Italian Concrete Gravity Dams

Capitolo 1 LE GRANDI DIGHE ITALIANE

1.1 1.1.1

Concetti Introduttivi La Risorsa Acqua

Negli ultimi anni la materia di gestione e conservazione delle risorse idriche ha attirato sempre più l’attenzione a livello mondiale, stante la consapevolezza che ha ogni cittadino oggi della limitatezza del “bene acqua”. L’acqua è stata sempre vista come una risorsa da sfruttare per il benessere socio-economico il suo utilizzo nel corso del tempo si è ampliato coinvolgendo, oltre alle attività tradizionali, quali irrigazione ed approvvigionamento, anche le attività industriali come la produzione di energia elettrica. Le svariate attività di sfruttamento richiedono una sempre maggiore necessità d’acqua che spesso non può essere soddisfatta in maniera naturale. Infatti, la risorsa idrica è limitata nello spazio e nel tempo: su circa 500 milioni di chilometri cubi d’acqua sulla terra, solo il 2% sono acque dolci, e di queste solo l’1-2% è controllato. Inoltre è importante anche la qualità dell'acqua in relazione allo scopo, approvvigionamento idrico potabile o irriguo delle coltivazioni [1]. Tuttavia, le acque dei corpi idrici costituiscono ecosistemi nei quali abitano e si sviluppano diverse specie viventi: un deterioramento della qualità delle acque determina conseguenze anche sull’equilibrio ecologico dell’intero ecosistema fluviale. Un’idea di uso razionale delle acque è di impedire che le onde di piena siano convogliate rapidamente in mare, per essere invece trattenute sul territorio e quindi sfruttate ad uso antropico, oppure per ricaricare gli acquiferi con l’espansione in zone esondabili. In Italia con la legge 183/89 sulla difesa del suolo, viene disposto un quadro normativo di riferimento importante proprio ai fini di un uso razionale dell’acqua. Da qui 3

4

Capitolo 1

l’esigenza di rendere concreta la nozione di “uso sostenibile delle risorse idriche” ovvero la necessità di trovare un giusto equilibrio tra le esigenze di sviluppo economico, legato allo sfruttamento di tali risorse, e gli “imperativi” della loro protezione e conservazione, in maniera che l’uso attuale non comprometta il loro impiego futuro. Se da un lato l’acqua è una risorsa inestimabile per la società, esistono situazioni, quali le inondazioni e le frane causate dalle piene, che fanno dell’acqua una vera e propria minaccia. È allora compito della società provvedere ad una gestione ottimale dell’acqua tanto come risorsa, quanto come fonte di rischio. Un buon connubio tra difesa e sfruttamento è rappresentato dalla costruzione di sbarramenti fluviali, la cui corretta pianificazione e gestione non può che essere realizzata nell’ambito di una pianificazione strategica dello sviluppo socio-economico di tutto il territorio, volta a valutare il rapporto costi-benefici degli usi plurimi della risorsa acqua [2].

1.1.2

Le Opere di Sbarramento

Gli sbarramenti permanenti di un corso d’acqua si distinguono in dighe e traverse. Indipendentemente dall’importanza dell’opera, la distinzione tra i due tipi è essenzialmente funzionale: x Con il termine diga s’intende uno sbarramento destinato alla creazione di un invaso artificiale a monte, che accumula temporaneamente una parte delle acque defluenti nel fiume; x La traversa è uno sbarramento che regola principalmente il livello d’acqua a monte, solitamente di volume modesto. Tale regolazione generalmente è necessaria per il funzionamento ottimale di un’opera di presa, realizzata direttamente nello sbarramento stesso. Pertanto le opere di presa possono essere definite come sbarramenti finalizzati alla formazione di uno o più utilizzatori dell’acqua[3]. Le legislazione italiana divide le dighe in funzione dell’altezza e della capacità d’invaso, in particolare quelle con altezza superiore ai 15 metri e con volume d’invaso superiore a 1 ຀ϬϬϬ຀ϬϬϬ຀ di metri cubi sono definite “grandi dighe” [4]. Attualmente sul suolo Italiano sono presenti 541 dighe, tra strutture: in esercizio, in costruzione e fuori servizio.

Capitolo 1

5

Figura 1.1 – Esempio di diga e traversa.

