Sfioratore

Un trabocco o sfioratore inondazione è una struttura costruita per deviare o rimuovere acqua trattenuta dietro un vaglio o diga fissa, l'altezza sarebbe supera un certo limite (ad esempio la cresta della struttura).

Storia

L'uso degli sbarramenti risale probabilmente almeno ai primi grandi sviluppi idraulici dell'antichità. Nel Medioevo , il crescente utilizzo di mulini ad acqua , a complemento dei mulini a vento ( pompa eolica ) implicava il controllo del flusso , attraverso l'uso di chiuse, di soglie e sbarramenti per assorbire e diffondere possibili alluvioni brutali.

Nel 1715 il fisico italiano Giovanni Poleni sarà invitato dal Senato di Venezia a studiare i problemi idraulici legati all'irrigazione della Bassa Lombardia , e diventerà uno degli esperti del settore più richiesti. Il suo nome è rimasto nel campo dell'idraulica ( formula di Poleni ), per quanto riguarda il calcolo della portata di uno stramazzo ( coefficiente di scarico  (de) ).

Principio

Uno stramazzo svolge varie funzioni:

• Inviare un "trabocco" di acqua ad un "braccio di scarico", per diffondere un allagamento quando il flusso a monte provoca una risalita di acqua incompatibile con la capacità di assorbimento delle valvole o dei mulini che la ricevono.
• Mantenere un'altezza minima dell'acqua a monte di un baleno (il corso serviva anche da riserva di acqua e pesce alimentato dagli scarti della molitura e dai vermi della farina sotto i mulini ad acqua che producevano grano o altra farina). Il mantenimento di una quota significativa dell'acqua nel fiume a monte dello sfioratore ha inoltre consentito di utilizzare pietre gelate (meno costose e più facili da tagliare) per le zattere, le fondazioni e la parte inferiore e sommersa della muratura di sponda.
• consentire un flusso di fuoriuscita, deviando il fiume quando deve essere bloccato temporaneamente per asciugarlo a valle, ad esempio per eseguire lavori lì (riparazione di una zattera, una valvola, un muro o un supporto di una ruota a pale .
• alcune dighe possono essere progettate come una fishway .

Lo sfioratore deve incontrare un compromesso tra la capacità di stoccaggio del serbatoio e la capacità di evacuazione, quest'ultima spesso legata alla sicurezza della struttura. A seconda dei casi, gli sbarramenti delle dighe possono essere liberi o vagliati. Nel caso di uno stramazzo libero, le caratteristiche di scarico saranno determinate dalle sue dimensioni e dal suo coefficiente di flusso. Il coefficiente di portata di uno stramazzo può essere variato modificando la sezione dello stramazzo (cercando ad esempio di avvicinarsi ad un tratto di tipo Creager), modificando le condizioni di accostamento all'acqua (pulizia con monte), oppure modificando la geometria del serbatoio (labirinto). Nel caso di uno sbarramento con valvola, è la legge di funzionamento della valvola che governerà il funzionamento dello sbarramento.

La funzione di controllo dello stramazzo può essere eseguita anche tramite il sistema di salita fusibile. Le fusegate (chiamate in inglese Fusegate), inventate e brevettate da François Lempérière per Hydroplus, filiale di GTM Entrepose, sono elementi freestanding posti sulla cresta dello sbarramento e che operano in completa autonomia. Consentono di aumentare il livello di stoccaggio a monte dello sfioratore senza modificare le condizioni di sicurezza della struttura a fronte di allagamenti. Sono progettati in modo tale da evacuare le piene di corrente sulla loro cresta limitando il livello dell'acqua a monte grazie alla loro forma a labirinto. In caso di alluvione molto forte, il livello dell'acqua raggiungerà un livello critico che consentirà di fornire una struttura di approvvigionamento di acqua pulita ad ogni rialzo che destabilizzerà l'elemento e ne causerà l'evacuazione. Ogni alzata ha un diverso livello di scatto, che consente una graduale cancellazione della cortina di alzata e permette di attenuare l'allagamento a valle.

