Naturalità

Il Parametro tiene conto della presenza di aree protette e ad alcune tipologie del

sottosistema botanico-vegetazionale del PPAR. Per la definizione si fa riferimento

alla seguente tabella:

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Tabella per calcolo fattore N

Classi di Naturalita' Fattore N

Aree naturali Protette (Parchi e Riserve)

1,3

Aree contigue ai parchi

Aree della rete Natura 2000 (SIC,ZSC,ZPS)

Aree floristiche protette

Oasi di protezione fauna

Aree di Eccezionale valore del Sottosistema Botanico Vegetazionale (PPAR, aree BA, Tav 4)

1,1 Aree di rilevante valore e di qualità diffusa del Sottosistema Botanico Vegetazionale (PPAR, aree BB-BC, Tav 4)

Aree di interesse agricolo ed urbanizzate 1

Il tratto di fiume interessato non ricade all’interno di aree protette o di aree di

particolare valore del sottosistema Botanico Vegetazionale e dunque, il fattore N

corrispondente assume valore pari ad 1.

IFF = Indice di Funzionalità Fluviale

L’I.F.F. è una metodologia che fornisce valutazioni sintetiche sulla funzionalità

fluviale, preziose informazioni sulle cause del suo deterioramento, ma anche precise

ed importanti indicazioni per orientare gli interventi di riqualificazione (pianificazione

del territorio, programmazione di interventi di ripristino dell’ambiente fluviale) e

stimarne preventivamente l’efficacia. Questo indice può anche essere un utilissimo

strumento per la salvaguardia di tratti o corsi d’acqua ad alta valenza ecologica,

(politica di conservazione degli ambienti più integri), o per la stima dell’efficacia degli

interventi di risanamento. L’obiettivo principale dell’indice consiste nella valutazione

dello stato complessivo dell’ambiente fluviale e della sua funzionalità, intesa come

risultato della sinergia e dell’integrazione di un’importante serie di fattori biotici e

abiotici presenti nell’ecosistema acquatico e in quello terrestre ad esso collegato.

Attraverso la descrizione di parametri morfologici, strutturali e biotici dell’ecosistema,

interpretati alla luce dei principi dell’ecologia fluviale, vengono rilevati la funzione ad

essi associata, nonché l’eventuale grado di allontanamento dalla condizione di

massima funzionalità. La lettura critica ed integrata delle caratteristiche ambientali

consente così di definire un indice globale di funzionalità.

Il metodo impiegato fornisce informazioni che possono differire, anche

sensibilmente, da quelle fornite da altri indici o metodi che analizzano un numero più

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16

limitato di aspetti e/o di comparti ambientali (es.: I.B.E., analisi chimiche,

microbiologiche, ecc.). I metodi chimici e microbiologici limitano il loro campo di

indagine all’acqua fluente, gli indici biotici (IBE) lo estendono all’alveo bagnato e

l’I.F.F. invece analizza l’intero sistema fluviale.

Bisogna perciò considerare l'IFF non come un metodo alternativo a quello chimico,

ma complementare a questo, in grado di fornire una conoscenza più approfondita

del sistema fluviale.

L’indice IFF, variabile da 1 a 1,2, è di difficile misurazione e, per cautela, nel

presente studio viene posto pari a 1,2

Gm = Parametro Geomorfologico

Il parametro Gm, la cui determinazione dovrà essere stabilita dall’Autorità

competente al rilascio della concessione, in attesa di ulteriori studi ed

approfondimenti al riguardo, assume un valore compreso tra 0,9 e 1,1. Tale

parametro dovrà essere valutato sulla base delle caratteristiche locali dell’alveo.

Ai fini del calcolo del DMV, in via cautelativa, viene posto pari a 1,1.

M = Modulazione di portata

Il parametro M descrive le esigenze di variazione dei deflussi in alveo nell’arco

dell’anno determinate dagli obiettivi di tutela dei singoli tratti di corso d’acqua,

aumentando i valori di DMV minimi ottenuti dalla formulazione.