Tutte le grandi dighe sono di competenza statale, l’autorità preposta al loro controllo è la “Direzione Generale per le Dighe le Infrastrutture Idriche ed Elettriche”, facente capo al Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti. Ai fini della tutela della pubblica incolumità tale autorità provvede all’approvazione tecnica dei progetti delle grandi dighe, tenendo conto anche degli aspetti ambientali e di sicurezza idraulica derivante dalla gestione del sistema costituito dall’invaso, dal relativo sbarramento e da tutte le opere complementari e accessorie. Inoltre hanno il compito di vigilare sulle operazioni di controllo e gestione delle dighe, spettanti al concessionario, e la predisposizione della normativa tecnica.

6

Capitolo 1

In Italia le dighe sono piuttosto diffuse nelle diverse regioni, concentrandosi nelle zone alpine, sub-alpine ed appenniniche, ovvero dove le caratteristiche geo-morfologiche del territorio sono favorevoli alla costruzione di opere di sbarramento. Nella figura seguente sono mostrate tutte le dighe sul suolo Italiano e la loro disposizione, inoltre sono riportati gli uffici periferici, di competenza territoriale[5].

Figura 1.2 – Dighe di Competenza del R.I.D.

Delle 541 sopracitate dighe, presenti in Italia, la maggior parte sono in muratura, circa 370, le restanti in terra, quest’ultime sono localizzate maggiormente al sud. I dati appena riportati sono forniti dai rapporti tecnici emanati dal “Comitato Nazionale Italiano per le Grandi Dighe (ItCOLD)”, associazione culturale e scientifica che si propone di promuovere ed agevolare lo studio dei problemi connessi alle dighe presenti sul territorio nazionale, alla loro realizzazione e al loro esercizio [6]. Tali rapporti risultano molto utili per tutti coloro che si occupano di sbarramenti fluviali, quali gestori degli impianti elettrici, autorità di controllo, ingegneri progettisti, etc.. Inoltre il comitato ItCOLD partecipa a gruppi di lavoro internazionali organizzati dall’International Commission on Large Dams (ICOLD) [7].

Capitolo 1

1.1.3

7

Funzioni delle Dighe

In passato le dighe venivano costruite soltanto per raccolta d’acqua e l’irrigazione, successivamente, con lo sviluppo delle civiltà, è nata l’esigenza di rendere i fiumi navigabili e gestirne le piene; inoltre, con la richiesta di acqua potabile e di energia elettrica, le dighe hanno assunto un’importanza sempre maggiore sia a livello sociale che economico. La diga è diventata uno strumento multifunzione, fondamentale per lo sviluppo di un paese. Nel seguito vengono riportate le caratteristiche di alcune tra le funzioni più diffuse nel mondo. 1.1.3.1 Irrigazione Questa funzione è stata la maggior fonte di sviluppo delle dighe in passato, basti pensare che ad oggi i terreni irrigati coprono circa 277 milioni di ettari di terreno nel mondo, che corrispondono al 18% delle terre arabili disponibili. Con l’aumento della popolazione prevista per le prossime decadi, l’irrigazione dovrà senz’altro crescere, infatti, è stato stimato che l’80% della produzione aggiuntiva di cibo, entro l’anno 2025, dovrà provenire da terreni irrigati [8].

Figura 1.3 – Diga Cantoniera, utilizzata a scopo irriguo.

8

Capitolo 1

1.1.3.2 Energia Idroelettrica L’energia generata negli impianti idroelettrici facenti uso delle dighe è da sempre la forma di energia rinnovabile più utilizzata al mondo. Più del 90% dell’energia rinnovabile del pianeta proviene dalle dighe, inoltre nelle centrali idroelettriche vengono prodotti 2,3 trilioni di kW/h di elettricità ogni anno, corrispondenti al 24% dell’energia totale [8]. Ovviamente negli ultimi decenni il numero delle dighe costruite con lo scopo di produrre energia è cresciuto in maniera esponenziale, portando alla realizzazione di opere incredibili anche per i nostri tempi, basti pensare alla diga di Itaipù sul fiume Paranà sul confine tra Paraguay e Brasile. Quest’incredibile opera ha una struttura a gravità alleggerita in calcestruzzo, è lunga più di 7 km ed ha un’altezza massima di 196 m, ha un bacino di circa 29 ຀000 ຀000 ຀000 m3 e produce circa 90 ຀600 GW/h ogni anno. Opere di questo genere, ed anche più modeste, hanno un notevole impatto socio-economico ed ambientale [9].