La diga di Tucuruí , situata vicino alla città di Tucuruí, in Brasile , era, al momento della sua inaugurazione, la quarta centrale idroelettrica del mondo con 7.960 megawatt (MW) e il suo sfioratore, del tipo " salto con gli sci "   (da così da rompere parte dell'energia del flusso), è il più grande al mondo con una portata massima di progetto di 110.000  m 3 / s . L'intero progetto idraulico è stato realizzato in Brasile nella società brasiliana ENGEVIX, a Rio de Janeiro , sotto la responsabilità di Andre Balança e Jorge Rios (ingegneri idraulici) che hanno studiato rispettivamente a Tolosa e Grenoble .

Classificazione degli sbarramenti

Uno stramazzo può essere classificato in base a diverse caratteristiche. I principali criteri che influenzano il flusso dell'acqua sono:

• La geometria della diga nella direzione del flusso: parete sottile, parete spessa, geometria della cresta della fuoriuscita.
• La geometria della sezione: rettangolare, semicircolare, presenza di ostacolo ecc.
• L'orientamento dello sbarramento rispetto alla direzione della corrente nel corpo idrico o nel corso d'acqua a monte.
• Il tipo di flusso: allagato, disidratato o aderente.

Calcolo del flusso

Per il calcolo della portata scaricata si utilizza generalmente la formula di Kindsvater-Carter, nota anche come formula standard dello stramazzo o formula di Poleni. Ha la seguente forma:

Q=VS×L×H3/2{\ Displaystyle Q = C \ times L \ times H ^ {3/2}}

o :

• Q{\ displaystyle Q} corrisponde alla portata (m³ / s)
• VS{\ displaystyle C} è un coefficiente specifico della soglia con valori tipici variabili da 2.6 a 4.1 secondo i criteri elencati nel paragrafo precedente.
• L{\ displaystyle L} è la larghezza della cresta dello sbarramento.
• H{\ displaystyle H} corrisponde al carico a monte del colmo.

Immagini

• Bene sfioratore  a Llyn Celyn (en) .

• Sfioratore sul canale Marne-Reno .

• Struttura progettata per rompere le lastre di ghiaccio (pozzo sfioratore).

• Sfioratore gigante dello sviluppo idroelettrico Robert-Bourassa .

• Diga Scrivener a Canberra , in Australia , progettata per inondazioni vecchie di 5.000 anni.

• Diga di Kamuzu a Lilongwe, Malawi , sbarramento dotato di collegamenti fusibili.

Note e riferimenti

1. (in) "  Brevetti dell'inventore Francois LEMPERIERE  " su patents.justia.com
2. Laboratorio di costruzioni idrauliche, idraulica delle strutture: sfioratori , Losanna, Scuola politecnica federale di Losanna (EPFL) , 26  p. ( leggi online [PDF] ) , p.  6
3. "  Misurazione e calcolo dei flussi di liquidi  "
4. (in) Hydrologic Engineering Center, HEC-RAS River Analysis System: Hydraulic Reference Manual Version 5.0 , US Army Corps of Engineers ,2016, 547  p. ( leggi in linea ) , p.  253
5. (da) Gerhard Bollrich , Technische Hydromechanik: Grundlagen: Gerhard Bollrich , Beuth,1 ° gennaio 2000, 456  p. ( ISBN  978-3-345-00744-6 , leggi online )

Vedi anche

Bibliografia

• Revue Moulins de France, rivista della Federazione francese delle associazioni per la protezione di Moulins (FFAM), articoli vari, vedi indice.

Articoli Correlati

• Emissario
• Trabocco della tempesta
• Soglia (diga) , diga
• Diritti sull'acqua
• Mulino ad acqua

link esterno

• Accesso a oltre 100 articoli di ricerca su sbarramenti e argomenti correlati del professor Hubert Chanson, Dipartimento di ingegneria civile, Università del Queensland] (fr)
• Diga della centrale micro-idroelettrica di Chappes (10260) Aube, Champagne-Ardenne.
• Sistema di estensione dei fusibili