Discussione: calcolo portata

probabilmente è una domanda banale, ma come si deve fare per misurare la portata in l/sec di un torrente?

Ciao e benvenuto!
Per misurare la portata ci sono vari metodi,dipende molto dalla portata del torrente,nel senso che se assomiglia piu ad un ruscello si usa uno stramazzo
se assomiglia ad un fiume,si calcola la sezione dell'alveolo e si misura la velocità in vari punti e profondità,poi per misure piu veloci ci sono le aste piezometriche,generalmente dopo che si conosce la geometria del torrente e la velocità basta conoscere l'altezza dell'acqua,spesso si usano sensori ad ultrasuoni (o di vario tipo) e datalogger.

buongiorno a tutti,
vorrei sapere se è possibile con qualche formula empirica, valutare la portata media e massima di una fiumara (torrente stagionale).
Come dati certi ho solo la superficie de bacino, le tabelle di piovosità e i picchi stagionali, il materiale dell'alveo e la pendenza media. Mi basta una stima approssimativa.
Grazie mille

Originariamente inviata da valentina82

buongiorno a tutti,
vorrei sapere se è possibile con qualche formula empirica, valutare la portata media e massima di una fiumara (torrente stagionale).
Come dati certi ho solo la superficie de bacino, le tabelle di piovosità e i picchi stagionali, il materiale dell'alveo e la pendenza media. Mi basta una stima approssimativa.
Grazie mille

I parametri che hai a disposizione sono più che suffficienti per valutare i parametri di sicurezza per le opere che vanno realizzate lungo l'asta e la determinazione dell'alveo di piena . Per determinare dati al fine dell'utilizzo idroelettrico sono necessari sistemi di rilevamento diretto come quelli che ti indica Buran.
Se hai necessità delle verifiche riguardanti il primo caso accedi a un qualunque testo di idraulica e formule con variabili ne troverai parecchie . Nel secondo caso meglio far fare a qualche esperto tipo Buran

grazie a entrambi per le vostre risposte. purtroppo non posso avvalermi di sistemi di rilevamento diretto, dovrò arrangiarmi con le formule.

su questo forum ho trovato che è possibile utilizzare una formula tipo:
portata = (coefficiente di deflusso) * (area) * (altezza di pioggia) / (tempo di pioggia)

mi sembra quella che fa a caso mio. purtroppo mi manca il tempo di pioggia, e quindi mi sa che dovrò fare una media approssimativa dei mm che ho durante 1 giorno intero. spero di non allontanarmi troppo dalla soluzione effettiva.

grazie ancora

Ciao Valentina. Quella formula (non corretta al 100% devo dire) ti serve a calcolare la portata di picco dopo una pioggia di cui conosci l'intensità (altezza diviso tempo di pioggia).
Se hai solo dati giornalieri allora ti consiglio di calcolare il coefficiente udometrico:

u=0.1157 * (coefficiente di deflusso) * (altezza di pioggia in un giorno)

e poi di moltiplicarlo per l'area.
Che uso del terreno c'è attorno? Aree cementate, prati, boschi, campi? Ti serve per stimare il coefficiente di deflusso.

Originariamente inviata da nikolo

Ciao Valentina. Quella formula (non corretta al 100% devo dire) ti serve a calcolare la portata di picco dopo una pioggia di cui conosci l'intensità (altezza diviso tempo di pioggia).
Se hai solo dati giornalieri allora ti consiglio di calcolare il coefficiente udometrico:

u=0.1157 * (coefficiente di deflusso) * (altezza di pioggia in un giorno)

e poi di moltiplicarlo per l'area.
Che uso del terreno c'è attorno? Aree cementate, prati, boschi, campi? Ti serve per stimare il coefficiente di deflusso.

intorno ci sono aree verdi.
con la formula che suggerisci, per un torrente di 1.92kmq e con un'altezza di pioggia di 10mm in un giorno:

u=0.1157*0.3*0.01=0.00003471
Q=u*A=0.00003471*1920000=66.63mc/s

invece con la prima formula il risultato viene:
Q=A*C*(intensità di pioggia)=1920000*0.3*(10*(2.7*10-7))= 1.55 mc/s

help me, ad occhio il risultato che si avvicina di più è sicuramente il secondo, trattandosi di un torrentino!

