Bocca tarata sotto battente fisso o stramazzo tarato secondo le usuali formule dell'idraulica. Il livello e' regolato da regolatore di livello o da stramazzo per sfiorare gli eccessi di portata sulla presa. Buon lavoro Spes

Grazie per la risposta Spes! Rispondo solo adesso per un'altra domanda.
Vi propongo un problema inerente l'idraulica spicciola...

Allora, brevemente abbiamo una traversa che sbarra un corso d'acqua.
A lato su una sponda si ha una gàveta di presa che deriva la portata d'acqua da inviare alle macchine. Tale gaveta è ricavata direttamente sul ciglio della traversa. E sversa la portata in un canale di derivazione.
In modo analogo a fianco della gaveta di presa vi è una seconda gaveta che garantisce il rilascio del dmv immettendolo in una scaletta per risalita pesci.

Non so se è proprio attinente al forum, ma ci provo. Vi propongo i due quesiti seguenti, le soluzioni che ho tentato, i problemi (abbastanza evidenti anche a buon senso) che sono emersi:

1. Come dimensionare la gaveta pesci in modo che garantisca il rilascio DMV prioritariamente rispetto alla derivazione?

Personalmente ho utilizzato la formula di deflusso da stramazzo in parete grossa.
Imponendo la portata del DMV e la larghezza della gaveta pesci, si ricava la profondità dell'acqua sulla gaveta (profondità critica).
Quindi si conclude che il ciglio della gaveta di derivazione dovrà essere più in alto rispetto all'altra gaveta dell'altezza ricavata al punto precedente.

Per la cronaca la formula usata è:

h=2/3*(q/(1.705*b))^(2/3)
b: larghezza della gaveta
q: portata defluente dalla gaveta.

Cosa ne pensate?
Può andare come discorso?

2. Problema. Il dimensionamento sopra garantisce sì il DMV. Ma in caso di portate di derivazione consistenti, comporta rilasci eccessivi.
Vi chiederei se avete esperienza circa questo effetto collaterale delle gavete e come vi si possa mettere mano per mitigarne gli effetti.

In prtica dimensionata la gaveta al punto 1 ho eseguito qualche verifica del tipo:
a- se dalla gaveta di derivazione derivo tot mc/s quale sarà la profondità sul ciglio? uso sempre la formula sopra degli stramazzi.
b- avendo la profondità dul ciglio della derivazione, ricavo la profondità sul ciglio della gaveta di rilascio sommandovi lo sfalsamento tra le due gavete.
c- con la profondità sul ciglio di rilascio calcolo la portata rilasciata (che per come è dimensionata la gaveta di rilascio sarà superiore al DMV).
d- confronto la portata derivata ipotizzata al punto (a) con la portata rilasciata del punto (c) e col DMV e noto che il rilascio è molto più alto del DMV. Potrei derivare molto di più, ma invece butto via un sacco d'acqua dalla gaveta di rilascio.

Come porvi rimedio per non buttare via tutta quell'acqua inutilmente? Pur garantendo la continuità del corso d'acqua ecc ecc...

Il tuo problema è comune a molti impianti e non ha una facile soluzion.
In linea generale consiglio di dimensionare lo stramazzo del DMV molto stretto e quello di presa molto largo.
Se la portata del DMV è consistente (ad esempio >200 l/s) e ne vale la pena si può anche pensare di ripartire il rilascio del DMV in 2 punti: una parte di 50-100 l/s sullo stramazzo per i pesci ed il resto con altro sistema a portata fissa tipo una bocca sottobattente sulla vasca di carico o un tubo di scarico con valvola regolatrice di portata.
Idrotec