In particolare nella tabella seguente vengono definiti i valori del parametro T in

base ai diversi mesi dell’anno.

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In definitiva, il calcolo del DMV per l’area in progetto è riassunto nella tabella

seguente, dove sono riportati tutti i parametri necessari e i loro rispettivi valori. Sono

stati quindi ottenuti tre diversi valori di DMV, differenziati su base mensile.

DMV (1) DMV (2) DMV (3)

Giugno,

Luglio, Agosto,

Settembre,

Ottobre

Aprile,

Maggio,

Novembre

Gennaio,

Febbraio,

Marzo,

Dicembre

DMV idr

qdmv 1,6 1,6 1,6

G 0,7 0,7 0,7

S 120,77 120,77 120,77

P 1 1 1

H 1,10 1,10 1,10

Bmon 1 1 1

Cma

E 1,2 1,2 1,2

Max (N, Piff) 1,2 1,2 1,2

Gm 1,1 1,1 1,1

T 1 2 3

DMV in l/s 235,68 471,36 707,04

DMV in mc/s 0,235 0,471 0,707

In base alla norma citata all’inizio del capitolo, il DMV pari a 235,68 l/s è il minimo

rilascio continuo da garantire.

Pertanto nei mesi estivi la centrale garantirà il rilascio minimo di 235,68 lt/s e negli

altri mesi garantirà i valori superiori riportati in tabella, ovvero 471,36 lt/s nei mesi di

aprile, maggio e novembre, e 707,04 lt/s nei mesi di gennaio, febbraio, marzo e

dicembre.

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18

5 Calcolo della potenza dell’impianto

5.1 Scelta della portata massima derivata

Una volta ricavati i dati di portata e DMV, è stato valutata la portata effettivamente

derivabile, definendo la portata massima di progetto.

Dalla valutazione della curva di durata delle portate, nonché un’attenta analisi

economica dell’impianto in progetto ha condotto alla scelta di una portata massima

derivabile pari a 3,00 mc/sec.

Di seguito sono riportati schematicamente ed in forma grafica i risultati della

valutazione.

giorni (i) PORTATA NELLA

SEZIONE DI DERIVAZIONE

DMV PORTATA

DERIVABILE PORTATA DI PROGETTO

mc/s mc/s mc/s mc/s

1 115,970 0,707 115,263 3,000

2 82,846 0,707 82,139 3,000

5 50,888 0,707 50,181 3,000

10 33,735 0,707 33,028 3,000

20 21,260 0,707 20,553 3,000

30 15,720 0,707 15,013 3,000

45 11,258 0,707 10,551 3,000

60 8,661 0,707 7,954 3,000

72 7,232 0,707 6,525 3,000

91 5,623 0,471 5,152 3,000

120 4,019 0,471 3,548 3,000

150 2,936 0,471 2,465 2,465

182 2,135 0,471 1,664 1,664

212 1,584 0,471 1,113 1,113

242 1,161 0,235 0,926 0,926

255 1,006 0,235 0,771 0,771

274 0,804 0,235 0,569 0,569

300 0,566 0,235 0,331 0,331

330 0,329 0,235 0,094 0,094

355 0,141 0,235 0,000 0,000

365 0,039 0,235 0,000 0,000

___________________________________________________________________________________________________________________________

19

___________________________________________________________________________________________________________________________

20

5.2 Calcolo della portata media derivata

La portata media derivata si ricava nel seguente modo:

365

365

0

egiornalier

media

q

Q

Ossia dividendo la somma delle portate giornaliere derivate per il numero di giorni in

un anno.

Stante la scelta della portata massima derivata di 3,00 mc/sec, occorre considerare

nella somma che, per portate superiori a 3,00 mc/sec, la portata derivata è pari a

quella massima, mentre per portate inferiori, la portata derivata è pari al valore

riportato dalla curva di utilizzazione di Figura 1.