Mea culpa, questo succede quando si risponde al volo senza la dovuta calma, starò ben attento a non ricaderci più :-(

Alla formula che ti ho consigliato (applicazione del metodo detto "cinematico") mancava un pezzetto finale:

u (il l/s per ettaro) =0.1157 * coefficiente di deflusso * altezza di pioggia (in mm) / tempo di corrivazione (in giorni)

e il tempo di corrivazione è il tempo che ci impiega la goccia che cade nel punto più lontano del tuo torrente a raggiungere la sezione di chiusura dove misuri la portata. Lo devi calcolare con un'altra formula:

tempo di corrivazione (in giorni) = 1.085 * radice quadrata dell'area (in kmq) (secondo Turazza)

tempo di corrivazione (in giorni)=0.315 * radice quadrata dell'area (in kmq) (secondo Ventura)

Quindi con i tuoi dati (area=1.95 kmq) il tempo di corrivazione è:
1.52 giorni (secondo Turazza) e 0.44 giorni (secondo Ventura), per cui il coefficiente udometrico ti viene 0.23 l/s per ettaro o 0.79 l/s per ettaro, ovvero una portata di picco da 45 l/s a 154 l/s. E' davvero pochetto, è anche vero che stiamo applicando un metodo abbastanza grossolano!
Scusa ancora per la fretta di stamattina!
Ciao

ho capito.
Dunque, potrei utilizzare il metodo cinematico per calcolare la portata del torrente in un determinato giorno di pioggia.
Mentre per degli eventi stabiliti (per le giornate di alluvione ho i mm e la durata della pioggia) utilizzo il metodo razionale per calcolarmi la portata di massima piena.
Puo' funzionare?
Grazie veramente tanto per le tue risposte, sono state molto molto molto illuminanti.

In Italia chiamiamo "metodo cinematico" ciò che internazionalmente si chiama "metodo razionale", sono la stessa cosa: un metodo storico molto semplice e veloce per stimare portate di piena.

L'errore che c'era nella formula:
portata = (coefficiente di deflusso) * (area) * (altezza di pioggia) / (tempo di pioggia)
è che a leggerla così è come se tutta l'acqua che cade arrivasse istantaneamente alla sezione di chiusura, si sta sovrastimando moltissimo la portata, quanto più è grande il bacino e tanto più sovrastimo.

Buongiorno a tutti,
mi permetto un'osservazione : sapere qual'e' il valore di massima portata in una piena serve onestamente a poco (per nn dire niente).
Nella stragrande maggioranza dei casi le centraline idroelettriche in caso di piena vengono messe fuori esercizio per evitare problemi.
Personalmente consiglierei di appoggiarsi, ove esistenti, a stazioni storiche di misura per avere una media "stabile" su base almeno decennale.
Discorso diverso se il calcolo della massima portata di piena serve per studio o altro.........
ciao car.boni

Originariamente inviata da nikolo

In Italia chiamiamo "metodo cinematico" ciò che internazionalmente si chiama "metodo razionale", sono la stessa cosa: un metodo storico molto semplice e veloce per stimare portate di piena.

L'errore che c'era nella formula:
portata = (coefficiente di deflusso) * (area) * (altezza di pioggia) / (tempo di pioggia)
è che a leggerla così è come se tutta l'acqua che cade arrivasse istantaneamente alla sezione di chiusura, si sta sovrastimando moltissimo la portata, quanto più è grande il bacino e tanto più sovrastimo.

quindi, da quel che ho capito:
portata di massima piena = (coefficiente di deflusso) * (area) * (altezza di pioggia) * (tempo di corrivazione)

Attenzione, devi dividere per il tempo di corrivazione e non moltiplicare. Poi c'è il coefficiente numerico empirico 0.1157 che corregge alcune semplificazioni sulla teoria su cui non ci mettiamo a dissertare adesso :-).

Riassumendo in uno specchietto:

Tempo di corrivazione (in giorni)=0.315 * radice quadrata dell'area (in kmq)

Portata (in l/s) =0.1157 * area (in ettari) * coefficiente di deflusso * altezza di pioggia (in mm) / tempo di corrivazione (in giorni)

Comunque anch'io ho avuto i dubbi di car.boni: perchè calcolare la portata di picco? Generalmente quel che importa per l'idroelettrico, al contrario, è la portata minima garantita...

ok!
grazie veramente per tutte le informazioni!!

Concordo con i ragionamenti teorici sviluppati e vorrei aggiungere qualcosa. Se si è nella fase di valutazione di una possibile richiesta di concessione e per questa necessità avere una valutazione della curva di durata, la migliore strada da percorrere è quella di fare delle nisurazioni sul posto. Non è che serva un anno intero, mi spiego meglio:
si aspetta che vi sia una buona precipitazione, in genere dai 30 mm in su, e poi vado a misurare la portata e così inizio a seguire la sua variazione nel tempo di settimana in settimana se non vi sono altre precipitazioni oppure il suo aumentare con nuove precipitazioni, in sostanza mi faccio un piccolo modellino afflussi, deflussi.
E ' il miglior modo per capire ciò che succede nella realtà.
Se si fa questo per almeno tre mesi ti assicurò che centri il problema. (logico che ad esempio nei tre mesi almeno tre, quattro eventi meteorici importanti ci devono essere !)
Ciao

Concordo con IngRoberto,
soprattutto quando non si ha il tempo fisico per fare le misure di un anno oppure l'anno considerato è atipico , come il 2008 e 2003.
Ciao
Rem