consorzio di bonifica della baraggia biellese e … · relazione geologica relazione geotecnica...
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C O N S O R Z I O D I B O N I F I C A D E L L A B A R A G G I A B I E L L E S E E V E R C E L L E S E
Vercelli
LAVORI DI COMPLETAMENTO DELL’IMPIANTO DI IRRIGAZIONE A PIOGGIA
SOTTESO AL BACINO D’INVASO SUL TORRENTE INGAGNA
Comma 31 - Art.4 - Legge 24.12.2003 n°350 come modificato dall’art. 2 – comma 133 della L. 244/07
e dall’art. 2 – D.L. 78/10
DATA
LUGLIO 2013
AGGIORNAMENTO
ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE:
IL PROGETTISTA
(Dott. Ing. Domenico CASTELLI)
…………………………………
COMPLETAMENTO 11° LOTTO STRALCIO
RELAZIONE TECNICA GENERALE
PROGETTO ESECUTIVO
PRATICA N°10374E
ARCH. N° IB112
MODIFICHE Aggiornamento
AGGIORNAMENTI Data
CONTROLLO OPERATORE CONTROLLO APPROVAZIONE
Firma DC DC DC
I N D I C E
1. PREMESSA ................................................................................................................................................... 1
1.1 LA SITUAZIONE ATTUALE DELLE COLTIVAZIONI ....................................................................................... 1
2. CARATTERISTICHE DELL’IMPIANTO ..................... ........................................................................... 5
2.1 L’ IMPIANTO FISSO DI PLUVIRRIGAZIONE .................................................................................................. 5
2.2 PROGETTAZIONE DELLE OPERE DI RIPARTO .............................................................................................. 6
2.2.1. Serbatoio di ritenuta........................................................................................................................ 9
2.2.2. Condotta principale di adduzione ................................................................................................. 11 2.2.3. Rete primaria di distribuzione a maglie ........................................................................................ 11 2.2.4. Opere di riparto delle acque ......................................................................................................... 18
2.2.5. Irrigatori ....................................................................................................................................... 19
2.2.6. Valvole di controllo ....................................................................................................................... 20
2.2.7. Sistema computerizzato per la gestione della distribuzione della portata irrigua ........................ 21
3. DOTAZIONE IDRICA COLTURALE ........................ ............................................................................ 22
3.1 CONSUMI IDRICI DELLE COLTURE ........................................................................................................... 22 3.2 ASPETTI PEDOLOGICI DEL COMPRENSORIO IRRIGUO ............................................................................... 34
3.2 DETERMINAZIONE DEL FABBISOGNO NETTO DI ACQUA IRRIGUA ............................................................ 35 3.4 DETERMINAZIONE DEI RIPARTI MENSILI DELLE ACQUE .......................................................................... 52
4. TURNI E CORPI D'ACQUA ..................................................................................................................... 54
4.1 GLI IRRIGATORI: PARAMETRI DI CALCOLO E DISPOSIZIONE PLANIMETRICA ............................................ 55
4.1.1 Portata del boccaglio .................................................................................................................... 56
4.1.2. Efficienza e rendimento ................................................................................................................. 57
4.1.3. Il grado di polverizzazione ............................................................................................................ 58
4.1.4. Schema geometrico ....................................................................................................................... 60
4.1.5. Intensità oraria di pioggia ............................................................................................................ 61
4.1.6. Orario e quadro orario ................................................................................................................. 62
5. AUTOMAZIONE DELL'IMPIANTO ......................... ............................................................................. 64
6. MATERIALI IMPIEGATI NELLA COSTRUZIONE DELL'IMPIANTO – OPERE D’ARTE ........ 69
6.1. TUBAZIONI ............................................................................................................................................. 69
6.1.1. Tubazioni in ghisa ......................................................................................................................... 71
6.1.2. Tubazioni in PVC .......................................................................................................................... 72
6.2 IDRANTI ................................................................................................................................................. 73
6.3 IRRIGATORI ............................................................................................................................................ 74
6.4 PEZZI SPECIALI ....................................................................................................................................... 75
6.5 APPARECCHIATURE IDRAULICHE ........................................................................................................... 75 6.5.1. Giunti di smontaggio ..................................................................................................................... 75
6.5.2 Valvole a farfalla ........................................................................................................................... 76
6.5.3 Saracinesche in ghisa sferoidale ................................................................................................... 76
6.5.4 Sfiati automatici in ghisa ............................................................................................................... 77
6.5.5 Idrovalvole .................................................................................................................................... 77
6.5 POZZETTI DI RIDUZIONE DELLA PRESSIONE ............................................................................................ 80
6.6.1 Azione del terreno ......................................................................................................................... 82
6.6.2 Calcolo della lastra di fondo ......................................................................................................... 87
6.6.3 Verifica delle tensioni agenti dovute al cambio di direzione della condotta ................................. 90
1
Relazione Tecnica Generale
1. PREMESSA
Le opere del presente progetto stralcio sono propedeutiche all’irrigazione di
276 ha della regione superiore del comprensorio situata nei territori dei comuni di Cossato,
Mottalciata, Sandigliano, Verrone, Salussola mediante la realizzazione della relativa porzione
rete principale, secondaria e di distribuzione nonché di tutte le indispensabili apparecchiature
idrauliche.
La presente relazione sviluppa tutte le argomentazioni di carattere tecnico che,
derivate dal progetto generale, consentono una completa analisi degli interventi contenuti nel
presente completamento dell’11° lotto stralcio.
Ulteriori notizie di carattere tecnico possono essere desunte dai restanti allegati di progetto ai
quali si rimanda con particolare riferimento a :
� Relazione geologica
� Relazione geotecnica
� Relazione idraulica.
1.1 La situazione attuale delle coltivazioni
L’origine dei terreni oggetto di intervento è molto povera. Si tratta di un comprensorio
di circa 2000 ha storicamente dedicato ad un’agricoltura ed un allevamento di carattere
spontaneo e poco organizzato.
La motivazione della scarsa modernizzazione del settore era da ricercare nell’assenza
di un’irrigazione certa ed efficiente in grado di eliminare le incertezze della produzione della
stagionalità meteorica. Ciò si riduceva in scarsa produzione e disaffezione al settore a causa
dello scarso reddito.
Il nuovo invaso sul t. Ingagna ed il sotteso impianto irriguo hanno, a mano a mano che
i lotti costruttivi andavano completandosi, completamente cambiato lo scenario, invogliando
gli imprenditori agricoli ad un graduale nuovo interesse ad investire.
Negli ultimi 10 anni si è assistito al rifiorire delle aziende agricole con accorpamenti
2
fondiari e razionalizzazioni colturali. L’obbligo di programmare l’attività in funzione di ruote
e turni irrigui ben definiti e soprattutto “certi” ha introdotto un atteggiamento operativo assai
più professionale da parte degli operatori agricoli, per i quali l’obiettivo produttivo è diventato
ora non solamente parte di una cultura tradizionale ma soprattutto una questione di generare
reddito aziendale.
Se si considera il dato relativo al P.L.V. (prodotto lordo vendibile) valutato per il
comprensorio in esame alla data di redazione della prima stesura del progetto generale (1976)
pari a €/ha 2292 (importo rivalutato) e lo si confronta con il dato attuale (proiezione a lotti
computati) esplicitato nella seguente tabella, si coglie la dimensione del miglioramento delle
condizioni agricole/aziendali.
Il Comprensorio in considerazione ha una superficie agricola utilizzata (S.A.U.) di
2690 ha di cui circa il 36% a prato stabile ed il 34% ed il 30% a seminativo con netta
prevalenza del frumento. A tale superficie si deve aggiungere il dato di superficie relativa alle
aree a frutteto di Moncrivello (690 ha) e Cossano (380 ha).
