altri componenti canali e traverse andrea castelletti politecnico di milano mcsa 07/08 l13
TRANSCRIPT
![Page 1: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/1.jpg)
Altri componenticanali e traverse
Andrea CastellettiPolitecnico di Milano
MCSA 07/08MCSA 07/08L13L13
![Page 2: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Titolo presentazione - luogo presentazione
Mare Adriatico
Fucino
VILLA VOMANO
PIAGANINI
PROVVIDENZA
CAMPOTOSTO
MONTORIO (M)
SAN GIACOMO (SG)
Distretto irriguo(CBN)
S. LUCIA (SL)
PROVVIDENZA (P)
![Page 3: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Il canale
• la velocità di propagazione del picco w è maggiore della velocità media v;
• la differenza (w-v) cresce con la profondità H della corrente.
![Page 4: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/4.jpg)
4
• il tempo di transito del colmo cresce con la distanza;
• la portata al colmo decresce con la distanza;
• gli idrogrammi sono asimmetrici e si allargano;
Il canale: la laminazionesez. 1
sez. 2
sez. 3
sezioni di controllo
tronco elementare
effetto
di
laminazi
oneeff
etto di
laminazi
one
![Page 5: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Un esempio: il Po
l1
l2
l3
l4
l5
tSET OTT NOV
diagrammi idrometrici di 5 idrometri (li)
h
![Page 6: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Il canale: rete causale
1vtq
?mtq
?mtq
1ta
1vtq
1ta
![Page 7: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Il canale: modello meccanicistico
1vtq
1 1 1v mt t tq q a
tempo di traslazione
1 1 ... Tm m m
t t t tq q q xstato
1 1
00....00 1
10....00 0
00....10 0
mt t tq x x
1 10 0 ... 0 1vt t tq a x
rappresentazione interna
plug-flow
1ta
?mtq
![Page 8: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Il canale: il ritardo t
1vtq
1mtq
1 1 1v mt t tq q a
Per = 0 il sistema è non dinamico: lo stato non esiste.
Dunque, per il progetto della politica, conviene fissare in modo che sia nullo tutte le volte che si può.
Ma come determinare ? ....
plug-flow
1ta
![Page 9: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Il canale: come determinare tSe si è fortunati e si osserva un’onda allora……
…ma se non abbiamo un’onda?
Si utilizza il cross-correlogramma
t
t
mtq
vtq
t
tvtq
mtq
monte
valle
calcolato tra le serie “sbiancate”
![Page 10: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/10.jpg)
10
correlazione ρcorrelazione ρ ρxy è una statistica di x e y che misura l’intensità del legame tra x e y.
se x = α y → |ρxy| = 1
Correlazione
1 1 xy se x = α y + εbianco → |ρxy| < 1
se x = εbianco → ρxy = 0
fornisce una stima di22
( )( )
( ) ( )
t x t yxy
t x t y
x yr
x y
xy
![Page 11: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/11.jpg)
11
t ty y
(Auto)correlogramma
Fornisce la correlazione della coppia ( yt , yt+τ ) in funzione di τ:
1
… separate da diversi intervalli di tempo...… separate da diversi intervalli di tempo...
ττ
coppie di variabili...coppie di variabili...
( yt , yt+τ ) in funzione di τ :( yt , yt+τ ) in funzione di τ :
… di cui vogliamo conoscere l’intensità del legame.
… di cui vogliamo conoscere l’intensità del legame.
![Page 12: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/12.jpg)
12
1ta 1ta
Il canale: in presenza di perdite
1vtq
1mtq
1 1 1tv mt tq aq
Se le perdite non variano con la portata
1 1 1tv mt tq aq
1 1(1 ) v mt tq q
Se le perdite variano con la portata
In questo modo non si corre il rischio di avere valori di negativi quando la portata entrante è molto bassa.
1vtq
plug-flow
1mtq
![Page 13: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Le zone di espansione
Sono manufatti che creano un invaso in cui parte del volume defluente viene trattenuto quando la portata è particolarmente elevata. Si classificano in:
• zone di espansione
determinano una strozzatura nell’alveo del canale
determinano un aumento della sezione del canale oltre una portata critica
Possono essere descritti come aggregazione di due modelli elementari: un serbatoio e un canale
• casse di espansione
• traverse a bocca tarata
1cth s
th
1ta h
![Page 14: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Le zone di espansione
1mtq
1vtq
canale1ta
serbatoio
ts
1 1 1
1 1
, ,
, ,
v m mt t t t
mt t t t
q q a q q s
s s a q q s
Se i tempi di traslazione si possono considerare trascurabili
Fase di esaurimento
1cth
sth
1ta h
Fase di concentrazione
1cth s
th
1ta h
![Page 15: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Le zone di espansione
1mtq
1vtq
canale1ta
serbatoio
ts
Assumendo che:
• la scala di deflusso del canale sia lineare per
, vale a dire ;1
m
tq q
1 1
m ct tq q h h
• il serbatoio sia cilindrico, i.e. ; st ts h
• la scala di deflusso tra canale e serbatoio sia lineare nella differenza di livello tra i due:
1 1c s
t t ta h h h
1 1 1
1 1
, ,
, ,
v m mt t t t
mt t t t
q q a q q s
s s a q q s
1
11
1
0 se =0 e
, , altrimenti
m
t t
m
tt
mt t
t
s q q
a q q s q sa q
![Page 16: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Il modello di un canale in costruzione
Se il canale deve essere progettato il suo modello deve contenere up.