In sintesi:

Per Q > Qmax (3,00 mc/sec) Qderivata = Qmax

Per Q < Qmax Qderivata = Q(t) della curva di utilizzazione

La portata media derivata così calcolata è pari a 1,59 mc/sec.

5.3 Calcolo Salto disponibile e salto utile

Il salto disponibile lordo, cioè la differenza di quota tra il pelo libero dell’acqua a

livello dell’opera di presa ed il pelo libero delle acque che scorrono nel fiume è di

circa 3,92 m. Per il calcolo della perdita di carico totale si trascura la perdita di carico

sull’opera di presa e si considera la perdita di carico sulla breve condotta di afflusso

alla turbina. La perdita di carico si calcola con il metodo Colebrook mediante

opportuni coefficienti e si ottiene una cadente di 0,0005 per ogni metro di lunghezza

e quindi 0,308 m di perdita di carico distribuita seguente:

___________________________________________________________________________________________________________________________

21

Condotta

Cadente(m/m) 0,0005

Lunghezza (m) 280

Totale 0,15 m

Tabella 3: perdita di carico su condotta

Si sommano infine le perdite di carico concentrate che sono complessivamente pari

a 0,16 m

Perdita Imbocco Condotta raccordato

0.15*v^2/(2g) 0,05

Perdita Sbocco Fiume

0.5*(Vsbocco)^2/(2g) 0,025 sbocco immerso

Paratoie e

sgrigliatori 0,15 valore "a Corpo"

Tabella 4: perdita di carico concentrata

In totale si ottiene una perdita di carico complessiva di circa 0,37 m che, sottratta al

salto nominale dell’installazione, porta ad un salto netto utile di:

3,92 m – 0,37 m = 3,55 m

che è il dato di progetto considerato nei successivi calcoli di potenza.

5.4 Calcolo della Potenza media di concessionevii

La potenza media di concessione (in KW) è la potenza idraulica media teoricamente

disponibile in relazione alla portata ed al salto di concessione.

Essa è valutata nel seguente modo:

102

)( ccConc

QHP

Dove:

vii

D.L. 18.10.1942

___________________________________________________________________________________________________________________________

22

Hc è il salto lordo di concessione, vale a dire la differenza tra la quota

del pelo libero dell’acqua nel punto di presa (282,10 m.s.l.m.) e nel

punto di rilascio in alveo (278,18 m s.l.m.), ed è dunque pari a:

282,10 – 278,18= 3,92 metri

Qc è la portata di concessione, vale a dire la portata media derivata ed

è pari a 1,59 mc/sec

è la densità dell’acqua dolce pari a 1000 kg/mc

La potenza media di concessione è dunque pari a a:

(1000 x 3,92 x 1,59)/102 = 61,11 KW

5.5 Calcolo della potenza massima producibile e potenza effettiva

La potenza massima producibile è funzione del salto utile netto e della portata

massima derivata. Essa è valutata nel seguente modo:

max. QHgP nettoInst

Dove:

Hnetto è il salto motore netto pari a 3,55 metri

Qmax è la massima portata effluente in turbina

G è l’accelerazione di gravità pari a 9,81 m/s2

La potenza massima teoricamente producibile dall’impianto è dunque pari a:

9,81 x 3,55 x 3,00 = 104,41 KW

Sulla base di tale potenza sarà scelto e dimensionato il gruppo generatore-turbina,

dipendendo inoltre come ovvio dalle disponibilità di mercato al momento della

realizzazione dell’impianto.

La potenza effettivamente producibile tiene invece conto dei rendimenti idraulici

della turbina e della condotta, e dei rendimenti meccanici ed elettrici di conversione,

Assumendo un rendimento medio complessivo del sistema di 0,85, tale potenza è

stimata pari a:

kW 88,803,003,559,810,85QHgηP maxnettoeff

___________________________________________________________________________________________________________________________

23

La potenza effettiva ed immessa in rete è quindi minore di 100 kW, e per tale motivo

la connessione avverrà in bassa tensione.