Figura 1.4 – Diga Itapù.

1.1.3.3 Raccolta dell’Acqua per Uso Domestico ed Industriale La maggior parte dell’acqua è utilizzata per scopi civili ed industriali, per esigenze che vanno dall’uso potabile, a l’utilizzo nel ciclo produttivo delle industrie di ogni genere. Data l’importanza economica e sociale dell’acqua non possiamo affidarci soltanto al ciclo idrogeologico, in quanto in primo luogo la domanda d’acqua è maggiore dell’offerta fornita dal solo ciclo naturale; in secondo luogo la distribuzione d’acqua è discontinua nello spazio e nel tempo, alternando periodi di grandi precipitazioni a periodi di siccità ed

Capitolo 1

9

individuando zone più piovose e zone più aride, per tutti questi motivi nasce l’esigenza di aumentare la quantità d’acqua disponibile, e conservarla per i periodi di siccità, tramite la creazione di bacini artificiali [8].

Figura 1.5 – Diga di Mühleberg, serve sia una centrale idroelettrica sia una centrale nucleare.

1.1.3.4 Navigazione nell’Entroterra Spesso le condizioni naturali di un canale creano enormi problemi alla navigazione nell’entroterra, soprattutto per quanto riguarda il traffico di merci pesanti e di grandi dimensioni. Per questo, nell’ottica di una progettazione integrata delle dighe, in alcuni casi la zona di ubicazione della struttura è stata scelta in maniera da poter creare un bacino navigabile o aumentare il livello idrico del corso d’acqua per renderlo navigabile. Inoltre un corso d’acqua sviluppato attraverso dighe e serbatoi per la navigazione può anche provvedere al controllo delle piene, alla riduzione dell’erosione del bacino e alla stabilizzazione dei livelli della falda freatica [8].

Figura 1.6 – Diga e Chiusa di Maxwell a Pittsburgh, rendono il fiume Monongahela navigabile.

10

Capitolo 1

1.1.3.5 Controllo delle Inondazioni Le dighe ed i serbatoi vengono utilizzati anche per la regolazione dei deflussi ed evitare così alluvioni, immagazzinando acqua nei periodi più piovosi, per poi in parte immagazzinarla per i periodi di siccità ed in parte rilasciarla dopo il passaggio dell’onda di piena. Il metodo di controllo dei deflussi più efficace, si realizza tramite una gestione integrata delle risorse idriche di regolazione del deposito e degli scarichi di ognuna delle principali dighe situate nel bacino idrografico. Ogni diga è gestita da uno specifico piano, attraverso il governo di bacino, che comporta l’abbassamento del livello idrico prima della stagione delle piogge, così da creare più spazio utile, eliminando così il pericolo di piene. Il numero di dighe ed i loro piani di gestione delle piene vengono stabiliti dalla pianificazione globale per lo sviluppo economico dei singoli territori [8].

Figura 1.7 – Diga di Pedra 'e Othoni a Nuoro, concepita in particolare per la laminazione del fiume Cedrino.

Capitolo 1

1.2 1.2.1

11

Ricognizione delle Dighe in Italia Classificazione delle Dighe Secondo il D.M. 24 Marzo 1982 n.44.

La normativa in materia di dighe attualmente in vigore in Italia è il D.M. 24 Marzo 1982 n.44: “Norme Tecniche per la Progettazione e la Costruzione delle Dighe di Sbarramento”, nella quale troviamo la classificazione delle dighe riportata nelle pagine seguenti, con le relative spiegazioni ed esempi.

1.2.1.1 Dighe a Gravità Le dighe a gravità di ogni tipo sfruttano il peso proprio per opporsi alla spinta idrostatica esercitata dall’acqua invasata nel lago artificiale. L’effetto del peso proprio è quello di deviare la risultante delle forze agenti, verso il basso, in maniera tale che la verifica allo slittamento sia soddisfatta. L’andamento planimetrico è generalmente rettilineo o comunque caratterizzato da raggi di curvatura molto ampi e con concavità verso valle. La sezione delle dighe a gravità si presenta come un triangolo in cima al quale è collocato il coronamento, entrambi i paramenti sono inclinati, ma mentre quello di mote è pressoché verticale, quello di valle ha pendenze elevate[10].