Riparto superficie attuale
Ha
Produzione
% q/ha
Prato stabile 968 36 78
Mais 914 34 61
Cereali 807 30 34
Frutteti 1070 - -
Totale superficie agricola utilizzata
HA %
Utilizzata S.A.U. 3476 100
Aree urbanizzate 770
Tare – boschi 243
SUPERFICIE TOTALE 4489
3
Tab. A – PRODUZIONE LORDA VENDIBILE ATTUALE
PRODOTTI SUP. % PRODUZIONE
REIMPIEGO VENDITA €/q € TOTALE
UNITARIA TOTALE
Mais granella 914 34 140 127.960 38.000 89.960 27.00 2.428.920
Frumento 570 21 45 26.650 - 26.650 26,00 692.900
Orzo, altro 237 9 35 8.295 3.000 5.295 22,00 116.490
Prato stabile 968 36 85 82.280 82.280 - - -
Superficie ripetuta 968 - 350 338.800 160.000 178.800 12,00 2.145.600
S.A.U. 2690 100 - - - - - -
Latte (n. vacche) 1790 - 34 60.881 - 60.881 45,00 2.739.645
Vacche scarto 376 - 5.5 2.068 - 2.068 195,00 403.260
Vitelli ingrasso (1) 1675 - 4.5 7.538 - 7.538 330,00 2.487.540
P.L.V. TOTALE 11.014.355
P.L.V./ha = 4.094,56
(1) In questo dato sono compresi, rapportati in U.C.G. (Unità Capo Grosso), alcuni allevamenti di suini, tacchini, polli ed il presumibile peso degli animali di bassa corte
suinavicunicoli allevati dagli agricoltori per il consumo familiare
4
Tab. A – PRODUZIONE LORDA VENDIBILE ATTUALE
PRODOTTI SUP. % PRODUZIONE
REIMPIEGO VENDITA L./q L. TOTALE
UNITARIA TOTALE
Mais granella 1327 34 61 80.947 38.000 42.947 35.600 1.528.913
Frumento 976 25 34 33.184 - 33.184 42.000 1.393.728
Orzo 196 5 30 5.880 3.000 2.880 40.000 115.200
Prato stabile 1405 36 78 109.950 105.590 - - -
Superficie ripetuta 456 - 350 159.600 159.600 - - -
S.A.U. 3904 100 - - - - - -
Latte (n. vacche) 1790 - 34 60.881 - 60.881 60.000 3.652.860
Vacche scarto 376 - 5.5 2.068 - 2.068 260.000 537.680
Vitelli ingrasso (1) 1675 - 4.5 7.538 - 7.538 650.000 4.899.700
P.L.V. TOTALE 12.128.081
P.L.V./ha = 3.106.571
(1) In questo dato sono compresi, rapportati in U.C.G. (Unità Capo Grosso), alcuni allevamenti di suini, tacchini, polli ed il presumibile peso degli animali di bassa corte
suinavicunicoli allevati dagli agricoltori per il consumo familiare
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2. CARATTERISTICHE DELL’IMPIANTO
2.1 L’impianto fisso di pluvirrigazione
Il comprensorio irriguo in oggetto si presenta frazionato in molteplici proprietà le cui
dimensioni sono estremamente variabili ma che nel complesso riguardano appezzamenti di
medio-bassa entità.
Anche la tipologia colturale è molto frazionata e legata alle esigenze del singolo
proprietario più che alle leggi del mercato agricolo moderno.
Il tessuto agricolo non è quindi raffrontabile alle moderne aziende agricole, sia per
estensione sia per disponibilità di mezzi e investimenti nonché per possibilità di competere ai
livelli di mercato attuali.
La scarsa disponibilità di risorse idriche ne frena ulteriormente lo sviluppo e solo con
l'ausilio di opere idonee, quali ad esempio quelle collegate sul torrente Ingagna, si può
pensare ad un miglioramento dell'attuale livello rurale.
La scelta di un impianto fisso di irrigazione è quindi subordinata ovviamente al tipo di
realtà agricola quotidiana intesa come tipo di insediamento, al tipo di dimensione della maglia
aziendale, al tipo di irrigazione.
Non solo: la possibilità di una piena automazione dell'impianto riduce ai minimi
termini i costi di esercizio che nella realtà in cui si opera costituiscono una barriera
insormontabile.
La scelta dell'impianto fisso, automatizzato in maniera opportuna con i sistemi in
seguito descritti, consente di affrontare solamente i costi di impianto che costituiscono quindi
l'unica voce nel piano degli ammortamenti.
La possibilità di una piena automazione abbinata alla disponibilità idrica offerta
dall'invaso sul torrente Ingagna azzera i costi energetici (propri di un impianto mobile) ma
soprattutto consente il vantaggio di un'irrigazione a tempo pieno durante le 24 ore giornaliere
qualora ritenuto necessario.
L'impianto fisso si presta inoltre ad adattarsi alla morfologia del suolo ove opera,
consentendo la presenza di dislivelli notevoli e di ostacoli costituiti da strade, fossi, canali,
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costruzioni.
La gestione dell'impianto fisso ad automazione completa consente di ridurre gli
sprechi di acqua, di regolarizzare la richiesta di portata, di pianificare concretamente lo
sviluppo agricolo della zona servita.
2.2 Progettazione delle opere di riparto
La condotta principale di derivazione dallo sbarramento sul torrente Ingagna è
costituita da una tubazione in acciaio DN 1600 mm che raggiunge il comprensorio irriguo in
località Cascina "La Chiave" nel territorio del comune di Snadigliano, all’interno di un
manufatto appositamente dedicato.
Detta opera costituisce il punto di partenza della progettazione della rete di riparto,
essendo il punto fisso per eccellenza della medesima.
Tale condotta è destinata a derivare 3000 l/sec, portata destinata a sopperire ai
fabbisogni irrigui delle colture nonché, in parte, all’alimentazione della centrale idroelettrica
Ingagna 2 nei periodi di scarso sfruttamento a scopo irriguo. In particolare la portata
necessaria alla produzione idroelettrica risulta di 1500 l/s.
Le nuove diramazioni verso Cossano e Moncrivello richiedono rispettivamente 70 l/s e
220 l/s. In ultima analisi l’apporto per il soccorso irriguo al Nuovo Canale della Baraggia
necessiterà di una portata massima di 1000 l/s, rilasciabile in alternanza al servizio irriguo
corrente per il comprensorio.
Come accennato in precedenza, il territorio relativo al comprensorio irriguo è molto
esteso e presenta differenze a livello di quote delle aree servite dall'impianto.
Ostacoli di varia natura sono poi presenti in quantità e tipologia differenti e
caratterizzano le varie aree di operatività.
La progettazione delle opere di riparto è stata quindi eseguita in funzione delle
caratteristiche agricole ma anche morfologiche del territorio, non potendo ovviamente
prescindere dalla realtà delle urbanizzazioni e delle infrastrutture sul territorio, vincolanti
nella scelta delle dimensioni delle maglie, dei tracciati e della disposizione delle linee
7
terminali di irrigazione.
La scelta di una rete a maglie chiuse è funzione dell'ottimizzazione dei diametri
utilizzati volta alla riduzione dei costi delle tubazioni in relazione alle perdite di carico
riscontrate nelle medesime.
La rete a maglie consente infatti di richiamare la portata necessaria da tutte le
tubazioni facenti parte della rete di distribuzione, in misura maggiore dai tronchi prossimi ai
nodi ove il prelievo viene eseguito e a scemare nei tronchi più distanti che quindi collaborano
ma in misura inferiore.
La portata necessaria è pertanto ottenuta con l'ausilio di tutte le tubazioni che sono
costantemente attive e per questo motivo le perdite di carico sono ridotte come del resto è
possibile la riduzione dei diametri.
Alcune aree del comprensorio irriguo sono comunque servite da una tubazione
ramificata che consente di economizzare sul costo della tubazione, vista la distanza
rimarchevole dal baricentro del comprensorio delle aree in questione ubicate nei comuni di
Cossano Canadese, Moncrivello, Massazza, Villanova Biellese, Mottalciata e Vigliano
Biellese.
Come detto, la dimensione delle maglie primarie è funzione della morfologia del
territorio e della presenza di ostacoli.
Inoltre si deve considerare che le dimensioni non eccessive delle maglie consentono
una collaborazione maggiore delle tubazioni più prossime ai nodi di prelievo a sostegno delle
pressioni di esercizio e delle portate convogliate specialmente in quelle aree ove la pressione
naturale disponibile non è elevata.
Nel comprensorio irriguo si distinguono infatti due zone particolari, caratterizzate da
quote superiori a quella terminale della condotta adduttrice.
Esse sono ubicate lungo il confine nord-est e procedendo verso nord-ovest lungo l'asse
ideale formato dalla congiungente i comuni di Borriana, Sandigliano e Candelo.
La quota di arrivo della condotta primaria è infatti a circa 297.48 m. s.l.m. mentre la
quota dei nodi in queste zone del comprensorio è mediamente 308.0 m s.l.m..
In ogni caso, la particolare conformazione della struttura a maglie e lo studio dei
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diametri delle tubazioni principali abbinato al particolare tipo di struttura di distribuzione
sulle aree irrigue della portata consentono, come vedremo, di superare questi ostacoli
morfologici senza che venga ad essere carente l'irrigazione delle aree sopramenzionate.
I livelli idrici nell'invaso consentono, inoltre, un buon margine di sicurezza di
funzionamento anche nella condizione più sfavorevole di quota, a testimonianza della
razionalità con cui l'intera progettazione è stata eseguita.
L'organizzazione a maglie della rete di riparto, ubicata in posizione baricentrica
rispetto ai confini del comprensorio irriguo, la scelta di un tipo di impianto quale quello fisso
di pluvirrigazione, la disposizione utilizzata per la distribuzione finale della portata da parte
degli irrigatori, consentono di coprire in maniera omogenea tutte le aree irrigabili evitando
sprechi di acqua, di tempo e di denaro.