Infatti dai conti che ho fatto la soluzione teoricamente funzionante sarebbe proprio quella di stringere la gaveta pesci e allargare quella di derivazione.
In tal modo a parità di portata derivata si avrebbe un tirante più sottile sulla gaveta di derivazione e quindi anche su quella dei pesci... Inoltre se si stringe quest'ultima la portata rilasciata dovrebbe essere inferiore.
I problemi concreti però sono due.
La scaletta pesci è già progettata e la larghezza già imposta a circa 1.3 m. Non so se si possa stringere, anzi basterebbe che fosse consentito stringere la gaveta in cima alla scaletta. Che dite si può proporre? Quale larghezza minima (della gaveta in cima dite che sarebbe ragionevole per consentire il passaggio della fauna ittica (che poi a dirla tutta tante specie risalgono senza problemi salti ben maggiori dell'ultimo scalino ma va bè).
Però stringendo solo la gaveta di rilascio senza toccare la scaletta potrebbe forse andare... tipo scaletta lasciata a 1.3m e gaveta ristretta a 0.5m. Cosa ne pensate?
Altro problema è che il canale di derivazione è già esistente... largo intorno ai 3.5m.
Anche qui non so se sia possibile in qualche modo modificarne la parte iniziale, quella in contatto con la briglia e allargarne così la gaveta che vi immette l'acqua (non so se mi sono spiegato... ci vorrebbe un disegnino).
In pratica modifico i primi 2m del canale allargandolo di quel che mi serve tipo non so portarlo a 5m di larghezza tanto per dire.
In questo modo la gaveta di derivazione la posso fare di larghezza 5m invece che 3.5m.

La soluzione di separare il rilascio era venuta in mente anche a me. Anche perchè il DMV da rilasciare non ha valore costante ma dipende da quanto si sta derivando. In pratica richiedono un dmv di circa 400mc/s a cui si deve aggiungere il 10% di ciò che si sta derivando.

Io mi sono per ora limitato a prendere il progetto così com'è e verificarne il comportamento idraulico do aver predisposto le gavete descritte.
In effetti non impongono che nel periodo di magra (macchine ferme) il rilascio sia tutto dalla scala pesci, pertanto forse si potrebbe abbinare alla scaletta un tubo posto direttamente nel corpo briglia capace di far defluire quello che basta durante la magra. L'importante penso sia rendere prioritario comunque il deflusso attraverso la gaveta pesci in modo che la scaletta non resti mai a secco. Si potrebbe anche indirizzare il deflusso dal tubo sulla scaletta pesci...
Per quanto riguarda poi il rilascio in fase di lavoro macchine, si parla di valori che dovrebbero essere fin troppo alti. Dovranno comunque essere verificati coi calcoli.

Per quanto riguarda il procedimento teorico di dimensionamento, vi sembra le formule che ho utilizzato siano coerenti con la questione, o avreste dimensionato e verificato diversamente il tutto?
Grazie davvero della risposta idrotec, sono spunti utilissimi.
Ma un testo ben fatto su questa roba lo conoscete? Ne avete da consigliarmi?

ciao a tutti,

concordo con idrotec, è un ottimo sistema di derivazione che sembra dare le migliori garanzie ambientali...., quanto alla larghezza lo stramazzo bazin a soglia sottile in metallo, raggiunge sovente anche valori intorno e oltre i 5 m.
x idrojoe:
L'alimentazione della scala di rimonta giusto avviene solitamente tramite uno stramazzo a parete larga ... dunque una volta determinato la quota del livello del Dmv minimo che devi rilasciare dalla soglia, sai che corrisponde anche alla quota della soglia dello stramazzo Bazin di derivazione... cosi facendo si dà la precedenza al Dmv come richiesto dalla normativa...
Per altro terrei un po' più larghe le vasche ...almeno 2.00 x 2.00 viste le portate di cui parli... (4 mc/s credo e non 400)
Inoltre anche verificare che la potenza dissipata tra un vasca e l'altra sia ben contenuta da un adeguato battente idrico

saluti a tutti

Il discorso di stringere solo la gaveta dei pesci lasciando la scala a 1,30 m lo ritengo fattibilissimo e 0,50 m mi sembra una misura ragionevole dove passano tranquillamente tutte le specie ittiche normalmente presenti nei fiumi. Chiarisci la portata, evidentemente 400 mc/s non è possibile, sono i 4 mc/s ipotizzati da Vortex oppure 400 l/s? Se sono 4 mc/s e li fai passare tutti sulla vasca concordo con Vortex che ci vogliono vasche più grandi e aggiungo anche uno stramazzo più largo.
Se invece prevedi di separare il rilascio del DMV, più che un tubo sotto il corpo della briglia (ci vorrebbe un disegnino per capire meglio come l'hai pensato) valuterei un tubo che parte dal canale di derivazione (o dalla vasca di carico se è prevista) e scarica "immediatamente a valle" della briglia.