1) 2) Figura 1.8 – Esempi di Dighe: 1) Diga di Alpe-Gera, con struttura a gravità massiccia, in provincia di Sondrio; 2) Diga di Ancipa, con struttura a gravità alleggerita, in provincia di Enna,

Le dighe a gravità vengono suddivise in [11]: x ordinarie (a gravità massicce); x a speroni o a vani interni (a gravità alleggerite).

12

Capitolo 1

Le dighe a gravità massicce, costruite solitamente in muratura o in calcestruzzo non armato, sono costituite da elementi detti conci. Questi imponenti elementi sono separati tra loro da giunzioni permanenti secondo piani verticali [10]. Nel caso delle dighe alleggerite i conci sono sagomati in maniera tale da ricavare all’interno della struttura dei vani. Spesso i conci diventano dei veri e propri contrafforti con Figura 1.9 – Schema di Diga a Gravità Massiccia.

espansione a monte e/o a valle. Questa tipologia di dighe rappresenta un’evoluzione di quelle massicce, vi è infatti uno sfruttamento maggiore dei materiali ed un ottimizzazione degli spazi. Il profilo teorico di ogni sperone deve rendere stabile la struttura al ribaltamento e allo slittamento, ovviamente

contemporaneamente soddisfare

le

verifiche

deve tenso-

deformative. È importante notare come il minor peso proprio della struttura sia compensato dalla diminuzione delle sottospinte, che in molti casi diventano trascurabili, dovuta alla notevole Figura 1.10 – Schema di Diga a Gravità Alleggerita.

riduzione di spessore della sezione nel passaggio da una diga massiccia ad una alleggerita. Inoltre

la diminuzione di peso viene in parte compensata da un aumento della pendenza del paramento di monte, portando ad un aumento della componente verticale della spinta idrostatica, e contemporaneamente una riduzione di quella orizzontale, che contribuisce all’equilibrio traslazionale. Infine le dighe alleggerite possono essere a speroni o a vani interni, nelle prime i conci sono sagomati in modo da formare dei contrafforti con il paramento di monte. Nelle seconde i conci sono alleggeriti da cavità che formano dei vuoti interni [10].

Capitolo 1

13

1.2.1.2 Dighe a Volta Nelle strutture con funzionamento a volta, pur non mancando la trasmissione della spinta idrica lungo le sezioni verticali (funzionamento a mensola), prevale la trasmissione degli sforzi lungo le sezioni orizzontali, o inclinate, fino alle imposte, in quest’ultima trasmissione la struttura viene impegnata con le sollecitazioni e deformazioni tipiche dell’arco. Dighe di questo genere hanno un andamento planimetrico arcuato, inoltre ancor più delle dighe di altro genere, la possibilità di realizzarle è legata non solo alla morfologia del territorio, in particolare sarà necessario trovare una zona caratterizzata da una gola stretta ma con una capacità d’invaso a monte molto grande, ma anche alle caratteristiche geologiche della roccia d’imposta. Gli sforzi trasferiti dalla struttura alla roccia su cui verranno fondate le imposte saranno notevoli, quindi dovrà avere resistenza elevata, oltre a non presentare fessurazioni diffuse o problemi macroscopici nella propria struttura [10]. Le dighe a volta vengono suddivise in [11]: x dighe ad arco; x dighe ad arco-gravità; x dighe a cupola (o a doppia curvatura).

1)

2)

3) Figura 1.11 – Esempi di Dighe: 1) Diga del Vajont, con struttura ad arco, in Provincia di Pordenone; 2) Diga di Place Moulin, con struttura ad arco-gravità, ad Aosta; 3) Diga di Neves, con struttura a cupola, in provincia di Bolzano.

14

Capitolo 1

Nelle dighe ad arco semplice l’effetto arco è nettamente prevalente su quello a mensola, precedentemente descritto, per cui il peso proprio della struttura ha scarsa importanza sul regime statico e le dimensioni possono essere commisurate alla funzione di trasmissione in orizzontale della pressione dell’acqua. La struttura potrà quindi essere assimilata ad un insieme d’archi orizzontali fra loro connessi, una situazione del genere è accettabile solo nel caso in cui le sezioni verticali radiali della struttura risultino molto snelle, il che può verificarsi solo in opere nelle quali le corde orizzontali della sezione di sbarramento risultano piccole rispetto all’altezza totale, cioè in opere che chiudono gole molto strette per cui sono consentite curvature molto accentuate dalle sezioni Figura 1.12 – Schema di Diga ad Arco Semplice.

orizzontali [10].