Occorre ricordare la notevole importanza che rivestono le aree soggette a vincolo
urbanistico e l'importanza paritetica che esse esercitano in fase di progettazione della rete
principale di distribuzione e di riparto della portata irrigua in quanto influenzano direttamente
percorsi e dimensioni delle maglie primarie.
Nel progetto originario si è tenuto conto sia della attuale consistenza del patrimonio
urbanistico degli abitati interni al comprensorio irriguo, sia di quelle aree di sviluppo che i
singoli strumenti regolatori comunali vigenti prevedono, escludendole quindi dalle superfici
per le quali si prevede l'irrigazione
Pertanto la disposizione attuale è frutto del compromesso tra la ricerca
dell'ottimizzazione della maggiore economicità della struttura e dell'azione vincolante che il
territorio, in alcune zone già abbondantemente urbanizzato a sviluppo sia residenziale che
industriale e commerciale, esercita o eserciterà secondo le previsioni dei diversi P.R.G.C..
Aree particolarmente significative a questo riguardo sono quelle nel comune di
Verrone, a ridosso della S.S. Vercelli-Biella, che ad est della bretella Biella-Salussola
vincolata dalla presenza dello stabilimento Lancia.
Altre aree analoghe sono quelle relative al comune di Vergnasco e all'aeroporto civile
di Cerrione, nel cuore del comprensorio irriguo nonché le aree dislocate lungo il tracciato che
conduce a Moncrivello e Cossano.
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Dopo aver illustrato quella che è la oggettiva situazione morfologia, la fase successiva
riguarda la modellazione vera e propria delle strutture di distribuzione della portata irrigua.
Provvederemo infatti a fornire la descrizione dettagliata dei singoli componenti la rete
di distribuzione, definire la modellazione del singolo componente, precisarne le modalità di
funzionamento e l'influenza sulle scelte progettuali.
La rete di distribuzione nel suo complesso è articolata nelle seguenti sottostrutture:
1 - serbatoio di ritenuta
2 - condotta principale di adduzione
3 - rete primaria di distribuzione a maglie
4 - opere di riparto delle acque
5 - irrigatori
6 - valvole di controllo
7 - sistema computerizzato per la gestione della distribuzione della portata irrigua.
Segue quindi l'analisi e la modellizzazione dei singoli componenti la struttura di
riparto.
2.2.1. Serbatoio di ritenuta
L'invaso sul torrente Ingagna ha il compito rimarchevole di provvedere alla
soddisfazione di bisogni oggettivi: senza tale struttura, ingente sarebbe stato il danno
provocato alla collettività. Tale struttura è stata ultimata nell'anno. Lo sbarramento è in grado
di accumulare un invaso pari a 6.720.000 mc destinati alla risoluzione dei fabbisogni
idropotabili per l'area di competenza cui esso è preposto (attualmente determinati in 157
l/sec), nonché alla derivazione della portata irrigua che consenta di bonificare e rendere
produttiva e competitiva l'area di pertinenza del comprensorio irriguo in oggetto.
Ulteriore vantaggio offerto dall'invaso è la possibilità di produrre energia idroelettrica
tramite due centrali di produzione dedicate allo scopo.
Al fine della modellizzazione del comportamento dell'invaso e della sua influenza sul
funzionamento della rete di distribuzione sono stati studiati gli afflussi e i deflussi nel periodo
normale di quaranta anni dal 1921 al 1960 sfruttando i dati disponibili presso gli Uffici
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Idrografici.
Per un completo esame dei bilanci idrografici che hanno regolato il dimensionamento
dell'invaso si rimanda alla Relazione idrologica ed idraulica che ha accompagnato la
redazione del progetto esecutivo dello sbarramento di ritenuta sul torrente Ingagna approvato
con voto n. 192 in data 19 e 29 luglio 1978 in data della IV Sezione del Consiglio Superiore
dei Lavori Pubblici.
La portata derivabile ai fini dell'irrigazione del comprensorio è stimata pari a 3000
litri/secondo e in piena armonia con gli studi eseguiti su un campo sperimentale del comune
di Vigellio e utilizzato per determinare il comportamento del terreno tipico delle aree irrigue,
in relazione al tipo colturale e alle modalità di irrigazione.
Dall'analisi eseguita sul campo sperimentale si può evincere che sussiste il pieno
accordo fra il tipo di irrigazione suggerito, i fabbisogni colturali e i terreni irrigui.
Facendo seguito a quanto ora affermato, è stato preso in considerazione il livello
medio derivante dalle ipotesi gestionali del serbatoio di ritenuta, cui è associata la quota
media di 375,00 m s.l.m.
Essendo l'impianto di pluvirrigazione privo del sostentamento fornito da pompe che
contribuiscano a mantenere costante il carico desiderato, è ovviamente il livello idrico nel
serbatoio che può influenzare il funzionamento della rete di distribuzione.
Ipotizzando pertanto la situazione più rappresentativa circa l’andamento nell’anno
medio delle quote d’invaso, si è supposto di considerare il livello nel serbatoio alla quota
assoluta (sopra riportata), onde considerare anche il verificarsi di eventi siccitosi che possano
minimizzare gli afflussi al serbatoio.
Conseguentemente il livello considerato e il dimensionamento della rete irrigua che ne
consegue definiscono le condizioni più probabili di funzionamento della medesima.
Il serbatoio è stato quindi schematizzato nel modello matematico come un nodo a
quota fissa, avente cioè carico prefissato e, in tal caso, costante nel tempo.
La quota di questo particolare nodo è quindi quella di 375,00 m s.l.m. corrispondente
alla quota media tra le diverse bocche di derivazione caratterizzanti la torre di presa dello
sbarramento artificiale.
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2.2.2. Condotta principale di adduzione
Dal serbatoio alla rete a maglie il collegamento è assicurato da una condotta in acciaio
avente diametro nominale pari a 1600 mm.
Anche in questo caso il dimensionamento della tubazione, verificato tramite diverse
ipotesi di carico, relazione tra diametri, costi di posa in opera e scavo tramite analisi e
simulazione con modello numerico, è senza dubbio corretto grazie all'ottimizzazione costo del
manufatto-perdite di carico.
La condotta di collegamento ha sviluppo longitudinale pari a 6946.50 m ed è stata
ultimata mediante la realizzazione di 4 lotti stralcio conclusi nell'anno 1992.
Il punto di arrivo della tubazione è in località Cascina "La Chiave" in posizione
ottimale rispetto alle aree da servire in quanto consente il trasferimento della portata alle zone
più sfavorevoli da servire con condotte di lunghezza limitata, essendo queste ubicate lungo la
medesima direttrice nord-est, nord-ovest che comprende anche il punto di consegna alla rete
principale.
In questo modo si crea una "dorsale" di tubazioni maggiorate lungo l'asse di cui sopra
in modo tale da ridurre le perdite di carico e servire senza penalizzazioni ulteriori le zone in
oggetto, vincolate dalla quota elevata del terreno.
Così operando si è resa possibile l'irrigazione di aree che altrimenti sarebbe stato
pressoché impossibile raggiungere, senza spese per l'energia necessaria al pompaggio della
portata irrigua.
La quota del piano scorrevole al nodo in località “La Chiave” in comune di
Sandigliano, nodo di consegna della portata alla rete di distribuzione, è pari a 297.48 s.l.m..
La modellazione della condotta è consistita nello specificare al modello matematico le
caratteristiche geometriche e idrauliche della tubazione vincolandone direttamente le perdite
di carico alla quota idrica del serbatoio.
2.2.3. Rete primaria di distribuzione a maglie
La rete primaria di distribuzione progettata ha lo scopo principale di creare zone
omogenee per caratteristiche idrauliche e morfologiche del terreno ove distribuire la portata
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vettoriata dall'invaso tramite la condotta principale di adduzione.
La rete a maglie primarie consente il vantaggio indiscutibile di una razionalizzazione
della ripartizione della portata irrigua che viene consegnata in ogni parcella del comprensorio
tramite l'impianto fisso di pluvirrigazione, la collaborazione totale di ciascuna tubazione
all'esercizio dell'irrigazione che si traduce direttamente nel contenimento dei costi dei
materiali utilizzati.
La struttura a maglie primarie permette una notevole flessibilità operativa,
consentendo di adattarsi pienamente ai vincoli presenti sul territorio nel rispetto della
completa efficienza dell'irrigazione.
Il primo passo nella progettazione esecutiva del sistema primario di distribuzione è
stato l'individuazione delle aree irrigabili all'interno del comprensorio, escludendo da queste
le aree soggette a vincolo urbanistico, terreni edificabili inseriti nei piani di sviluppo, aree
edificate), le aree non coltivabili quali quelle a ridosso dei corsi d'acqua principali, i fossi, i
canali e, per finire, le strade.