5.6 Calcolo della Producibilità media annua

La producibilità media annua è la quantità di energia elettrica prodotta in un anno

tenendo conto della variabilità delle portate derivate. La curva delle portate derivate

Q(t) è ricavabile con le stesse considerazioni riportate per il calcolo della portata

media derivata (Paragrafo 5.2), vale a dire:

Per portate Q > Qmax, Q = 3,00 mc/sec (nei periodi con portate

maggiori di quella massima di progetto, la portata derivata è pari a quella

massima)

Per portate Q < Qmax , Q = Q(t) (nei periodi con portate minori di 1,69

mc/sec, la portata derivata è quella deducibile dalla curva di utilizzazione.

La producibilità media annua è dunque pari a:

dtttQHgtE netto )()()(365

0 viii

Risolvendo l’integrale in maniera finita con un opportuno foglio di calcolo, si ottiene

una producibilità pari a circa 388.000 KWh

___________________________________________________________________________________________________________________________

24

6 Sintesi dei principali dati di progetto

o Portata media di Concessione = 1,59 mc/sec

o Portata massima derivata = 3,00 mc/sec

o Salto lordo di concessione = 3,92 m

o Salto netto = 3,55 m

o Potenza Media di Concessione = 61,11 KW

o Potenza massima teoricamente producibile = 104,41 KW

o Producibilità Media annua = 388.000 kWh

___________________________________________________________________________________________________________________________

25

ALLEGATO 1

Bacino idrografico del torrente Giano sotteso al punto di presa

___________________________________________________________________________________________________________________________

26

ALLEGATO 2

Tabella di calcolo dell’altitudine media del bacino idrografico sotteso dal punto di presa

___________________________________________________________________________________________________________________________

27

ISOLIVELLO 50 m

n area A=area tra due isolivello (mq) Hm=altezza media dell'area (m) Axhm (mc)

1 4696 1.162,30 6413470

2 24140 1.125,00 31912013

3 202965 1.075,00 256389258

4 227242 1.025,00 273705614

5 234302 975,00 268442803

6 249298 925,00 270975873

7 502136 875,00 516297359

8 661903 825,00 641680429

9 838242 775,00 763381622

10 10791 825,00 10461168

11 23198 1.175,00 32030229

12 8370 875,00 8606444

13 10861 1.175,00 14995467

14 90 1.175,00 124307

15 1562 875,00 1605812

16 2421 1.025,00 2915519

17 38431 975,00 44030584

18 60212 925,00 65447409

19 32292 870,60 33036051

20 1889181 725,00 1609466548

21 41928 825,00 40647424

22 33812 822,10 32664150

23 2336 875,00 2401766

24 1084482 825,00 1051348969

25 783176 875,00 805262734

26 740673 925,00 805079536

27 694196 975,00 795347898

28 10407 1.025,00 12535297

29 36461 969,10 41521342

30 99603 925,00 108263745

31 153340 875,00 157664791

32 310673 1.075,00 392447708

33 298681 1.125,00 394849022

34 283474 1.175,00 391400842

35 210560 1.225,00 303097730

36 51549 1.275,00 77232814

37 87391 1.275,00 130931770

38 42763 1.325,00 66582206

39 729 1.375,00 1177115

40 46127 1.325,00 71819166

41 2799 1.375,00 4523159

42 19779 964,85 22424605

43 49498 1.425,00 82884744

___________________________________________________________________________________________________________________________