Nelle dighe ad arco-gravità non vi è una netta prevalenza dell’effetto arco su quello di mensola, a condizione che gli spessori si mantengano piccoli rispetto all’altezza, alle corde, ai raggi di curvatura, il regime statico della struttura è assimilabile a quello di lastra curva. Nella maggior parte dei casi opere di questo genere hanno raggi di curvatura delle sezioni orizzontali varianti verticalmente, curvatura delle sezioni verticali non nulla e spessori varianti verticalmente e talora anche orizzontalmente. Si ammette in generale la deformabilità elastica della roccia di fondazione e l’incastro Figura 1.13 – Schema di Diga ad Arco-Gravità.

della struttura lungo il contorno il quale ha forma assai diversa da caso a caso [10].

Nelle dighe a cupola, o a doppia curvatura, presentano in buona parte le stesse caratteristiche delle strutture ad arco semplice, se non fosse che sono dotate di curvatura sia nelle sezioni orizzontali che nelle sezioni verticali, riducendo notevolmente gli sforzi di taglio e i momenti flettenti sul corpo della diga. In tal modo la struttura sarà soggetta quasi

Capitolo 1

15

esclusivamente a sforzi di compressione, tendendo quindi ad un comportamento a membrana sottile, con la possibilità di ridurre ulteriormente gli spessori e quindi contenere i costi. Gli accorgimenti precedentemente descritti per le strutture ad arco semplice valgono anche per questo tipo di dighe [11]. L’utilizzo delle dighe ad arco si è notevolmente diffuso nel corso degli ultimi anni, in Italia maggiormente nella seconda metà del XX secolo, grazie allo sviluppo dei metodi di calcolo e all’esperienza accumulata in passato. Rispetto alle più diffuse dighe a gravità le dighe ad arco richiedono una mole di calcoli maggiore, per questo in passato a supporto della teoria e Figura 1.14 – Schema di Diga a Cupola.

dei modelli analitici, per la progettazione di queste struttura

venivano costruiti modelli fisici in scala molto accurati. Altro aspetto particolare di questa tipologia di diga sono i giunti, che non saranno soltanto su piani verticali, ma saranno su piani orizzontali, inoltre vengono utilizzati giunti temporanei durante la messa in opera, in maniera tale da consentire le dilatazioni termiche. Una volta terminate le fasi di costruzione i giunti temporanei vengono chiusi ripristinando la continuità della struttura [12].

1.2.1.3 Dighe a Volte o Solette, Sostenute da Contrafforti Le dighe con struttura a volte o solette sostenute da contrafforti funzionano in modo simile alle dighe a gravità alleggerite, sono infatti caratterizzate dalla presenza di contrafforti, posti ad un certo interasse, i quali hanno il compito di trasmettere le sollecitazioni, derivanti dalla spinta dell’acqua, al terreno. I contrafforti sono collegati tra loro da solette o da volte, le quali hanno solo il compito di trasmettere gli sforzi, il paramento di monte inoltre ha una pendenza tale da far si che la componente verticale della spinta idrostatica contribuisca alla resistenza allo scorrimento [10].

16

Capitolo 1

Figura 1.15 – Diga di Molato, con struttura a volte e contrafforti, in provincia di Piacenza.

1.2.1.4 Dighe in Materiali Sciolti Le dighe in materiali sciolti sono costituite da un corpo di terra o di pietrame, fondamentalmente permeabile, e di una zona interna in terra praticamente impermeabile, chiamata nucleo, ovvero di un dispositivo di tenuta, sul paramento di monte o interno di materiali artificiali diversi, cioè manto o diaframma. Rispetto ad un’equivalente struttura muraria, questa tipologia di diga induce sulle fondazioni sollecitazioni minori, a ragione dell’ampiezza trasversale conseguente a necessità proprie di stabilità. Il loro comportamento meccanico è tipicamente plastico-viscoso, esse pertanto sono in grado di eseguire senza rottura deformazioni notevoli della fondazione. Sono quindi compatibili con formazioni d’appoggio lapidee anche ampiamente alterate, diffusamente fessurate e disomogenee, nonché con formazioni sciolte, escluse ovviamente quelle tipicamente argillose [10]. Le dighe di materiali sciolti non sono differenziabili in sottospecie sulla base della forma o per il loro funzionamento statico; lo sono invece sulla base dei materiali di cui sono costituite, proprio così vengono classificate dalla norma [11]: x in terra omogenea; x in terra e/o pietrame con nucleo di tenuta in terra; x in terra e/o pietrame con manto di tenuta a monte o con nucleo di tenuta in materiali artificiali.

