Erosione indotta dalla migrazione di forme di fondo: Le barre

Barre alternate nel fiume Reno (tratto svizzero) Rhine River

Barre alternate formatesi dopo alcuni ‘neck cutoffs’ nel fiume Alatna (Alaska) Alatna River - Alaska

Barre alternate in laboratorio Verso della corrente

BARRE Barre Multiple (migranti) nei corsi d’acqua intrecciati Un esempio dalla Nuova Zelanda (Waimakariri river) BARRE

Barre multiple in alveo intrecciato riprodotto in laboratorio Verso della corrente

Erosione indotta dalla migrazione di forme di fondo Perturbazioni della topografia, trasversale e longitudinale del fondo (scavi e depositi) dovute a un meccanismo di INSTABILITA’ del FONDO Formazione di megaforme di fondo (barre migranti) singole (barre alternate) Barre migranti possono essere: doppie (barre centrali) multiple (barre multiple) B L

Erosione indotta dalla migrazione di barre alternate Caratteristiche generali delle barre alternate: - Hanno dimensioni spaziali dell’ordine della larghezza del canale. Producono fenomeni di erosione e deposito dell’ordine della profondità. Condizionano l’evoluzione planimetrica del corso d’acqua. Migrano verso valle. Criterio di formazione delle barre alternate Parametri di controllo b = Semilarghezza / Profondità media ds = d50 / Profondità media t * = Tensione di Shields media Si formano in alvei sufficientemente larghi per i quali risulti soddisfatta: b > b c (t * , ds)

CRITERIO DI FORMAZIONE DI BARRE ALTERNATE BARRE ASSENTI Colombini, Seminara e Tubino (1987) t*

FORMAZIONE DI BARRE BARRE ASSENTI

Ampiezza massima di equilibrio (HBM): N.B.: Massimo scavo e massimo deposito non si verificano nella stessa sezione Colombini et al. (1987)

Coefficienti b1 e b2 della formula di Colombini et al. (1987)

Erosione indotta dalla migrazione di barre alternate: Relazione empirica di Ikeda (1982) Ampiezza massima di equilibrio (HBM): Erosione massima di equilibrio ( h M) N.B. Ikeda non aveva colto che l’ampiezza non poteva essere non nulla per valori di b inferiori al valore critico bc!

Esempio Alveo a sezione rettangolare: b = 60 m Sedimenti: d50 = 25 mm, d90 = 80 mm Pendenza del fondo: if = 0.35% Per quale profondità le barre si formano? Per quale profondità le barre scompaiono? Ampiezza delle barre? Soluzione 1. Le barre si formano quando si realizzano le seguenti condizioni: il parametro di shields il parametro Si ottiene

Le piene tendono a spianare il fondo Le barre scompaiono quando la profondità cresce fino al valore per cui si realizza la condizione: Operando per tentativi si trova: Le piene tendono a spianare il fondo Le barre si riformano nella fase di esaurimento

3. Ampiezza delle barre?

Interazione fra barre migranti e pile di ponti

Effect of bedforms on the local scour around bridge piers Dunes: Shen et al. (1969) Additive effect Alternate bars, central bars, braiding: no data at all ?

Effetto forme di fondo sullo scavo intorno alle pile dei ponti. Dune: Effetto Additivo ? Barre Alternate, barre centrali, barre multiple:

Laboratorio del D.I.C.C.A., Università di Genova L’esperimento Laboratorio del D.I.C.C.A., Università di Genova lunghezza: L = 18 m larghezza: b0 = 0.6 m Canale rettangolare: Sabbia uniforme: Diametro medio: d50 = 1.2 mm Alimentazione a loop aperto Sedimenti: Profondità uniforme: Y0 = 26 mm Portata liquida: Q = 6 l/s Pendenza: if = 0.5% Portata solida: Qs = 0.3 kg/min Tensione di Shields: t* = 0.066 Rapporto di larghezza: b = 11.5 Rapporto di larghezza critico: bC = 6.5 Condizioni sperimentali: Rettangolari arrotondate, larghezza: bpile = 0.11 m b) Altre pile larghezza: bpile = 0.045 m Pile:

Procedura sperimentale Ciascun esperimento consiste di quattro steps: 1a parte: erosione locale a fondo piano; 2a parte : si generano barre alternate che raggiungono un assetto di equilibrio; 3a parte: vengono collocate le pile nel canale; - Una pila centrale Direzione del flusso - Una pila laterale - Due pile simmetriche 4a parte: si osserva l’interazione fra pile e barre migranti.

Prima parte: scavo localizzato a fondo piano Pila rettangolare arrotondata allineata con il flusso larghezza: b = 0.11 m Breusers et al. sottostimano: -21.5% dse = 66 mm Melville Sovra stima: 65%

Seconda parte: generazione di barre alternate Pattern del fondo 2 h 4 h 6 h Celerità dell’onda di sedimenti Direzione del flusso

Seconda parte: generazione di barre alternate Sezioni longitudinali Direzione del flusso

3a parte: una pila è collocata nel canale, allineata con il suo asse. 6 h dopo Direzione del flusso Le barre alternate non vengono modificate significativamente dalla presenza della pila

4a parte: interazione fra pile e barre migranti. Misuratore della quota del fondo

4a parte: interazione fra pile e barre migranti. Due pile collocate simmetricamente rispetto all’asse del canale dse = 66 mm HBM/2 dse = 100 mm

4a parte: interazione fra pile e barre migranti.

Interpretazione teorica L’effetto della migrazione delle barre sullo scavo localizzato non è puramente additivo Breusers et al. (1977) Fondo piano Barre Semplice metodo per la valutazione dell’effetto della migrazione delle barre sullo scavo: Fondo piano Barre (Breusers et al. modificato)

Erosione localizzata attorno alle spalle dei ponti Spalla Verso della corrente Quota fondo medio Max scavo con fondo piano Max scavo con barre alternate Riproduzione 500 X Ritorna a ppt