Sì scusate, banalmente ho scritto mc invece di litri, un errore da poco...
No, chiariamo... allora il DMV minimo che bisogna garantire è circa 400 litri/s. Quindi gaveta pesci e scala di risalita devono riferirsi a valori del genere.
Invece come concessione possiamo derivare 4 mc/s metri cubi al secondo.
Alla luce di questo quali osservazioni vi sentite di fare?

Il tubo lo avevo immagginato ricavato nel corpo della traversa, traversa che dovrà essere rialzata di circa mezzo metro.
Pertanto avevo pensato ad una collocazione del tubo appena più alta rispetto alla gaveta pesci... Schematicamente sto parlando di un semplice buco nello spessore della traversa. A monte della traversa andrà predisposto un qualche sistema che ne eviti l'interrimento.
Però forse stringendo la gaveta di rilascio a 0.5m, si può già ragionare evitando di buttare via troppa acqua... quindi il tubo potrebbe non servire più.
Devo fare qualche conto per dirlo.... vi farò sapere.
Mettere il tubo supplementare nel canale di derivazione è una soluzione più facile penso e meno problematica circa il discorso interrimento, ma far defluire l'acqua del tubo sulla scaletta pesci si può fare o si compromette il funzionamento della scaletta?

Perchè lo stramazzo di derivazione dovrebbe essere tipo Bazin piuttosto che in parete grossa? quali controindicazioni

lo stramazzo Bazin (solitamente richiesto in metallo), è molto più preciso e giustamente la Provincia vuole sapere quanto derivi, con precisione .. nell'ambito del possibile ....

saluti a tutti

Grazie del consiglio! Lo terrò presente!

I pesci non hanno bisogno di 400 l/s sulla scaletta ed anzi, se ci passano 400 l/s, ci vogliono vasche e stramazzi grandicelli che significa maggiori costi (inutili) per costruire la scaletta.
Per fare i conti pari ipotizza di far passare 200 l/s sulla scaletta con un primo stramazzo 0,50x0,40 o giù di lì (controlla bene i conti) e gli altri 200 l/s li prendi dal canale di derivazione e li rilasci nell'alveo del fiume (non sulla scaletta) immediatamente a valle della traversa. Immagino che se derivi 4 mc/s l'alveo è piuttosto grande e non avrai problemi a trovare 30 cm per far uscire un piccolo tubo.

Grazie Idrotec.
Ok, proverò così.
Domanda il tubo di rilascio lo consigli posto nel canale di derivazione.
Perchè non nel corpo della briglia?
Domanda forse banale, ma chiedo lo stesso...
Facilità costruttiva?
Meno problemi con intasamento?
(tieni presente che la briglia và sopraelevata, quindi si ricaverebbe lo spazio per la tubazione in fase di costruzione ex-novo).


Grazie ancora !

1. messo sulla briglia sarebbe un tubo che funziona come sfioro a gravità quindi ti dà gli stessi problemi dello stramazzo nel senso che ti mangia portata - messo con imbocco immerso nel canale di carico che immagino avrà un livello d'acqua costante (o quasi) diventa una bocca sotto battente ed avrà una portata fissa.
2. nel canale l'acqua è sicuramente più pulita (magari c'è uno sgrigliatore in ingresso) quindi hai meno problemi di intasamento e volendo, sul tubo puoi metterci una valvola regolatrice di portata (in alcune zone il DMV è variabile nei diversi mesi e ti permetterebbe di modulare la portata), cosa che non puoi fare nella briglia.
3. Tutto ciò che è fuori dall'alveo del fiume è più facilmente accessibile, controllabile, manutenibile ed al riparo da piene del fiume.

Consigli preziosi, sono cose alla fine abbastanza ovvie ma ti ho chiesto comunque per inesperienza. Grazie.
Il discorso modulabilità attraverso organi elettromeccanici non è ammesso dalla regione che preferisce una soluzione statica.
Però anche qui abbiamo a che fare con dmv variabile sulla base della portata derivata (mc/s):

DMV=0.4+0.1*Qd

Ok, per il momento è tutto, metto il tutto nei calcoli e vediamo se le verifiche tornano.
Alla prossima! Grazie ancrora.