Capitolo 1

17

1)

2)

3) Figura 1.16 – Esempi di Dighe: 1) Diga di Olivo, con struttura in terra omogenea, in provincia di Enna; 2) Diga di Occhito, con struttura in terra con nucleo di tenuta, in provincia di Foggia; 3) Diga di Redisole, con struttura in terra e manto di tenuta, in povincia di Cosenza.

Le dighe in terra omogenea sono costituite totalmente da terra caratterizzata da permeabilità uniforme e tale da garantire da sola la tenuta. Normalmente s’impiega tale tipologia Figura 1.17 – Schema di Diga in Terra Omogenea.

per altezze del rilevato non superiori ai 30m[13].

Le dighe in terra e/o pietrame con nucleo di tenuta in terra, sono costituite da materiali naturali di varia tipologia, organizzati Figura 1.18 – Schema di Diga in Terra con Nucleo di Tenuta in Terra.

e disposti in zone ben precise della sezione in funzione delle caratteristiche di permeabilità,

disponendo le zone permeabili all'esterno e quelle impermeabili all'interno per la tenuta [13].

18

Capitolo 1

Le dighe in terra e/o pietrame con manto di tenuta a monte o con nucleo di tenuta in materiali artificiali sono costituite da materiali Figura 1.19 – Schema di Diga in Terra con Manto di Tenuta in Materiale Artificiale.

naturali di vario tipo e granulometria, dove la tenuta viene garantita mediante un manto di

rivestimento, in materiale artificiale, posto sul paramento di monte, oppure tramite un nucleo interno sempre di materiale artificiale [13]. Qualsiasi sia il materiale costituente la diga in terra, la forma della sezione trasversale si presenta prossimamente trapezia, con inclinazioni dei due paramenti esattamente o approssimativamente uguali. L’asse planimetrico è rettilineo, salvo casi in cui la curvatura è opportuna per particolari condizioni geologiche o morfologiche della stretta. La caratteristica meccanica dei materiali sciolti che interessa la stabilità dei rilevati è la resistenza al taglio, riassunta dai due parametri: angolo di attrito limite e coesione limite. La caratteristica idraulica dei materiali stessi che interessa nelle dighe è la permeabilità. La stabilità dei rilevati in materiali sciolti, siano essi in terra o pietrame, si riassume nella loro resistenza ai movimenti d’insieme cioè al franamento, ma essa dipende anche dalla conservazione dell’integrità dei nuclei o manti o diaframmi, giacché fessurazioni di questi e conseguenti filtrazioni possono condurre al sifonamento e quindi alla distruzione dell’opera [10]. In fine è doveroso osservare che queste non sono strutture tracimabili, in quanto sono facilmente erodibili, quindi la tracimazione, anche se straordinaria, potrebbe comportare pericoli di stabilità, a causa delle questioni appena trattate [13].

1.2.1.5 Sbarramenti di Vario Tipo Rappresentano tutte le strutture di sbarramento diverse da quelle definite precedentemente, sia per caratteristiche costruttive che per funzionalità e impiego, ma possedenti comunque certe particolarità in comune, esse sono [11]: x dighe di tipo misto; x dighe in subalveo; x sbarramenti per la laminazione delle piene.

Capitolo 1

19

1)

2)

Figura 1.20 – Esempi di Dighe: 1) Diga di Almendra, in Spagna, struttura varia; 2) Sbarramento per la laminazione delle piene.