La dimensione delle maglie è condizionata da diversi aspetti progettuali.
Notevole importanza rivestono la morfologia del territorio e quindi gli ostacoli di varia
natura, ma anche le agevolazioni che possono essere consentite dalla presenza di strade e piste
sterrate.
Le condizioni medie di carico idraulico disponibile influiscono sulla dimensione
dell'area compresa all'interno delle maglie primarie e quindi sull'estensione dei singoli lati.
I diametri stessi sono fatti variare anche in funzione del carico che è disponibile al
nodo, relazionato ovviamente alla quota media del terreno in quella zona.
Ulteriore controllo è stato eseguito valutando le velocità all’interno delle tubazioni
affinché non fosse pregiudicata la durata dei rivestimenti delle condotte e il funzionamento
delle apparecchiature idrauliche.
Nel caso in questione possono essere individuate diverse aree, ognuna caratterizzata da
un’operatività ben definita e legata alle variabili sino ad ora enunciate.
Le aree a nord-ovest del comprensorio, nel territorio del comune di Borriana, sono
caratterizzate dalla presenza dei terrazzi alluvionali dei torrenti Elvo e Oremo e presentano
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pertanto quote più elevate rispetto alle zone immediatamente adiacenti.
Analogamente per le aree sul lato a nord-est, sede del paleoalveo del torrente Cervo,
sussiste analogo problema.
Per ovviare a questi inconvenienti, sempre operando a favore di sicurezza, le
simulazioni condotte con il modello matematico hanno portata all'impiego di tubazioni aventi
diametro superiore a quello mediamente utilizzato per queste aree del comprensorio.
La collaborazione fra le maglie primarie nel circuito idraulico ha comunque consentito
di mantenere tubazioni con diametri accettabili dal punto di vista dei costi e della difficoltà
della posa in opera.
In questo modo è stato possibile ridurre il diametro delle tubazioni spostandosi verso
zone a quote medie inferiori rispetto al punto terminale della condotta primaria di adduzione.
Muovendosi dal confine nord del comprensorio (Borriana, Sandigliano, Verrone,
Candelo e Vigliano Biellese) verso il confine sud (Massazza e Salussola) il carico disponibile
naturalmente è in graduale aumento e consente di economizzare sulla spesa di impianto per
ciò che concerne le tubazioni.
Queste aree sono infatti caratterizzate da maglie primarie aventi tubazioni con
diametro nominale di 600-700 mm contro i 700-900 mm tipici delle aree prossime al punto di
consegna in località “La Chiave”.
Ciononostante vi sono alcuni tronchi a diametro superiore ma si tratta di casi
particolari in cui si è riscontrata la convergenza di più portate da altre tubazioni.
Infatti vi sono nodi (e tubazioni) che costituiscono punti di raccolta preferenziale a
seconda del nodo in cui si preleva la portata e il quantitativo di portata emunta.
Il modello matematico ha comunque permesso di evidenziare questi particolari
fenomeni e localizzarli con esattezza consentendo un intervento mirato per la risoluzione
degli inconvenienti senza operare in maniera del tutto generica e arbitraria.
Tutto ciò si riflette positivamente, oltre che sul contenimento dei costi, sul
funzionamento idraulicamente corretto della rete di distribuzione.
E' importante in questo ambito definire le caratteristiche del materiale costituente le
tubazioni della rete principale, ovvero la ghisa sferoidale.
14
A fronte di un maggiore costo iniziale per l’acquisto della fornitura, la tubazione in
ghisa consente di disporre di una maggiore affidabilità dettata dalla vasta pratica e dalle
innumerevoli applicazioni nel campo dell’acquedottistica, comunque nel trasporto di fluidi in
pressione.
Oltre a ciò occorre considerare alcuni aspetti fondamentali che hanno avvallato la
nuova scelta progettuale:
• La disponibilità di giunti particolari in occasione della posa in opera di pezzi speciali
(curve, riduzioni) o di valvolame con vocazione all’eliminazione dei problemi di
sfilamento e di trafilamento attraverso le giunzioni.
In tale ambito la caratteristica delle giunzioni anche fra le singole tubazioni appare
estremamente efficace.
La guarnizione disposta entro il bicchiere consente all’atto della posa in opera di non
intervenire sulla guarnizione e quindi di ridurre sensibilmente l’errore dovuto all’azione
dell’operatore che invece può manifestarsi con tubazioni aventi o – ring di tenuta la cui
aderenza è offerta con tesatura manuale della guarnizione.
Nel caso delle tubazioni in ghisa risulta pertanto automaticamente assicurata la tenuta
idraulica in occasione dell’innesto entro il bicchiere da parte della canna della condotta da
giuntare.
• In occasione della posa in opera delle tubazioni risulta possibile il non perfetto
allineamento tra i vari componenti.
Ciò può essere causa di assestamenti in corrispondenza delle giunzioni fra le tubazioni,
dando luogo a successivi fenomeni di trafilamento che, a pressioni elevate, causano le
perforazioni della tubazione e la fuoriuscita di quantitativi consistenti di portata con
sospensione della fornitura e ripercussioni negative in termini di eventuale
danneggiamento del raccolto.
La guarnizione tra le tubazioni, in rapporto alla posizione assunta alla giunzione canna –
bicchiere, consente una escursione plano – altimetrica tale da assorbire gli effetti indotti
dall’assestamento delle tubazioni.
• In corrispondenza delle curve è inoltre possibile fare ricorso alle giunzioni tipo “Express”
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ove la compressione della guarnizione è ottenuta attraverso la pressione di una
controflangia fissata con bulloni.
Noto che la pressione sulla superficie curva può raggiungere valori considerevoli in
rapporto al raggio di curvatura, risultano tali pezzi speciali essere soggetti a notevoli
spinte che ne promuoverebbero lo sfilamento.
L’inconveniente risulta quindi eliminabile, valutata la necessità, ricorrendo a tale
giunzione qualora l’azione di spinta giungesse a valori eccessivi.
• Le molteplici richieste di estensione del servizio cui la rete irrigua è stata fatta oggetto nel
corso della sua vita di cantiere e le costanti necessità puntuali legate a imprevedibili
richieste da parte dell’utenza finale sfocianti in variazioni anche minime del percorso
richiedono l’utilizzo di elementi, quali pezzi specili in prima analisi, che siano facilmente
innestabili lungo le tubazioni e forniscano le stesse garanzie prestazionali di queste ultime
evitando il ricorso a materiali di differente natura.
Il valvolame stesso è quindi soggetto a condizioni di posa, e di funzionamento,
semplificate nel caso di impiego di un’unica tipologia di materiale.
Ciò si ripercuote positivamente sulla condotta del cantiere la quale non presta il fianco a
tempi morti e lavorazioni complesse.
Stante le considerazioni tecniche esposte, le tubazioni in ghisa permetteranno di
usufruire dei seguenti vantaggi:
• prezzo di acquisto maggiormente stabile;
• maggiore integrazione con il valvolame e i pezzi speciali;
• maggiore garanzia di tenuta allo sfilamento e al trafilamento;
• maggiore versatilità per ciò che concerne le condizioni di posa, garantendo ampi margini
di adattabilità agli assestamenti;
• rapidità di approvvigionamento e reperibilità del materiale;
• velocità di posa;
• indubbia qualità del materiale.
Si ritiene infine che il maggior costo iniziale possa venire ampiamente recuperato nel
16
corso della vita dell’impianto.
Per tale motivo si è preferito escludere l’adozione di tubazioni in acciaio cui è
necessario asservire un impianto di protezione catodica che, nella fattispecie, avrebbe assunto
dimensioni e rilevanza spropositate stante le caratteristiche dell’impianto.
Per eseguire la simulazione di funzionamento della rete di riparto sono stati individuati
tutti i nodi, le tubazioni e le maglie primarie della rete (vedasi relazione idraulica).
I dati, per tubazione, sono costituiti, come ampliamente evidenziato nella Relazione
idraulica dalle seguenti informazioni:
- numero identificativo dei nodi posti alle estremità della tubazione
- sviluppo della tubazione
- diametro interno della tubazione (diametro commerciale)
- rugosità (ε)
- eventuale sistema di pompaggio in linea (nel nostro caso non è mai presente)
- coefficiente relativo alle perdite di carico localizzate, calcolato in funzione delle riduzioni o
allargamenti di sezione, delle derivazioni, delle curvature.
- quota dell'eventuale nodo fisso
- numero d'ordine della tubazione
Nella individuazione delle aree di competenza, come accennato, si è fatto riferimento
alla struttura di riparto finale della portata irrigua rappresentata da batterie di irrigatori
innestati su ali terminali a loro volta facenti capo ad un'ala principale che si diparte dalla
tubazione principale.