Ok, una soluzione del genere andrebbe anche bene (devo fare le verifiche comunque).
Costruttivamente però dovrei garantire che la portata rilasciata sia rilasciata prioritariamente rispetto alla derivazione e pari ad un minimo di 400l/s.
Ora, mettiamo di far defluire 200 l/s attraverso la rampa di risalita dell'ittofauna.
Poi la portata che eccede questo valore iniziamo a farla passare nel canale di derivazione. Ma non la deriviamo finchè non arrivano più di 200l/s nel canale.
Quindi la bocca sotto battente deve essere dimensionata per far defluire circa 200l/s.
Non solo, ma deve essere disposta in modo tale da non lasciare che neanche una goccia d'acqua proceda verso la derivazione quando nel canale giungono fino a 200 l/s. Solo in questo modo il rilascio del dmv è prioritario rispetto laa derivazione.
Costruttivamente quali soluzioni ci sono per assicurarci questo comportamento idraulico?
Io ho immaginato una piccola traversina da costruire nel canale con la bocca sotto battente posizionata a monte della stessa.
La traversina dovrebbe mantenere presso la bocca un certo battente impedendo anche che l'acqua proceda verso la centrale.
Cioè se arrivano tipo 100mc/s questi sono costretti a dirigersi prima verso la bocca e quindi rilasciati.
Non so se avete capito la mia domanda... eventualmente dite pure, cercherò di spiegarmi meglio.
Grazie ancora!

Diciamo che il tuo canale ha un'altezza di acqua di 1 m e la tua bocca sotto battente è posta sul fondo per un diametro di 30 cm con immersione di 70 cm. Se i funzionari degli enti pubblici avessero un pò di buon senso capirebbero che se la centrale è in esercizio tu, per non perdere salto, hai tutto l'interesse a tenere il livello dell'acqua a 1 m e la bocca rilascerà i 200 l/s o quelli che saranno e non ti farebbero alcun problema. Poi se trovi qualche pignolo la soluzione della traversina o soglia di fondo va benissimo; al più, per non diminuire la sezione utile del canale, puoi fare i primi 2-3 m con fondo più basso nei quali metti la bocca sotto battente e poi fai un gradino a salire dove comincia il canale vero e proprio. Con quest'ultima soluzione elimini anche un pò di sabbia che si deposita sul fondo e torna subito in alveo senza entrare nel tuo canale.

Benissimo idrotec, allora il mio pensiero era abbastanza corretto.
Il discorso della traversina era per evidenziare che la portata rilasciata è prioritaria rispetto a quella derivata. Su questo punto sono stati molto chiari... (il progetto precedente è stato proprio interessato da alcune modifiche di cui quella sopra è una).
Il mio punto di vista da ignorante in materia è molto semplice e diciamo pure semplicistico:
quando dal torrente arrivano 400 l/s e non di più devo assicurare che nulla venga derivato.
La sola predisposizione della bocca sul fianco del canale, posta ovviamente in basso, sul fondo del canale, potrebbe non essere interpretata come un'assicurazione di rilascio in toto della portata che arriva. Perchè per qualche caso, un po' d'acqua potrebbe continuare la sua discesa lungo il canale "sfuggendo" così alla bocca di rilascio. Condizione comunque non così remota se consideriamo eventuali parziali insabbiamenti (ok che serve la manutenzione però non si sa mai...).
Allora mi sono detto: costruttivamente come si può intervenire per assicurarci che tutta, ma proprio tutta, l'acqua che arriva nel canale (e parliamo sempre di 200 l/s) se ne esca dalla bocca di rilascio???
E così ho pensato alla soglia.
Se mi confermi che la soluzione è corretta e non comporta altri effetti collaterali indesiderati, ma anzi apporta anche il vantaggio dell'eliminazione di un po' di sabbia automagicamente, allora benissimo.
Hai poi perfettamente ragione quando consigli la variante con abbassamento del fondo.
Sì perchè il mio ragionamento funziona sulle portate esigue, per rispettare il dmv in magra, ma potrebbe effettivamente compromettere la capacità di derivazione del canale che deve continuare poter a derivare 4 mc/s! Altrimenti avremmo uno svaso dal ciglio del canale!
Dico bene? (ovvio poi bisgna farci due conti, ma ragionando a buon senso... cosa ne pensi?)
Ho interpretato correttamente la tua risposta?