Ogni valore di up corrisponde a una diversa alternativa.
Caso più comune: il canale va dimensionato.
In questo caso up è la massima portata convogliabile dal canale
1 1min ,v m pt tq q u
up = 0 corrisponde all’alternativa zero: non costruire il canale
!
![Page 17: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/17.jpg)
17
L’indicatore per passo del canale
Anche al componente canale è spesso associato un indicatore per passo
1 1m
t t tg g q
Ad esempio:
• il costo di una esondazione sulle rive del canale
• il costo ambientale che si manifesta quando la portata è troppo bassa
![Page 18: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/18.jpg)
18
La traversa: struttura
Un punto di diramazione è un manufatto artificiale detto traversa.
profilo di rigurgito
soglia sfiorante
sponda del corso
d’acquasponda del
corso d’acqua
bocca di derivazione
traversa
![Page 19: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/19.jpg)
19
qmax
La traversa
Caratteristiche :
• permette la deviazione in un canale di tutta o di parte della portata affluente;
• può essere dotata di paratoie mobili per il controllo della portata deviata;
alveo
canale
• il canale derivatore è dotato di uno sfioratore che limita la portata deviata ad un valore qmax.
Un punto di diramazione è un manufatto artificiale detto traversa.
![Page 20: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/20.jpg)
20
La traversa: rete causale
1
mtq 1
dtq tu
1vtq 1
vtq
1mtq
tu1
dtq
1mtq
1dtq
1vtq
![Page 21: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/21.jpg)
21
La traversa: modello meccanicistico
Traversa non regolata:
Traversa regolata:
1 1 max
1 1 1
min , ,d mt t t
v m dt t t
q u q q
q q q
1 1 max
1 1 1
min ,d mt t
v m dt t t
q q q
q q q
1 1 maxmin , ( ) ,d m DMVt t t tq u q q q
…se è imposto un deflusso minimo vitale:
maxq
1mtq
1dtq
1mtq
1dtq
maxqtu
1
1
0 0 e
( ) 0
dt t
m DMVt t
q u
q q
solo se: DMVtq
![Page 22: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Titolo presentazione - luogo presentazione
Mare Adriatico
Fucino
VILLA VOMANO
PIAGANINI
PROVVIDENZA
CAMPOTOSTO
MONTORIO (M)
SAN GIACOMO (SG)
Distretto irriguo(CBN)
S. LUCIA (SL)
PROVVIDENZA (P)
![Page 23: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Caratteristiche dei serbatoi
4.954950 000Piaganini
5.5851 690 000Provvidenza
975.461.8217 000 000Campotosto
Ts [ore]qmax [m3/sec]Vutile [m3]
max
utiles
VT
q
tempo di svuotamento
3.530380 000V. Vomano
![Page 24: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Piaganini
![Page 25: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Titolo presentazione - luogo presentazione
Mare Adriatico
Fucino
VILLA VOMANO
PIAGANINI
PROVVIDENZA
CAMPOTOSTO
MONTORIO (M)
SAN GIACOMO (SG)
Distretto irriguo(CBN)
S. LUCIA (SL)
PROVVIDENZA (P)
![Page 26: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/26.jpg)
26Mare Adriatico
VILLA VOMANO
PROVVIDENZA
(M)
(P)
(SG)
Distretto irriguo(SL)
PIAGANINI
CAMPOTOSTO
![Page 27: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/27.jpg)
27Mare Adriatico
VILLA VOMANO
PROVVIDENZA
(M)
(P)
(SG)
Distretto irriguo(SL)
PIAGANINI
CAMPOTOSTO
Ppumping
SGpumping
Difetto:
• il ricircolo dell’acqua interessa solo ENEL;
• non è correttamente descrivibile con passo giornaliero.
Difetto:
• il ricircolo dell’acqua interessa solo ENEL;
• non è correttamente descrivibile con passo giornaliero.