In funzione delle caratteristiche medie degli irrigatori, della loro disposizione in
batteria e della portata disponibile si sono definite le aree standard di irrigazione.
Analizzeremo comunque in seguito la struttura delle opere di riparto specificandone
nel dettaglio caratteristiche geometriche e di funzionamento.
La definizione della gestione dei turni irrigui è successiva alla individuazione delle
aree di competenza e delle aree pertinenti a ciascun turno irriguo
Il comprensorio irriguo è stato quindi suddiviso in superfici, irrigate nel medesimo
turno, e formate dalla sommatoria delle aree di competenza dei nodi di ogni maglia primaria.
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Negli allegati alla relazione idraulica è visibile la suddivisione del comprensorio in
gruppi di aree irrigate per turno e per aree di competenza dei nodi.
Il tempo di stazionamento degli irrigatori, corrispondente alla durata in ore del turno,
si ottiene dai dati caratteristici degli irrigatori "tipo" considerati definito che l'intensità di
pioggia è pari al rapporto tra la portata oraria erogata da un irrigatore e la superficie utile ad
esso relativa:
i = ⋅ q
A 1000 =
mm
orau
Facendo riferimento al corpo d'acqua, mediamente stimato in 400 mc/ha cui corrisponde
un'altezza d'acqua fittizia di 40 mm il tempo di stazionamento per singolo irrigatore risulta
pari a:
T = 40
i = ore
La ruota risulta quindi valutata in un periodo variabile da 8 a 12 giorni, in funzione
della portata e dell’andamento climatico.
Nota a parte merita la realizzazione della tubazione preferenziale in acciaio destinata
all'alimentazione della centrale idroelettrica.
A partire dal nodo di consegna, in località “La Chiave” in comune di Sandigliano, alla
rete di distribuzione della portata irrigua, questa dorsale costituisce il prosieguo della condotta
di adduzione proveniente dall'invaso.
In virtù dei carichi applicati e per il contenimento del colpo d'ariete che può derivare
dalle manovre di apertura e chiusura in centrale, si è preferito utilizzare una tubazione in
acciaio, a diametro costante pari a 900 mm per derivare una portata massima pari a 1900 l/sec.
Una serie di valvole a farfalla, comandate da attuatori può isolare il sistema di
alimentazione alla centrale dalla restante rete di tubazioni.
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2.2.4. Opere di riparto delle acque
Determinata la suddivisione del comprensorio irriguo in aree di competenza
appannaggio dei singoli nodi, si è provveduto alla organizzazione delle opere di riparto delle
acque.
Tale rete è costituita da tubazioni di derivazione dalle maglie principali della portata
necessaria all'alimentazione delle batterie degli irrigatori.
L'irrigatore di riferimento è quello tipo, con le caratteristiche enunciate nel precedente
paragrafo.
La disposizione degli irrigatori sul territorio avviene mediante collocazione detta "a
triangolo".
La struttura complessiva è assimilabile allo schema "a pettine", largamente diffuso
nella maggior parte degli impianti di pluvirrigazione.
L'ala principale che si diparte dalle tubazioni della maglia primaria costituisce un nodo
dal quale avviene in pratica il prelievo della portata per alimentare gli irrigatori.
Gli irrigatori sono a loro volta innestati lungo ali terminali che si staccano dall'ala
primaria.
La struttura tipo di distribuzione è costituita da un'ala principale, da ali terminali
portanti ciascuna un numero di irrigatori variabile in funzione della pressione di esercizio.
Ciascuna ala principale prevede, in testa, l'installazione di una idrovalvola comandata
a radiofrequenza per i movimenti di apertura-chiusura in modo da interrompere, al termine del
turno irriguo, la erogazione di portata.
La realizzazione della struttura tipo di distribuzione è ovviamente subordinata alla
possibilità pratica di intervento sul territorio.
Sono previste comunque variazioni geometriche della struttura in modo da potersi
adattare alla conformazione del terreno e superare gli ostacoli realizzando una completa
distribuzione della portata irrigua sulle aree colturali.
Le dimensioni standard, definite dalla tipologia di irrigatore in uso, sono comunque in
funzione della pressione disponibile e, qualora consentito dal carico al nodo, esse possono
venire estese rendendo possibile servire aree superiori a quella minima precedentemente
individuata in 10 ettari circa.
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Al fine di ottimizzare l'ubicazione dei punti di prelievo, la presenza di idrovalvole e
dei relativi pozzetti, i nodi effettivi sono stati raccolti e posizionati, ove possibile, adiacenti, in
modo da irrigare superfici equivalenti di territorio multiplo dell'area elementare servita da una
batteria singola di irrigatori.
L'ala primaria e principale è costituita da una tubazione in ghisa mentre le ali terminali
sono comunque realizzate in PVC.
2.2.5. Irrigatori
L'irrigatore cui si è fatto riferimento per la progettazione esecutiva è del tipo a lunga
gittata, disponibile sia per funzionamento a settore che circolare.
La regolazione della gittata al fine di mantenere una disposizione sul suolo costante al
variare delle pressioni di esercizio avviene con sostituzione del boccaglio, consentendo una
ridotta variazione della portata necessaria al funzionamento.
I dati relativi alla disposizione sul terreno sono espressi in funzione del valore della
gittata, la quale è stata opportunamente ridotta in considerazione del rendimento dell'irrigatore
e in seguito all'analisi della presenza di vento nelle zone soggette alla pluvirrigazione.
Il vento infatti può essere considerato come il fattore più limitativo per questo tipo di
irrigazione.
Non essendo comunque l'area del comprensorio soggetta all'azione dei venti se non in
casi del tutto particolari (temporali) in cui l'irrigazione diviene superflua, si è considerato un
fattore correttivo per la gittata riducendola di un ulteriore 8% (come consigliato da tabelle
sperimentali appositamente redatte) in aggiunta alla quota percentuale di riduzione della
gittata legata al rendimento dell'irrigatore.
L’irrigatore a lunga gittata è montato su di un’asta portairrigatore in acciaio, dotata di
innesto del tipo a baionetta per permettere l’aggancio sull’idrante telescopico montato sulla
condotta in PVC. L’asta portairrigatore è dotata inoltre di un rubinetto a sfera per permettere
la chiusura del singolo irrigatore in caso di manutenzione durante il ciclo irriguo o
semplicemente per escludere l’irrigatore stesso dal turno irriguo, in base alle esigenze
espresse dal proprietario terriero.
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L’asta portairrigatore viene montata con il suo attacco a baionetta sull’idrante
telescopico posto lungo la condotta in PVC.
L’idrante telescopico è un elemento in acciaio zincato con innesti a bicchiere calibrati
per accogliere la guarnizione standard delle condotte in PVC, permettendo così una posa
ottimale lungo la linea di distribuzione.
Nella sua posizione di riposo e quindi durante la stagione irrigua, quando le aste
portairrigatori vengono smontate, l’idrante si trova al di sotto del piano campagna, ad una
profondità minima di 60 cm e massima di 78 cm in modo da non essere urtato durante le
comuni lavorazioni del terreno. Sulla sommità telescopica viene montato un tappo con ogiva
forata, utile per permettere una fuoriuscita d’acqua tale da ammorbidire il terreno e consentire
la risalita in superficie della parte telescopica. L’idrante è protetto da un apposito blocco di
ancoraggio, avente la funzione di smorzare le vibrazioni generate dal funzionamento
dell’irrigatore.
Per effetto della pressione, all’atto dell’avviamento della stagione irrigua, la parte
telescopica si estende, permettendo all’idrante di raggiungere il piano campagna.
Sulla sommità viene montata l’asta portairrigatore con innesto a baionetta, assicurata
ulteriormente all’idrante per mezzo di una rondella di sicurezza.
2.2.6. Valvole di controllo
Sono essenzialmente costituite da idrovalvole riduttrici di pressione a doppia camera e
dotate di un pistone idraulico all’interno in luogo della vecchia tipologia a membrana che
assicura una stabilità maggiore di funzionalità alle variazioni delle condizioni idrauliche.
Infatti, la notevole variabilità della portata erogata, le variabili condizioni di pressione
d’esercizio della rete primaria, la presenza di alcuni transitori di moto vario nella rete indotti
dalla centrale idroelettrica Ingagna 2, erano causa di brevi momenti di cavitazione a valle
della membrana che, nel tempo, ne compromettevano la resistenza al loro collasso.
Le idrovalvole sono disposte a monte della struttura di riparto (come visto in
precedenza) e governano la apertura-chiusura delle ali principali e quindi il passaggio di
portata dalle maglie del circuito primario agli irrigatori.
21
Ogni ala principale è dotata di una idrovalvola.
Il comando agisce su un solenoide che impone lo scarico dell'acqua all'idrovalvola.
L'azione meccanica si esplica quindi grazie all'acqua in pressione e l'energia elettrica
serve per il comando del solenoide.