28

44 204291 1.375,00 330082960

45 200687 1.325,00 312467473

46 227609 1.275,00 341011984

47 304684 1.225,00 438588116

48 261629 1.175,00 361239081

49 213422 1.125,00 282138717

50 212010 1.075,00 267815217

51 198772 1.025,00 239413664

52 1055 852,40 1056489

53 1001074 775,00 911671480

54 1968778 675,00 1561603895

55 4099545 625,00 3010829270

56 4607647 575,00 3113275159

57 7094052 525,00 4376471436

58 8306065 475,00 4636170271

59 14086949 425,00 7035198019

60 3122 229,00 839987

61 545 426,95 273272

62 29315 565,35 19475086

63 9952 554,15 6480636

64 395 525,60 244172

65 12925 504,95 7669227

66 1019 552,05 661346

67 2961 500,95 1743172

68 117925 525,00 72750420

69 760 550,00 491218

70 2952 550,00 1907553

71 597 500,60 351005

72 109041 465,50 59645594

73 32372 456,75 17374681

74 13529 456,75 7261413

75 341906 475,00 190840491

76 229443 525,00 141548397

77 104800 566,50 69764111

78 12490 457,05 6707878

79 345 450,20 182302

80 2155 455,00 1152281

81 47240 465,10 25818388

82 50646 406,90 24216187

83 16958 414,60 8261993

84 566221 575,00 382581920

85 450392 625,00 330781243

86 128870 675,00 102217514

87 32111 713,15 26909710

88 42766 675,00 33921103

89 879 703,55 726306

90 648 650,95 495720

___________________________________________________________________________________________________________________________

29

91 1549 653,30 1189252

92 493650 575,00 333546969

93 410772 625,00 301683354

94 16186 659,00 12534267

95 183321 625,00 134636675

96 98516 712,00 82425020

97 180573 525,00 111399298

98 84441 567,40 56300560

99 1882823 675,00 1493426346

100 1268356 725,00 1080561901

101 1091090 775,00 993647950

102 1001490 825,00 970891914

103 1226847 875,00 1261446372

104 93787 908,15 100085052

105 626239 875,00 643900427

106 426753 975,00 488935655

107 155358 925,00 168867705

108 121850 975,00 139605298

109 81236 1.025,00 97845894

110 22611 1.055,10 28034086

111 305058 1.025,00 367431925

112 362959 1.075,00 458497454

113 259677 125,00 38142924

114 4017 1.152,70 5440524

115 94176 1.116,60 123568282

116 34898 917,10 37608712

117 153728 775,00 139999283

118 174117 825,00 168797086

119 154881 875,00 159248486

120 27872 910,25 29812213

121 248563 725,00 211760660

122 156093 775,00 142153000

123 133346 825,00 129272137

124 103831 870,25 106179690

125 26838 614,80 19388757

126 282888 725,00 241003583

127 191193 775,00 174118280

128 18169 807,75 17245173

129 11265 559,20 7402268

130 11764 602,35 8326583

131 26611 551,50 17245703

132 38880 412,25 18834655

133 78917 454,10 42110937

134 846 450,40 447892

135 15920 509,65 9534143

136 353323 475,00 197213009

137 37472515 375,00 16512565229

___________________________________________________________________________________________________________________________

30

138 39816 412,05 19278947

139 1071 401,65 505598

140 316 400,90 148645

141 10954072 325,00 4183399969

142 36019 400,00 16930198

143 150630 468,45 82917442

144 28248 357,90 11880196

145 6445 411,60 3117269

146 790 450,60 418302

147 21095 404,80 10034472

148 1208450 275,00 390509646

149 575277 456,05 308290179

150 5801 455,55 3105452

151 84953 475,00 47418029

152 8594 453,15 4576469

153 5513 451,55 2925216

154 4445 503,50 2629784

155 16229 500,00 9535484

156 7231 500,00 4248252

157 205238 575,00 138674170

158 153062 625,00 112413591

159 122671 675,00 97300841

160 87435 725,00 74489525

161 61718 769,55 55810969

162 1268925 475,00 708271658

163 39925 516,40 24227351

120764083 73603724307

h media= 609,48