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Università degli Studi di Catania DICA Metodologie e dispositivi per la gestione dei sedimenti nelle reti di fognatura Enrico Creaco, Carlo Modica TAORMINA.

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Presentazione sul tema: "Università degli Studi di Catania DICA Metodologie e dispositivi per la gestione dei sedimenti nelle reti di fognatura Enrico Creaco, Carlo Modica TAORMINA."— Transcript della presentazione:

1 Università degli Studi di Catania DICA Metodologie e dispositivi per la gestione dei sedimenti nelle reti di fognatura Enrico Creaco, Carlo Modica TAORMINA 7-9 marzo 2007 Workshop sul primo anno di attività IL CICLO DELLE ACQUE IN AMBIENTE URBANO. Centro Studi Idraulica Urbana

2 Posizione del problema Solidi allinterno dei canali fognari: problema di grande rilevanza Onde di cacciata per la rimozione dei sedimenti Trappole e setti per lintercettazione di solidi e galleggianti Approccio preventivo: controllo allorigine Controllo dellerosione, utilizzo di BMP e di caditoie schermate Controllo dei sedimenti in rete Criteri di auto-pulizia: velocità e sforzi tangenziali minimi, auto- pulizia efficiente

3 Posizione del problema Dispositivi di cacciata Pozzetti Milano e Contarino (canali piccoli) Dispositivi a paratoia mobile in linea e fuori linea (canali grandi)

4 Posizione del problema Attività del primo anno di attività Idraulica delle flushing gate Trasporto solido dovuto alle onde di cacciata delle flushing gate Attività del secondo anno di attività Trappole Setti

5 Idraulica delle flushing gate Hydrass gate: processo di efflusso Vertical lifting gate: onde di dam break

6 Idraulica delle flushing gate Esperienze di m. permanente e vario in laboratorio: - modello in scala di paratoia; - canale sagomato. Hydrass gate Messa a punto di un modello numerico Confronto con risultati di una campagna sperimentale in situ a) b) c) oscillazione nelle misure

7 Idraulica delle flushing gate Procedura simile allHydrass gate Vertical lifting gate Migliore leggibilità delle misure a valle ritardo numerico del picco

8 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Esperienze di moto vario in laboratorio con la vertical lifting gate in canale piccolo e canale grande Varie tipologie di sedimenti (sabbie e ghiaie) adottate Scelta del materiale sulla base della classificazione di Crabtree (1989)

9 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Varie condizioni idrauliche (pendenze del canale e carichi idraulici) Misurazioni di: - profili del letto di depositi a valle della paratoia - avanzamento del letto di depositi - masse fuoriuscite dal canale Diverse configurazioni del deposito

10 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Vista laterale Vista da valle

11 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Profili solidi Esperimento 1 – h m =0.12 m Esperimento 2- h m =0.20 m Esperimento 3 - h m =0.40 m Esp. 1 Avanzamento deposito Masse fuoriuscite Wc (kg) Esp. 1 Esp. 2 Esp. 3 Esp. 1 Esp. 2 Esp. 3 Esp. 2 Esp. 3

12 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Influenza della coesione Materiale coesivo ottenuto aggiungendo percentuali differenti di materiale fine al deposito sabbioso Formazione di due strati differenti nel corso degli esperimenti Confronto con esperimenti senza materiale fine Risultati di difficile interpretazione! Iniziale rallentamento e successiva accelerazione in presenza di argilla

13 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Influenza della coesione – profili solidi h m =0.20 m h m =0.40 m

14 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Influenza della coesione – avanzamenti deposito e masse fuoriuscite

15 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Modello numerico in forma adimensionale Equazioni di De Saint Venant – Exner in forma adimensionale Sistema considerato Individuazione dei parametri adimensionali

16 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Modello numerico in forma adimensionale Valori dei parametri considerati Validazione del modello sulla base dei risultati delle prove sperimentali con materiale granulare

17 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Modello numerico in forma adimensionale Confronto degli avanzamenti adimensionali del letto di depositi

18 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Modello numerico in forma adimensionale Confronto dei profili solidi adimensionali sottostima delle altezze del sedimento

19 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Influenza dei parametri Problema della frequenza ottimale di cacciata Modello numerico in forma adimensionale p = 0.35 i = 0.001

20 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Collettore ovoidale Lacassagne lungo 400 m con andamento del fondo irregolare Sedimenti con le seguenti caratteristiche: - diametro 270 m; - densità 1800 kg/m 3 ; - porosità Applicazione modello a collettore Lione

21 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Campagna sperimentale con oltre cacciate nel periodo maggio-ottobre profili solidi misurati con passo di 5 m Per le simulazioni è stato scelto periodo tra 18/06/2003 e 24/6/2003 (3095 cacciate) Misurazioni di profili solidi lungo il collettore Applicazione modello a collettore Lione

22 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Applicazione modello a collettore Lione

23 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Applicazione modello a collettore Lione Simulazioni condotte considerando: -formula MPM12; -soglia critica tradizionale per materiale granulare = Profili solidi spostati in avanti indicano effetti erosivi simulati maggiori di quelli reali condizione iniziale

24 Trasporto solido dovuto a onde di cacciate Applicazione modello a collettore Lione Nuove simulazioni considerando: -formula MPM12; -soglia critica aumentata per tenere conto della coesione ( = 0.20) Avvicinamento dei profili simulati a quelli sperimentali per cacciata 1064 condizione iniziale Risultati peggiori per cacciata 3095

25 Attività in corso di svolgimento Studio del processo di riempimento Individuazione dei parametri Trappole aperte Indagine sperimentale Ricerca della forma ottimale

26 Attività in corso di svolgimento Trappole aperte trappolarighelli

27 Attività in corso di svolgimento Trappole aperte Misura dei profili solidi nella trappola fino al riempimento Andamento del processo di riempimento nel tempo Misura del peso del materiale intercettato e del materiale a valle della trappola per valutare lefficienza Risultati per Q = 1 l/s, i = e trappola 0.3 m x 0.07 m come misurare il riempimento?

28 Attività in corso di svolgimento Individuazione dei parametri che influenzano lefficienza di intercettazione Setti per lintercettazione di materiali galleggianti Indagine sperimentale con materiali artificiali e reali Confronto tra profili di forme differenti

29 Attività in corso di svolgimento Due serie di esperimenti: 1valutazione della velocità soglia a monte del dispositivo; 2numero di elementi di trattenuti. Comportamento dei setti: - per valori elevati di portata e bassi di velocità a monte del dispositivo, capacità di trattenimento infinita; - superata una velocità di soglia, numero di elementi trattenuti in una zona morta in funzione delle caratteristiche della corrente e dei galleggianti. Setti per lintercettazione di materiali galleggianti

30 Attività in corso di svolgimento Risultati preliminari: Setti per lintercettazione di materiali galleggianti

31 Conclusioni 1 anno della ricerca: studio sperimentale e numerico sui dispositivi di cacciata - buona comprensione dei fenomeni legati allidraulica delle onde di cacciata - qualche incertezza sui fenomeni connessi di trasporto solido, prevalentemente nel caso di sedimenti coesivi

32 Prospettive Necessità di ulteriori esperienze per la comprensione del comportamento dei sedimenti coesivi: - coesione dovuta alla presenza di particelle di pezzatura fine - coesione dovuta alla presenza di sostanze organiche Possibilità di modellare il trasporto solido in fognatura nel corso di operazioni di cacciata Studio dei dispositivi di intercettazione: trappole e setti

33 Grazie per lattenzione !


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