Il comando è quindi trasmesso alle singole valvole in sequenza, secondo lo schema
gestionale consigliato.
2.2.7. Sistema computerizzato per la gestione della distribuzione della portata irrigua
Individuato lo schema gestionale per la rete di distribuzione della portata irrigua inteso
come suddivisione del territorio in aree omogenee irrigate nello spazio di tempo competente
ad un turno irriguo, la rotazione della portata e la sua distribuzione ai vari settori colturali
secondo lo schema proposto avviene tramite l'invio di segnali alle idrovalvole che comandano
la distribuzione capillare a ciascun appezzamento.
L'attivazione delle idrovalvole consente il transito della portata lungo l'ala principale e
l'innesco del funzionamento degli irrigatori competenti per zona.
Ovviamente, il segnale di chiusura trasmesso alle idrovalvole che devono far cessare
l'irrigazione dei settori già irrigati può avvenire in contemporanea eliminando qualsiasi
perdita di tempo e ottimizzando la gestione dell'orario giornaliero di funzionamento.
L'automatizzazione consente di programmare la ruota delle aree così come da
progetto.
Ogni valvola risulta codificata tramite un numero preimpostato che consente di
eseguire le manovre di apertura-chiusura con ottima precisione.
Il sistema può essere dotato di risposta per cui è possibile conoscere in tempo reale
l'esito dell'operazione comandata.
Un computer, collegato via GSM con le singole idrovalvole, sovrintende all'intera
esecuzione delle manovre, la cui attivazione o meno è specificata in opportuni programmi di
gestione redatti su misura per applicare il modello gestionale desiderato.
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3. DOTAZIONE IDRICA COLTURALE
3.1 Consumi idrici delle colture
Uno degli elementi principali per il calcolo di un impianto a pioggia, come del resto
per qualsiasi sistema irriguo, è la precisazione della quantità di acqua da imporre al terreno
durante il turno irriguo, è la precisazione della quantità di acqua da imporre al terreno durante
il turno irriguo, allo scopo di regolare l'apporto idrico al terreno evitando le deficienze di
precipitazioni naturali.
Tale determinazione è stata effettuata tenendo conto di molteplici fattori, tra cui la
natura e stratificazione del terreno, il tipo di coltura, le epoche dei maggiori fabbisogni irrigui,
il sistema e lo scopo dell'irrigazione.
I fenomeni essenziali per la vita delle piante sono:
- la respirazione
- la traspirazione
- la nutrizione
fenomeni tutti che consistono in uno scambio tra le piante e l'ambiente esterno (atmosfera e
terreno) e che hanno bisogno per prodursi di luce, calore ed umidità.
La prima forma di scambio con l'atmosfera è la respirazione con la quale la pianta
assorbe ossigeno e restituisce anidride carbonica. Tale fenomeno è occultato dal fenomeno
inverso assai più importante e caratteristico indicato col nome di fot-sintesi clorofilliana.
Sotto l'azione di una sostanza verde contenuta nelle parti aeree della pianta, la
clorofilla, e della luce, la pianta assorbe l'anidride carbonica e restituisce ossigeno.
Questo fenomeno è la principale fonte di approvvigionamento di carbonio da parte
della pianta.
Con la traspirazione la pianta evapora l'acqua da tutta la sua superficie a contatto con
l'atmosfera.
Il processo di traspirazione si compie attraverso gli organi aerei della pianta in due
modi: per via stomatica e per via cuticolare.
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Le particolari disposizioni anatomiche del sistema epidermico foliare (stomi, aperture
stomatiche), pongono il tessuto attivo delle foglie (mesofillo) in comunicazione diretta, ma
suscettibile di regolazione, con l'atmosfera.
Attraverso tali aperture si svolge la parte più cospicua del ricambio traspiratorio
(traspirazione stomatica).
In minima parte la traspirazione si svolge anche attraverso la cute della pianta
(traspirazione cuticolare).
Attraverso le modificazioni dello stato di turgescenza delle cellule che limitano le
aperture stomatiche, la traspirazione stomatica può essere regolata dalla pianta in relazione ai
suoi bisogni fisiologici; la traspirazione cuticolare (rivestimenti cerosi, formazioni pilifere,
ispessimento della cuticola ecc.).
La pianta riceve poi dal terreno i sali minerali e l'acqua che, unitamente al carbonio e
all'ossigeno atmosferico, vengono utilizzati dalla pianta per la formazione dei suoi tessuti.
L'assorbimento idrico si compie nelle piante superiori attraverso la zona pilifera
dell'apparato radicale per osmosi.
Il fenomeno dell'osmosi consiste nel passaggio di soluzioni diluite attraverso le
membrane semipermeabili delle cellule vegetali.
Sono condizioni essenziali al suo svolgersi un grado di acidità e di salinità della
soluzione nutritiva contenuto entro limiti determinati e un determinato potenziale ossi-
riduttore della soluzione.
Il grado di adattabilità e la resistenza dell'apparato radicale alle diverse acidità ed alle
diverse salinità varia da pianta a pianta. Ad ogni pianta corrisponde un valore del pH ottimo
per lo sviluppo della sua vita fisiologica.
Vi sono piante (piante ossifile) che vegetano in terreni relativamente acidi (pH < 7)
mentre altre piante (piante anossifile) possono vivere in terreni relativamente alcalini (pH >
7).
Tuttavia il campo di variabilità del pH, idoneo alla vita dei vegetali, è limitato e
compreso tra i valori di 6 ed 8.
Il carattere di semipermeabilità parziale o totale delle pareti cellulari assorbenti
24
conferisce al processo di assorbimento idrico carattere indipendente dall'assorbimento degli
elementi disciolti nell'acqua stessa: la soluzione assorbita dall'apparato radicale può essere
cioè più concentrata o più diluita, secondo i casi, rispetto alla soluzione in cui l'apparato
radicale è immerso.
I moti dell'acqua all'interno delle cellule, dei tessuti e degli organi vegetali, sono
governati dai fenomeni di turgescenza cellulare e dalle pressioni osmotiche che da questa
dipendono, dai fenomeni, dal metabolismo interno dei tessuti e dallo stesso processo di
traspirazione.
La "linfa bruta" sale dalle radici alle foglie, dove attraverso la funzione clorofilliana o
la traspirazione si trasforma in "linfa elaborata". Questa ridiscende per essere utilizzata in
parte nel normale sviluppo dei tessuti ed in parte per costituire le riserve, la cui composizione
varia secondo le piante (amidi, zuccheri, materie grasse) ecc.).
L'acqua assorbita dalla pianta viene per la maggior parte traspirata, mentre piccola è la
percentuale di acqua che rimane nella pianta sotto forma di acqua di costituzione dei tessuti
vegetali.
L'acqua di costituzione può rappresentare anche il 95% del peso totale della pianta.
A titolo d'esempio diamo qualche valore medio:
Specie
Quantità d’acqua
peso
peso
d'acqua
totale %
Cereali 75
Piante foraggere verdi 70÷80
Legumi freschi 90
Meloni 95
La quantità d'acqua varia d'altronde col periodo vegetativo. Risulta massimo nel
periodo della fioritura e minimo al termine della maturazione.
Le quantità di acqua mediamente trattenute in un raccolto per Ha, sono per alcune
specie vegetali le seguenti:
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Peso totale del
raccolto
(Kg/Ha)
Quantità di acqua trattenuta
Kg/Ha mm
Barbabietole 50.000 42.000 4.2
Mais 60.000 50.000 5.-
Erba medica 48.000 37.000 3.7
Queste quantità d'acqua sono minime rispetto al consumo idrico totale delle piante.
La maggior parte dell'acqua che la pianta attinge dal terreno attraverso il proprio
apparato radicale (assorbimento idrico) viene restituito all'atmosfera sottoforma di vapore
attraverso l'apparato foliare (traspirazione vegetale), dopo aver partecipato all'attività
fisiologica della pianta (acqua di vegetazione).
L'assorbimento dell'acqua allo stato di vapore (vapor acqueo) e l'emissione d'acqua
allo stato liquido della foglia (guttazione) sono fenomeni di elevato interesse fisiologico, ma
di limitata portata pratica.
L'attività fisiologica di ogni cellula, di ogni tessuto e di ogni organo vegetale è
inseparabilmente congiunta ad un ininterrotto ricambio idrico; senza tregua la pianta assorbe
acqua dall'ambiente e senza tregua restituisce acqua all'ambiente stesso.
Tale ricambio idrico è variamente connesso all'insieme dei fenomeni del metabolismo
vegetale senza alcuna particolare correlazione con alcuni di essi. Esso si svolge
indipendentemente, salvo naturalmente le ovvie concatenazioni, dal processo di nutrizione
della pianta.
