Politecnico di Torino Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Corso di Protezione Idraulica del Territorio DIGHE IN MATERIALI SCIOLTI: RISCHI E FATTORI DI CRISI Presentazione a cura di: Giorgio Dutto Federico Orlandini

Le dighe Sbarramento permanente su un corso d’acqua per creare un bacino artificiale Energia elettrica Laminazione delle piene Uso agricolo Il 16 % della produzione di cibo nel mondo dipende direttamente dalle dighe Il 19 % dell’energia mondiale è di tipo idroelettrico

Classificazioni: competenze Piccole dighe h < 15 metri volume d’invaso < 1 milione di m3 Grandi dighe h < 15 metri volume d’invaso < 1 milione di m3 Direzioni Infrastrutture Regioni Direzione Generale Dighe

Classificazione D.M. 2014 a. Dighe di calcestruzzo: a.1 a gravità a.1.1. ordinarie a.1.2. alleggerite a.2. a volta a.2.1. ad arco a.2.2. ad arco gravità a.2.3 a cupola   b. Dighe di materiali sciolti: b.1. di terra omogenea b.2. di terra e/o pietrame, con struttura di tenuta interna b.3. di terra e/ o pietrame, con struttura di tenuta esterna   c. Traverse fluviali d. Dighe di tipo misto e di tipo vario

Scelta della tipologia di diga Forma e geologia della stretta del fiume Studio di fattibilità geologica Caratteristiche portanti dei terreni Permeabilità dei terreni SI -Strati di materiali sciolti di grandi spessore -Disponibilità di depositi naturali o idonei banchi rocciosi coltivabili Dighe in materiali sciolti NO -Terreni liquefacibili o solubili - Argille di elevata sensitività - Cavità sotterranee

Dighe in materiali sciolti: ulteriore classificazione DIGHE IN PIETRAME DIGHE IN TERRA Muratura a secco: Conci squadrati sistemati a mano Oggi quasi in disuso Scogliera: Blocchi di grande pezzatura Rullata: Strati successivi costipati Rifluita: Sedimentazione in acqua dei materiali. Oggi abbandonata

Caso studio: diga di San Vito 1960

Diga di San Vito: Caratterizzazione Geografica In terra di San Vito Pistoiese, è situata nel comune di San Marcello Pistoiese ad una quota di circa 1000 metri s.l.m. Uso irriguo Rientra nel bacino idrografico del fiume serchio

Diga di San Vito:Caratteristiche del terreno Autorità di Bacino del Fiume Serchio Carta Geologica 1:10.000 Arenarie Torbiditiche quarzoso-felspatiche alternati ad argille e limi Conducibilità idraulica: bassa/ molto bassa

Diga di San Vito: caratteristiche Quota coronamento [m s.l.m.] 1058.34 Quota massima di regolazione [m s.l.m.] 1056.44 Altezza della diga [m] 18.68 Dislivello coronamento – quota di sfioro [m] 1.9 Lunghezza coronamento [m] 110 Larghezza coronamento [m] 3 Pendenza del paramento di monte Sm [°] 68 Pendenza del paramento di valle Sv [°] 63 Volume totale invaso m3 142500

Diga di San Vito: caratteristiche La diga di San Vito è costituita interamente da terra diga in terra omogenea Materiali eterogenei La tenuta è garantita dalla bassa permeabilità dei componenti terrosi usati limi sabbiosi di varia consistenza, spesso inglobanti frammenti arenacei

Diga di San Vito: caratteristiche Lo scarico di fondo: tubo metallico φ600, adagiato in una trincea scavata nella roccia del piano di imposta ed affogato in una trave in cemento armato Lo scarico di superficie: a soglia libera, ubicato sulla sponda sinistra dell’invaso e del tutto esterno al corpo diga.

D.M. 2014 novità e differenze “Gli scarichi di superficie della diga devono essere dimensionati per l’onda con portata al colmo di piena corrispondente al periodo di ritorno di 1000 anni, per le dighe in calcestruzzo, e di 3000 anni per le dighe di materiali sciolti, tenendo conto dell’effetto di laminazione esercitato dal serbatoio” valori minimi del franco netto normativa 1982 Altezza diga fino a [m] 15 90 o più franco netto [m] 1.5 3.5 normativa 2014 Altezza diga fino a [m] 15 30 45 60 75 90 opiù franco netto [m] 1.5 2.5 3.2 3.6 3.9 4.0

Verifiche di sicurezza, normativa 1982 D.M. 2014 novità e differenze Verifiche di sicurezza, normativa 1982   La stabilità della diga dovrà essere verificata relativamente alle seguenti condizioni: 1. a termine costruzione; 2. a serbatoio pieno con il livello al massimo invaso; 3. a seguito di rapido vuotamento del serbatoio dal livello massimo al livello di minimo invaso e, ove sia significativo, anche a livelli intermedi. Normativa 2014   Oltre alle situazioni generali corrispondenti al raggiungimento di stati limite ultimi, sono da considerare le seguenti:  1. instabilità dei paramenti; 2. rottura per liquefazione del corpo diga o dei terreni di fondazione; 3. rottura per erosione interna o sifonamento; 4. lacerazione dell’eventuale manto o rottura del diaframma di tenuta.

Fattori di Crisi: Sormonto della diga Relazione idrologica ed idraulica prof. Chiarugi, luglio 2003 Obiettivo: dimostrare che anche in condizioni di piena lo scolmatore laterale consente lo smaltimento di una portata sufficiente a garantire il franco di sicurezza minimo (1.5 metri) Analisi curve di livello, area del bacino Area Bacino= 0.3882 Km2 Servizio Nazionale Dighe, T=1000 anni Qmax /Km2=31 m3/(s∙ Km2 ) Qmax =12.03 m3/s h< 0.4 m Dislivello soglia coronamento 1.9 m franco minimo rispettato

Fattori di Crisi: Sifonamento Fenomeno dovuto ad eccessivo deflusso filtrante Formazione di risorgive a valle Asportazione di materiale con conseguenti problemi strutturali PERICOLO DI INSTABILITA’ DELLA STRUTTURA Caso studio: non vi sono problemi di sifonamento Indagine geologica k = 10^-9 Dimensione modesta

Sifonamento: provvedimenti Diaframma lungo il materasso permeabile Soppressione moti filtranti b) Diaframma arrestato all’ interno del materasso permeabile c) “coperta” impermeabile che si prolunga a monte, al di sotto e oltre la diga

Considerazioni conclusive Domanda iniziale: Quanto facilmente va in crisi una diga in materiali sciolti e con quali dinamiche? Sormonto: Dilavamento Con il D.M. 26 giugno 2014 T=1000 anni T=3000 anni Caso studio: T=1000 anni, tuttavia è in grado di smaltire portate di piena associate a T molto più grandi Sifonamento: ROTTURA Più difficile da identificare Rischi maggiori legati alla non idoneità del terreno sul quale viene costruita l’opera Caso studio, diga di San Vito : Battente d’acqua non elevato Conducibilità idraulica ≈ 10-9 In esercizio da circa 55 anni Sifonamento: Asportazione di materiale al piede della diga