![Page 28: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/28.jpg)
28Mare Adriatico
VILLA VOMANO
PROVVIDENZA
(M)
(P)
(SG)
Distretto irriguo(SL)
PIAGANINI
CAMPOTOSTO
Ppumping
SGpumping
Si noti: dobbiamo definire la politica dell’Autorità di Bacino, che è interessata solo all’acqua che serve, oltre ENEL, agli altri utenti. Pertanto le sue decisioni concernono:
• le portate turbinate, che non vengono ripompate a monte
• le portate di afflusso pompate a monte
Si noti: dobbiamo definire la politica dell’Autorità di Bacino, che è interessata solo all’acqua che serve, oltre ENEL, agli altri utenti. Pertanto le sue decisioni concernono:
• le portate turbinate, che non vengono ripompate a monte
• le portate di afflusso pompate a monte
![Page 29: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/29.jpg)
29
P
SG
M
SL
DMV Fucino
DMV Vomano
PIAGANINI
CAMPOTOSTO PROVVIDENZA
VILLA VOMANODistretto irriguo(CBN)
P_pomp
SG+P_pomp
Acquedotto del Ruzzo
DMV Montorio
Schema logico corretto
Vantaggio:
• si definiscono solo le portate minime da svasare e pompare, lasciando ENEL libera di aumentarle in base alle richieste/disponibilità della rete.
• si inserisce una traversa logica a valle di Campotosto per poter utilizzare un modello di serbatoio con una sola uscita.
Vantaggio:
• si definiscono solo le portate minime da svasare e pompare, lasciando ENEL libera di aumentarle in base alle richieste/disponibilità della rete.
• si inserisce una traversa logica a valle di Campotosto per poter utilizzare un modello di serbatoio con una sola uscita.
![Page 30: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Pompaggio :2 SG
MAXu pPr1 2MAXu u p
Vincoli idroelettrici
P
SG
M
SL
DMV2 Fucino
DMV1 Vomano
Distretto irriguo(CBN)
P_pomp
SG+P_pomp
Acquedotto del Ruzzo
DMV Montorio
u2
u1
![Page 31: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Il punto di confluenza
Il modello di un punto di confluenza è una semplice relazione algebrica.
,1 1
1
nv m it t
i
q q
,11
mtq
,21
mtq
,31
mtq
1vtq
Denotando con l’apice i=1,...,n le portate dei canali confluenti, il modello è il seguente
![Page 32: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/32.jpg)
32
P
SG
M
SL
DMV Fucino
DMV Vomano
PIAGANINI
CAMPOTOSTO PROVVIDENZA
VILLA VOMANODistretto irriguo(CBN)
P_pomp
SG+P_pomp
Acquedotto del Ruzzo
DMV Montorio
Schema logico corretto(traverse)
![Page 33: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Leggere
MODSS Cap. 5
![Page 34: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Modello di Nash con serbatoi in serie e tempi di ritardo
x1
x2
xn
u
q
1 11 1
1 1( ) con
1m s T
sT k
2 22 2
1 1( ) con
1m s T
sT k
1 1( ) con
1n nn n
m s TsT k
1 1 1x k x u
2 1 1 2 2x k x k x
1 1n n n n nx k x k x
n nk x
![Page 35: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/35.jpg)
35
1
1
(1 )
n
i isT
Modello di Nash con serbatoi in serie e tempi di ritardo
x1
x2
xn
u
q
se
i
Ritardi distribuiti o concentrati sono dunque equivalenti.
n nk x
( )M s
1se
2se
nse
ise
1
11 sT
2
1
1 sT
11 nsT
![Page 36: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Modello di Nash con serbatoi in parallelo
1u nu2u
u
x1 x2 xnq2 qnq1
1
n
ii
q q
1
0 1
1
i
n
ii
con ,
1e
j j i i
ii
t f T
Tk
1
1
1
1
(1 )
( ) ( ) (1 )
n
jnj
i ni
ii
st
M s m ssT
![Page 37: Altri componenti canali e traverse Andrea Castelletti Politecnico di Milano MCSA 07/08 L13](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022070312/5542eb4f497959361e8beb5e/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Modello di Nash con serbatoi in parallelo
E’ la più generale funzione di trasferimento che conserva la massa, infatti data una funzione f(t) la sua trasformata di Laplace è
Conservazione della massa
La scelta apparente di un modello particolare è in realtà la scelta del modello più generale.
(0) (0)Q U (0) 1M
1
1
1
1
(1 )
( ) ( ) (1 )
n
jnj
i ni
ii
st
M s m ssT
0 0
( ) ( ) e pertanto (0) ( )stF s e f t dt F f t dt
( ) ( ) ( )Q S M S U S