Mi informo sulla possibilità di ribassare il fondo del canale.
Non ho fatto ancora nessun calcolo della bocca sotto battente, ma così a spanne per 200 l/s parlavi di 30 cm di diametro, quindi in pratica avremmo una sorta di oblò (un tubo) posto lateralmente sul fianco del canale... mi segui?
Ecco adesso in questa situazione il ribassamento eventuale dovrebbe essere di circa 50 cm in modo da lasciare la bocca completamente più in basso. Mi potresti confermare questo particolare? o smentirmi?
E aggiungo, avreste qualche link ad immagini che riportino soluzioni costruttive simili tanto per farmi un'idea più concreta?
Grazie, davvero!

Non ti è chiaro un concetto, derivi o non derivi il canale e' sempre pieno e il battente sulla bocca tarata e' sempre ca. uguale. Derivi o non derivi dalla bocca esce sempre l'acqua per cui è progettata. Perché il canale e' pieno? Se la centrale e' ferma e' pieno di suo con acqua pressoché ferma, se l'impianto marcia il regolatore di livello farà in modo che sia sempre pieno. Buon lavoro da Spes

mmmm...
Si non ho ben chiaro questo fatto.
Fammi capire, cosa succederebbe se nel torrente vi fosse una portata di 300l/s. Quindi in magra.
Dunque 200l/s se ne andrebbero dalla gaveta di rilascio, senza quindi entrare nel canale di derivazione.
I restanti 100 l/s invece entreranno nel canale.
Incontreranno la bocca sottobattente (dimensionata per rilasciare 200l/s) e se ne andranno a valle della presa da lì.
Come fà il canale ad essere pieno in una situazione del genere?
Da dove prende gli altri minimo 100 l/s per stare a livello costante?



Il regolatore di livello, questo sconosciuto...
Hai qualche link a documentazione in merito?
È da considerare un organo elettromeccanico?

Il regolatore di livello apre la valvola di macchina quando il livello sale e la chiude quando il livello scende.
Se nel canale entrano 100 l/s ed hai una turbina da 4.000 l/s è evidente che la valvola sarà completamente chiusa quindi, come giustamente ti dice Spes, il canale diventa un serbatoio ad acqua ferma ed i 100 l/s escono tutti dalla bocca sottobattente.
Comunque, se opti per la soluzione "a gradino", hai capito bene ma se hai spazio di consiglio di aumentare i 50 cm di gradino.

Ok. Ora è tutto chiaro.


Nì, ma più no che nì....
Quello che non mi torna è che se entrano 100 l/s e le luci di fondo ne possono far uscire 200 l/s. Cosa
succede:
la variazione del volume d'acqua "invasata" nel canale/serbatoio è pari alla differenza tra la portata entrante e quella uscente.
La portata uscente come si diceva sopra è indipendente da quello che entra e dipende unicamente dalla portata
della bocca sotto battente no?


dV/dt = qe - qu


dV/dt = 100 - 200 = -100 l/s !!!


per ogni secondo che passa il canale si svuota di 100 l, quindi non siamo di fronte ad acqua ferma!
Ora se il canale mettiamo che è 3m di larghezza per una lunghezza di 10m prima della condotta. E 1m di profondità...
Avremmo al massimo in partenza un volume 10x3x1 = 30 mc che sono 30.000 litri.
In quanto si svuota?

in: 30000 l / 100 l/s = 300 s

per cui dopo 5 minuti abbiamo il canale a secco!!!
Non vi torna?


L'unico modo per impedirlo sarebbe tappare la luce di fondo... ma non possiamo perchè non ci è concesso. Niente organi elettromeccanici che interferiscano col rilascio DMV.

Detto questo la vostra esperienza mi è utilissima, ma vorrei capire meglio il ragionamento perchè dai conti sopra non mi torna...

Guarda mi sono arrivati freschi freschi dei disegni. Vedo che vi è già un gradino nel progetto!
Il fondo del canale ha una certa pendenza, almeno del 10% in quel primo tratto. Dopo 10m prima dell'inizio della condotta vi è una paratoia di fondo per la pulizia del canale. Subito dopo la parotoia ecco lo scalino.
Potrei piazzare lì la bocca di rilascio...
Dalle quote battute vedo che lo scalino è alto proprio 50 cm.
Per quale motivo dicevi di aumentarli?
Dipenderà dal diametro della luce di rilascio immagino, però si potrebbero sempre usare due luci di rilascio
di diametro un po' più piccolo: si sfrutta lo spazio orizzontalmente invece che verticalmente.