Il peso del prodotto dipenderà sì dalla quantità di acqua assorbita dal terreno, ma non
esiste un rapporto univoco che lega le due quantità.
In effetti nella pianta la circolazione dell'acqua e quella delle sostanze minerali
disciolte sono tra loro indipendenti, in quanto è l'intensità di traspirazione che regola
l'assorbimento dell'acqua attraverso le radici, mentre è il processo di foto-sintesi clorofilliana
che provoca la richiesta di sostanze minerali.
Tuttavia questa indipendenza non è completa. Per poter penetrare per osmosi nelle
radici le soluzioni nel terreno debbono essere molto diluite: se l'acqua manca, il processo
rallenta fino a cessare. La pianta che continua a perdere acqua per traspirazione appassisce.
26
Il terreno deve quindi possedere un tenore di umidità minimo, che sarà tanto maggiore,
quanto è più ricco in sali.
L'intensità del fenomeno di traspirazione è comunque un carattere specifico delle
diverse specie vegetali.
In condizioni di pieno soleggiamento, per esempio, si sono rilevate le seguenti quantità
di acqua traspirata:
per il mais 80 gr/mq.h
per la ginestra 20 gr/mq.h
Si può ritenere che per gli altri vegetali la quantità di acqua traspirata è compresa tra
questi due estremi.
Per una medesima specie detta quantità varia col mutare delle condizioni fisiologiche
della pianta ed ambientali.
I principali fattori, che influenzano la traspirazione delle piante, sono i seguenti:
- intensità delle radiazioni solari
- temperatura ed umidità dell'atmosfera
- intensità del vento
L'effetto della radiazione solare sull'entità della traspirazione è posto in evidenza dai
seguenti risultati sperimentali eseguiti sul mais.
Condizioni Quantità di acqua traspirata per mq di
superficie foliare e per ora
al buio 10 gr
al sole 80 gr
Una coltura di mais in pieno rigoglio può avere una superficie fogliare pari a 10 volte
la superficie del terreno.
Ammettendo che traspiri a 80 gr/mq.h e che il soleggiamento sia di 12 ore giornaliere,
la quantità di acqua giornalmente traspirata corrisponde ad un volume
V = 80 · 10 · 12 · 10.000 = 100 mc/ha ed a una portata continua fittizia:
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qf = 80 gr / mq.h 10 mq 12 h 10.000 mq / ha
12 h 3.600 sec/ h = 2.22 1 / sec.ha
⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅1000.
se rapportata alla ore 12 di effettiva traspirazione
ovvero:
q'f = 1.11 l/sec.ha
se rapportata alle 24 ore giornaliere
Questo valore ovviamente rappresenta un massimo che non può essere confrontato con
la dotazione irrigua, la quale andrà stabilita in relazione ad un valore medio, a cui occorre
aggiungere l'acqua perduta per disperdimenti, propri del sistema di irrigazione e del terreno, e
quindi sottoposti a valutazioni specifiche nelle diverse situazioni operative.
Sebbene la pianta sia in genere dotata dell'attitudine a regolare, entro certi limiti, la
funzione fisiologica del proprio consumo idrico, accade tuttavia talora che la quantità di acqua
che il sistema radicale può assorbire, limitata soprattutto dalla deficienza di acqua nel terreno,
sia minore dell'acqua traspirata.
Ciò può accadere in conseguenza di una improvvisa esaltazione della traspirazione per
effetto ad esempio di un vento caldo, e secco.
In tal caso la pianta soggiace ad un processo di graduale impoverimento d'acqua
(processo di appassimento), cui corrispondono modificazioni anatomiche macroscopiche e
modificazioni microscopiche, alterazioni del processo di assorbimento radicale e dello stato di
turgescenza dei tessuti assorbenti e traspiranti.
Se le alterazioni anatomiche ed istologiche sono di breve durata, la pianta può
riprendere le sue funzioni appena cessato lo squilibrio fra assorbimento radicale e
traspirazione foliare, in caso contrario essa muore.
Ne consegue che la produzione di sostanza organica, che rappresenta l'effetto utile del
processo di fotosintesi, non è legata da relazione alcuna di carattere generale alla quantità di
acqua traspirata in ogni singolo momento.
E' pertanto giustificato presumere, e l'esperienza conferma, che assai vario sarà non
solo da pianta a pianta, ma in una stessa pianta nelle diverse fasi vegetative, il rapporto fra la
quantità di acqua traspirata e la sostanza organica formata.
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Se si rilevano i consumi acquosi del frumento e la produzione di sostanza organica
nelle diverse fasi vegetative, le curve rappresentative del duplice fenomeno tracciate nel
diagramma della pagina seguente rilevano consumi idrici relativamente assai esigui nelle
prime fasi vegetative e consumi via via crescenti sino a diventare massimi nelle fasi di
maturazione, durante i quali la produzione di sostanza organica è pressochè nulla, mentre i
consumi idrici si mantengono elevati.
Quando per contro il consumo idrico complessivo e la produzione complessiva di
sostanza organica siano riferiti non già ad ogni singolo momento vegetativo, ma all'intero
ciclo produttivo di una coltura, si delinea allora fra le due quantità un rapporto di
proporzionalità che rimane pressochè costante e caratteristico per ogni coltura e per ogni
complesso ambientale.
Il rapporto fra la quantità d'acqua complessivamente traspirata dalla pianta nel ciclo
vegetativo ed il peso di sostanza organica prodotta nel ciclo stesso è stato designato col nome
di consumo idrico unitario. Il rapporto inverso fra la quantità' di sostanza organica prodotta e
l'acqua complessivamente traspirata, moltiplicato per mille, si indica come coefficiente di
rendimento.
Per la formazione di un chilogrammo di sostanza organica secca sono richiesti e
dissipati dalle colture di media sobrietà da 350 a 600 chilogrammi di acqua. Tale cifra si può
ridurre a chilogrammi 150 + 200 per alcune piante di eccezionale sobrietà' e può salire a 1200
per piante e colture tipicamente dissipatrici.
I consumi idrici unitari presentano quindi differenze tra specie e specie, come pure da
luogo a luogo per le influenze di carattere climatico ed ambientale.
Le cause che condizionano i consumi idrici unitari delle piante possono distinguersi
d'ordine genetico, di ordine climatico e d'ordine agrario.
Per quanto riguarda i fattori genetici, assai diversi sono i consumi idrici unitari per le
piante di specie diverse pur vegetanti in uno stesso complesso ambientale.
Le esperienze eseguite in Italia (presso la Stazione Chimico-Agrario Sperimentale di
Roma dal Prof. Tommasi e presso l'Istituto Tecnico-Agrario di Conegliano dai proff. Manzoni
e Puppo) permettono di distinguere:
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- un gruppo di colture (frumento. riso, sorgo, segala, patata, bietola zuccherina) caratterizzate
da consumi idrici medi, compresi cioè tra 300 ed 800;
- un gruppo di piante ad alta sobrietà idrica (miglio, sorgo, granturco il cui consumo idrico
può scendere in Italia fino a 150;
- un gruppo di piante ad alto consumo idrico rappresentato da alcune colture leguminose da
foraggio (erba medica) e da alcune piante industriali (lino).
Per una medesima specie i consumi idrici presentano scostamenti sensibili (15 + 20%)
a seconda della varietà.
Le quantità di acqua che si richiedono per lo sviluppo vegetativo delle piante sono
ingenti.
Ad esempio una coltura di frumento atta a produrre 40 quintali di granella per ettaro, a
cui devesi aggiungere circa 100 quintali complessivi di paglia e radici presenta un consumo
idrico unitario medio di circa 400.
La quantità di acqua assorbita dalla pianta e successivamente traspirata durante l'intera
fase vegetativa ammonta a:
(
.
40
1000
+ 100) 100 400 = 5.600 mc / ha
⋅ ⋅
pari ad un'altezza sul terreno di 56 cm d'acqua; ed a una portata continua fittizia, considerato
il periodo vegetativo limitato a 100 giorni, corrispondente a:
5600
100
. 1.000
86.400 = 0.65 1 / sec.ha
⋅⋅
Il grano è un tipo di coltura abbastanza sobria. Per le altre colture si può invece
raggiungere valori della portata media fittizia di + 1.5 l/sec.ha.
Per cui si può ritenere che nelle nostre condizioni climatiche il quantitativo di acqua
assorbito dalle piante durante il loro periodo vegetativo vari da 5.000 a 10.000 mc/ha a
seconda della specie.
Tale volume è piuttosto ingente ed occorre rilevarlo, non può essere ulteriormente
ridotto per una data coltura in determinate condizioni ambientali.
Per ottenere la quantità di acqua occorrente necessita aggiungere a tale volume tutti i
30
disperdimenti nel terreno per evaporazione e per traspirazione.
Questa quantità di acqua è notevole se raffrontata con la quantità di acqua trattenuta
dalla pianta.