Le dighe di tipo misto possono essere formate da materiali diversi o da tipologie strutturali differenti, ad esempio possono essere a gravità ma in parte in calcestruzzo ed in parte in parte in muratura di pietrame. Oppure ad esempio strutture totalmente in calcestruzzo ma con tratti a gravità massicce, tratti a gravità alleggerite e tratti ad arco. La tecnica costruttiva è talmente evoluta che a seconda delle esigenze è possibile adattare più tipologie strutturali per ottenere il risultato più conveniente [10]. Le dighe in subalveo sono costituite da uno sbarramento affondato nel subalveo fino a raggiungere ed intercettare la falda sotterranea di una valle, in modo da farla emergere e accumularne la risorsa all'interno dell'invaso che si crea a monte. Gli sbarramenti per la laminazione delle piene sono caratterizzati da una luce a battente per i normali deflussi che può essere completamente impegnata durante gli eventi di piena in modo da far defluire dalla luce, soltanto le portate per cui è stata progettata l'opera di regimazione e invasare temporaneamente a monte dello sbarramento il surplus di piena che rappresenta il volume idrico di laminazione, o colmo dell'onda di piena [14].

1.2.1.6 Traverse Fluviali Rappresentano opere di sbarramento di un corso d'acqua di modesta entità, in particolare per quanto riguarda l'altezza, che risulta mediamente inferiore ai 10m e che determinano un innalzamento idrico a monte, contenuto all'interno dell'alveo [14]. Vengono realizzate per creare piccoli accumuli idrici al fine di rendere possibile la derivazione di portate o

20

Capitolo 1

permettere attingimenti grazie al locale incremento del livello idrico. In relazione all'entità dell'opera e alla funzione che le traverse devono svolgere possono essere suddivise in [11]: x fisse; x mobili; x briglie. Le traverse fisse sono costituite prevalentemente da strutture murarie massicce, ma anche mediante scogliere, al principale scopo di rialzare il livello idrico di monte per molteplici obiettivi: derivazioni, attingimenti, fruizione della risorsa idrica [14].

Figura 1.21 – Esempi di traverse fluviali.

Le traverse mobili sono costituite da opere murarie trasversali, anche di notevoli entità, al solito scopo delle precedenti, ma dotate di organi di regolazione. Tali apparati possono essere costituiti da semplici paratoie di tenuta a sollevamento manuale fino alle enormi paratoie meccaniche che consentono le regolazioni a scopi idroelettrici o di regimazione delle portate di piena di un corso d'acqua [14]. Le briglie sono costituite anch'esse da opere murarie trasversali ma con lo scopo della stabilizzazione dell'alveo, dette infatti briglie di consolidamento. Sono opere trasversali al torrente, sporgenti dall'alveo nel quale sono fondate, costruite per fissare con il coronamento sommitale la quota dell'alveo e determinare, a seguito dell'interrimento conseguente all'accumulo del materiale a monte di essa, la modifica della pendenza originaria del corso d'acqua. La funzione primaria della briglia risulta quella di contrastare l'erosione del letto del torrente e quindi del trasporto solido a seguito della riduzione della pendenza; contribuisce inoltre alla stabilizzazione delle sponde a seguito del riempimento che si origina a monte [14].

Capitolo 1

1.2.2

21

Definizioni Secondo D.M. 24 Marzo 1982

Il D.M. 24 Marzo 1982 fornisce le definizioni dei parametri fondamentali di una diga, con il quale è possibile classificarle. Di seguito vengono riportati brevemente con le relative spiegazioni [11]: x Altezza della diga: dislivello tra la quota del piano di coronamento e quella del punto più basso della superficie di fondazione. x Altezza di massima ritenuta: dislivello tra la quota di massimo invaso e quella del punto più depresso dell’alveo naturale in corrispondenza del paramento di monte. x Fetch: massima lunghezza dello specchio liquido del serbatoio alla quota del massimo invaso. x Franco: dislivello tra la quota del piano di coronamento e quella di massimo invaso. x Franco netto: dislivello tra la quota del piano di coronamento e quella di massimo invaso, aggiunta a questa la semi ampiezza della massima onda prevedibile nel serbatoio. x Impianto di ritenuta: insieme dello sbarramento, delle opere complementari e accessorie, dei pendii costituenti le sponde e dell’acqua invasata. x Opere complementari e accessorie: opere direttamente connesse alla sicurezza e alla funzionalità degli impianti di ritenuta, compresi gli interventi di sistemazione, impermeabilizzazione e consolidamento delle sponde del serbatoio, la casa di guardia, la viabilità di servizio, le opere di adduzione e di derivazione del serbatoio. x Opere o organi di scarico o scarichi: opere civili e impiantistiche necessarie per lo scarico, libero o volontario, dell’acqua invasata. x Quota di massimo invaso: quota massima a cui può giungere il livello dell’acqua dell’invaso, ove si verifichi il più gravoso evento di piena previsto. x Quota massima di regolazione: quota del livello d’acqua al quale ha inizio lo sfioro degli appositi dispositivi. x Sponde del serbatoio: complesso di pendii naturali o artificiali costituenti il serbatoio e i pendii a quota superiore a quella di massimo invaso.