A voi i commenti...

La formula della portata uscente da una bocca sottobattente contiene anche il parametro dell'altezza "h" dal pelo acqua al centro bocca. Ora sei il canale è pieno ed entrano 100 l/s e ne escono 200, il livello si abbassa finchè la riduzione di "h" fa scendere la protata in uscita a 100 l/s e quindi si raggiunge un equilibrio tra portata in entrata ed in uscita - il canale calerà di livello ma non sarà vuoto. Nel frattempo comunque la valvola di macchina resta chiusa visto che il livello scende quindi resta il fatto che tutta la portata viene rilasciata. Questa peraltro è una situazione estrema: non capiterà spesso che un fiume dove derivi 4 mc/s sia a 300 l/s!
Consiglio di aumentare i 50 cm perché una bocca sotto battente funziona tanto meglio quanto maggiore è il battente, inoltre la sezione del primo tratto di canale aumenta, quindi diminuisce la velocità, quindi la sabbia ha più tempo di depositarsi senza arrivare alla turbina.
Allega qualche disegno che ci capiamo meglio.

Hai ragione, sono io che sbaglio, perchè il deflusso non è costante ma regolato dalla formula chedicevi, tipo:
Q = µS(2gh)½


Per quanto riguarda il canale, abbiamo 10 m a larghezza costante... Però tu intendi che innalzando il gradino, aumenta la sezione "bagnata" dovendo l'acqua aumentare il proprio battente...
Dico bene?


Ma direi che ci siamo capiti bene anche così per il momento...
Per l'elevazione del gradino, la prenderò in considerazione e se i calcoli dei vari dimensionamenti tornano vi farò sapere senz'altro.
A dire il vero per il momento non devo scendere così tanto nel dettaglio, ma solamente dare in pasto all'ente una soluzione ragionevole che garantisca il DMV specificato.
Però vista la mia poca esperienza e la vostra disponibilità e direi anche preparazione, ho pensato di approfitarne per chiedere anche su qualcosa di ulteriore rispetto alle mie esigenze "imminenti".


A questo proposito, come verificare il livello idrico nel canale?
Cioè s'impone per esempio una portata d'ingresso dalla gaveta di derivazione che si tuffa nel canale. Si considera che c'è la luce di fondo che rilascia la portata desiderata in base al battente idrico... ma quest'ulimo come si determina?
Semplicemente mettendo in gioco il regolatore oppure vi sono altre considerazioni da fare?
E il rialzo del gradino cosa comporta a livello idraulico? quali problematiche che vanno affrontate nel dimensionamento?

Il canale va dimensionato con le solite formulette dell'idraulica; trattandosi di uso idroelettrico devi minimizzare la pendenza per non perdere salto (poi se il canale è breve poco importa) e ricavarti larghezza ed altezza in base alla portata massima.
Il gradino a livello idraulico comporta solo che nel primo tratto di canale la sezione è maggiore e la velocità minore, poi se vuoi migliorare ulteriormente il flusso idrico puoi fare un gradino inclinato anziché verticale in modo che la riduzione di sezione avviene in modo graduale.

Ciao, guarda il canale da come ho capito possibilmente si vorrebbe mantenere così com'è.
Quindi le pendenze sono quelle che sono, a parte qualche lavoro di ristrutturazione.
Io mi limiterei a esplicitare il livello sopra il quale deve partire il regolatore aprendo la derivazione in condotta.
In modo da garantire con un certo battente i 200 l/s di rilascio dmv.
Anche perchè più che un canale è una vasca di carico: 10 m di lunghezza per 3.5 m di larghezza... Contando che l'acqua vi si immette con uno stramazzo dalla gaveta di derivazione ha senso parlare di moto uniforme?
Anche tu dicevi che se il tratto è breve poco importa, non vi pare ragionevole trattare questo pezzo di canale come una vasca di carico in cui l'acqua è praticamente quasi ferma? Appunto tipo vasca di carico...???