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Misurazione della granulometria in alveo. Metodi teorici e sperimentali.

Lo studio della granulometria di una miscela campione di particelle di sedimento estratta da un deposito d’alveo risulta essere necessaria per molteplici finalità: l’analisi del trasporto solido, lo studio della scabrezza idraulica, analisi del moto incipiente, la valutazione della vulnerabilità all’erosione, l’indagine sui fenomeni di fining o coarsening, la valutazione degli habitat fluviali. Per questo motivo risulta essere un’analisi importante, da dover affrontare con la massima cura.
I passaggi dell’analisi granulometrica possono esser così riassunti:
• prelievo del campione, funzione del tipo di corso d’acqua, del deposito, dello scopo finale;
• determinazione delle frequenze relative e cumulate, tramite un analisi by-number o by-weight e determinazione dei diametri caratteristici (percentili) e dei parametri di distribuzione (media, asimmetria, curtosi, sorting).
Nello svolgimento di questo lavoro sono stati presentati e testati sperimentalmente (in laboratorio e in campo):
• le tecniche e gli strumenti per determinare la grandezza principale, il peso, il volume e il numero delle particelle;
• le diverse analisi per determinare la distribuzione di frequenza e di frequenza cumulata, la determinazione dei percentili e dei parametri della distribuzione;
• il concetto di variabilità spaziale della granulometria, orizzontale (barre, riffle & pool) e verticale (corazzamento);
• le procedure e gli equipaggiamenti per il campionamento, evidenziando le differenze tra i metodi superficiali totali (campionamenti areali: con adesivo, con lo spray, fotografico) e parziali (campionamenti pebble counts casuale e sistematico, grid counts) con quelli volumetrici, evidenziandone i problemi operativi e i vantaggi;
• le diverse teorie per la conversione tra un metodo di campionamento e un altro, ponendole a confronto e individuando la teoria idonea per ogni situazione;
• le diverse metodologie per combinare la curva granulometrica superficiale grossolana con quella sub-superficiale fina. In questa fase è stato riscontrato, e corretto, nella letteratura reperita un errore nella teoria di Anastasi & Fehr;
• solo in campo: i diversi schemi spaziali di campionamento (integrato e segregato) e l’influenza dell’operatore nella fase di campionamento.

Si è proposto infine nuova teoria per la combinazione di due curve granulometriche, si sono testate sperimentalmente tre nuove combinazioni (media aritmetica, combinazione flessibile modificata, combinazione pesata), delle quali la migliore risulta essere la combinazione flessibile modificata dalla teoria di Anastasi & Fehr. Questo è stato fatto per svincolarsi dalla determinazione di alcuni parametri della teoria originale, passaggio che porta a diverse problematiche.

Nella fase in campo si è inoltre affrontato il problema del campionamento effettuato da utenti differenti, confrontando i risultati è stato possibile individuare quali metodi sono applicabili da più operatori (grid counts, campionamento areale con spray) e quali accorgimenti sono da attuare per limitare gli errori umani.

Infine si è proposto una “Guida al campionamento”, intesa come guida di riferimento per effettuare un’analisi granulometrica corretta. Per ottenere un buon risultato è necessario:
• determinare lo scopo finale per cui si esegue l’analisi granulometrica;
• individuare quale strato di deposito è d’interesse (superficiale, sub-superficiale, corazzato);
• determinare la precisione necessaria;
• individuare il metodo di campionamento e lo schema spaziale idoneo;
• determinazione della grandezza minima del campione (n°particelle, volume, area da campionare);
• procedere con l’analisi delle particelle raccolte (misurazione della grandezza dell’asse b e del peso della particella);
• determinazione delle frequenze relative e cumulate, graficizzazione della curva di frequenza cumulata detta granulometrica;
• determinazione dei percentili necessari per le analisi successive.

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1 1 – Introduzione 1.1 – Scopo dello studio della granulometria Lo studio della morfologia di un corso d’acqua naturale e delle caratteristiche idrauliche non possono prescindere dall’analisi del materiale costituente il letto; tale analisi, basata sulla determinazione della distribuzione granulometrica dei sedimenti, risulta essere necessaria per molteplici finalità quali: • analisi della capacità di trasporto solido del materiale d’alveo posseduta dal corso d’acqua; • stima della portata solida; • studio della scabrezza idraulica; • analisi delle condizioni d’inizio trasporto solido di fondo; • indagine sul fenomeno dell’assotigliamento granulometrico longitudinale e verticale (coarsening o fining) in funzione dell’incremento d’area drenata e di portata liquida; • caratterizzazione e differenziazione tra tipologie morfologiche dei corsi d’acqua (step and pools, rapide, letto piano, riffle pool) sulla base anche delle caratteristiche sedimentologiche del materiale superficiale; • valutazione della vulnerabilità idraulica da erosione; • valutazione degli habitat fluviali. La granulometria di una miscela campione può essere definita come la caratterizzazione, in termini statistici, delle particelle di sedimento. L’analisi granulometrica dei sedimenti d’alveo si basa su metodologie statistiche, poiché riguarda solo un campione scelto sulla totalità del sedimento presente. Queste metodologie consentono di determinare la distribuzione di classi

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Edoardo Valcanover Contatta »

Composta da 267 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.