22

Capitolo 1

x Volume d’invaso: volume del serbatoio compreso tra la quota massima di regolazione e la quota del punto più depresso del paramento di monte. x Volume di laminazione: volume compreso tra la quota di massimo invaso e la quota massima di regolazione. x Volume morto: volume del serbatoio compreso tra la quota del punto più depresso del paramento di monte e la più bassa tra: la quota dell’imbocco dell’opera di ripresa o dello scarico di fondo. x Volume totale d’invaso: capacità del serbatoio compresa tra la quota di massimo invaso e la quota minima di fondazione. x Volume utile di regolazione: volume compreso fra la quota massima di regolazione e la quota minima del livello dell’acqua alla quale può essere derivata l’acqua invasata.

Capitolo 1

23

Figura 1.22 – Esempi di parti costituenti una Diga.

Figura 1.23 – Definizioni delle Caratteristiche di una Diga.

24

1.2.3

Capitolo 1

Ricognizione delle Dighe Italiane

1.2.3.1 Funzioni Come accennato nei capitoli precedenti, in Italia sono presenti 540 dighe, svariatamente diffuse e con funzione principalmente di tipo idroelettrico, secondariamente destinate ad uso irriguo e per il supporto di acquedotti ed in minima parte per il controllo dei deflussi [5].

Tabella 1.1 Grafico – Funzioni 1.1 – Funzioni delle Dighe delle Italiane. Dighe Italiane.

Le motivazioni per il quale la maggior parte delle dighe Italiane sono destinate a scopo Idroelettrico ed Irriguo, risiedono nelle caratteristiche geomorfologiche del paese. Per quanto riguarda l’energia, in Italia, viene acquisita principalmente in tre modi: x Energia prodotta da fonti non rinnovabili, quali principalmente combustibili fossili; x Energia prodotta da fonti rinnovabili, principalmente idroelettrico; x Energia comprata all’estero.

Capitolo 1

25

Grafico 1.2 – Riepilogo Storico della Produzione di Energia in Italia.

Dal grafico precedente è possibile osservare come la produzione di energia idroelettrica sia da sempre una quota importante e costante della totalità dell’energia acquisita dall’Italia; questo perché la conformazione del nostro paese è tale da essere particolarmente predisposto alla costruzione d’impianti idroelettrici. Infatti grazie alle Alpi e alla catena Appenninica, le zone montuose sono diffuse in tutta la penisola, essendo inoltre queste zone percorse da numerosi corsi fluviali, creano le condizioni ottimali per la costruzione d’impianti idroelettrici. Dal grafico successivo notiamo come tra le energie rinnovabili sia la fonte di produzione più diffusa in Italia [15] [16].

Grafico 1.3 – Produzione di Energia Tramite Fonti Rinnovabili.

26

Capitolo 1

La seconda funzione più diffusa è quella legata all’agricoltura, basti pensare che la superficie agricola italiana è pari a 17,8 milioni di ettari, di cui il 45,7% si concentrano nel mezzogiorno [17]. Si rende dunque necessario fornire una riserva d’acqua costante nel tempo e diffusa in tutto il territorio. Diventano quindi indispensabili le opere di sbarramento atte alla formazione di bacini artificiali a scopo irriguo.

Grafico 1.4 – Composizione del P.I.L. Trimestre 2013.

1.2.3.2 Uffici Tecnici Territoriali Come precedentemente accennato, la competenza in materia di dighe, ovvero l’approvazione tecnica dei progetti, vigilanza e controllo sulla costruzione e sull’esercizio, è divisa in: x &RPSHWHQ]D6WDWDOHVH+•PR9• ຀ϬϬϬ຀ϬϬϬ຀m3; x Competenza Regionale: se H