Ad esempio per produrre 1 kg. di sostanza secca di grano occorrono:
- 3 kg d'acqua che restano nella pianta quale acqua di costituzione (75% del totale di 4 Kg)
- 400 kg di acqua traspirata (acqua di vegetazione) che consentono l'accrescimento della
pianta.
Talvolta i consumi idrici vengono riferiti, anziché alla sostanza organica complessiva
prodotta dalla pianta, al solo prodotto utile, rappresentato dalla granella, semi, tuberi, radici
ecc. se questi costituiscono la parte utile della coltura.
La correlazione tra acqua consumata e sostanza prodotta persiste, cambia soltanto il
valore del coefficiente di proporzionalità.
Analizzando i fattori climatici, si può affermare che i consumi idrici dipendono in
larga misura dal processo di traspirazione della pianta, per cui risultano influenzati dai
medesimi fattori esterni.
I principali fattori climatici sono: temperatura, umidità e ventilazione dell'atmosfera.
I consumi idrici si accrescono con la secchezza dell'aria, con la durata ed intensità dei
venti e col crescere della temperatura.
Sperimentalmente si è rilevato che un aumento dell'umidità dal 40 al 60% ha
comportato una riduzione del consumo idrico in una coltura di mais di circa il 45%, passando
dal valore di 450 a quello di 250.
La notevole influenza del clima sui consumi idrici porta ad una notevole difformità dei
valori sperimentalmente rilevati per medesime specie in condizioni ambientali diverse e
circoscrive perciò la loro validità alla località di sperimentazione.
Essi si presentano talora raddoppiati o triplicati passando da una località fresca e
umida, ad una località meridionale calda ed arida e per di più ventosa.
A tal riguardo si riportano i seguenti consumi idrici di alcune specie rilevati in stazioni
sperimentali diverse.
31
Specie Italia
(Manzo e Puppo)
Germania
(Hellriege)
Stati Uniti – Utah
(Widtson)
Frumento 470 338 1048
Mais 150 - 589
Bietola zucch. 200 - 630
L'importanza dell'influenza del terreno agrario si esplica essenzialmente attraverso
l'umidità e la fertilità del suolo.
Aumentando l'umidità del suolo la pianta assorbe acqua in maggior quantità.
Ad esempio aumentando il grado di saturazione del terreno dal 50 al 95% il consumo
idrico unitario varia da 300 a 350 kg di H2O/Kg di sost.secca. Le concimazioni hanno sempre
l'effetto di ridurre i consumi idrici unitari, come appare chiaramente dalle seguenti esperienze:
a) influenza della concimazione sulle colture di mais (Kiesselbach nel Nebraska):
consumi idrici unitari
senza fertil. con fertil.
terreno povero 463 323
Terreno medio 384 308
Terreno ricco 327 298
b) influenza della concimazione nitrica ed organica sulla coltura di grano (Tommasi)
consumi idrici unitari
(riferiti alla sola parte aerea della pianta)
senza concimazione 450
concimazione nitrica 346
concimazione organica 415
La fertilità del terreno abbassa i consumi idrici unitari, ma d'altra parte accresce
notevolmente la produzione complessiva e quindi il fabbisogno idrico complessivo della
coltura.
L'aggiunta di fertilizzanti al terreno ha sempre come conseguenza un risparmio
d'acqua e un aumento di produzione, per cui, quando la provvista d'acqua nel terreno sia
32
limitata, occorre diradare opportunamente la vegetazione.
Devesi inoltre rilevare che, a parità degli altri fattori i consumi idrici unitari
aumentano con la durata della vegetazione.
Volendo determinare il fabbisogno idrico di una coltura, in base alle considerazioni
esposte fino ad ora, è possibile (ma di difficoltosa realizzazione pratica) ricorrere ai
diagrammi udo - produttivi.
Riferendoci a valori medi ricavati dalla letteratura in materia, nel caso del grano il
consumo idrico unitario di detta coltura si aggira su 400 Kg H2O/Kg sost. secca.
Per ottenere un quintale di grano (comprendente granella, paglia e radici) occorrono
40 mc di acqua.
Si può perciò stabilire una relazione tra i quintali di grano prodotti per ha e la quantità
di acqua disponibile per ha.
Posto:
P la quantità di grano (in Q.li/ha)
Q la quantità di acqua (in mc/ha)
risulta:
P = Q
40
Volendo esprimere la quantità d'acqua in altezza uniformemente distribuita sulla
superficie in luogo di mc si ottiene:
Q = 10.000 h (in m)
da cui:
P = 10.000
40 h = 250 h
Tale relazione deve essere corretta per tener conto dei disperdimenti di acqua
attraverso il sistema irriguo ed il terreno che possono ridurre la quantità di acqua utile alla
sola metà risultandone:
P = 125 h ove: P in Q.li
h in m
33
Occorre altresì tenere presente che il terreno possiede sempre una certa umidità per
effetto delle precipitazioni meteoriche, per cui anche senza l'apporto irriguo si può ritenere
che la produzione di grano possa raggiungere i 20 Q.li/ha.
La relazione risulta pertanto corretta:
P = 20 + 125 h
In generale sarà: P = Po + Kh
Si può considerare che esiste un rapporto diretto di proporzionalità tra il consumo di
acqua e la quantità di sostanza prodotta.
Dopo un certo punto l'incremento cessa di essere lineare, in quanto l'umidità del
terreno ha raggiunto valori, per cui le colonie batteriche esistenti nel terreno, sii riducono per
asfissia dovuta alla mancanza di ossigeno.
L'attività di dette colonie è essenziale per la vita fisiologica delle piante, in quanto i
batteri aerobi esistenti nel terreno trasformano i prodotti ammoniacali organici in nitrati,
consentendo il loro assorbimento attraverso i tessuti vegetali.
Dopo il raggiungimento del massimo prodotto, ad ogni aumento della dotazione
irrigua corrisponde una diminuzione del prodotto ottenuto, poichè l'imbibizione del terreno è
tale da dar luogo, oltre ad una riduzione della vita batterica, anche al fenomeno di "asfissia
radicale".
Il limite estremo di questa situazione, detto "limite di impaludamento", corrisponde
alla situazione di totale saturazione del terreno.
In luogo della quantità di sostanza secca prodotta, si può considerare il suo
corrispondente valore commerciale p (in €/Q.le).
Si ottiene così un diagramma, in cui la quantità di acqua fornita al terreno è raffrontata
col valore del prodotto ottenuto P · p = C1 (in euro).
Il costo dell'acqua può essere rappresentato sul medesimo diagramma mediante la
seguente relazione lineare:
C2 = A + B h C2 in € e h = in m
ove:
A = l'onere di ammortamento per le opere irrigue stabili
34
B = le spese di esercizio
La differenza tra i due diagrammi rappresenta l'utile ottenuto, ed esso risulta massimo
in corrispondenza del punto in cui la tangente alla curva C1 è parallela alla retta C2.
Si può così determinare il punto di massimo rendimento dell'acqua irrigua.
Se l'acqua fornita al terreno non avesse valore, il punto di miglior rendimento
corrisponderebbe con quello di massimo prodotto (punto B).
Se invece la retta C2 risultasse parallela al tratto lineare della curva C1 il problema
della determinazione del punto di maggior convenienza economica risulterebbe
indeterminato.
Per renderlo determinato occorre introdurre altre considerazioni di carattere
agronomico.
Un aumento del prodotto comporta infatti maggiori spese per l'opera di raccolta
(mietitura) e per la concimazione dei terreni, dovendo ripristinare l'attitudine del terreno a
nuovamente produrre.
Per ovviare a questi inconvenienti e rendere la progettazione dell'impianto di
pluvirrigazione compatibile con la realtà agronomica del comprensorio irriguo in oggetto, si è
provveduto a simulare il comportamento delle colture tipiche della zona e del terreno agrario
mediante esperienze pratiche pluriennali condotte sul campo sperimentale di Vigellio,
sicuramente rappresentativo della situazione agricola nel suo complesso di parametri agrari e
idraulico-idrologici della realtà irrigua in studio.
3.2 Aspetti pedologici del comprensorio irriguo
Il territorio rientrante nel 1° lotto del progetto è stato oggetto di un'indagine che ha
tenuto conto degli studi geologici (F. Carraro) e pedologici (L. Allavena) esperiti negli anni
'80 in concomitanza alla prima stesura del progetto medesimo. Un'apposita sezione dello
studio, a carattere geologico-tecnico, ha riguardato il settore ove è prevista la realizzazione di
un impianto idroelettrico rientrante nel progetto.
In considerazione della limitata estensione del 1° lotto delle opere previste, ne
35
consegue una marcata uniformità costitutiva che trova conferma tanto nella successione
verticale dei terreni, quanto nella distribuzione aereale degli stessi e delle coltri pedogenizzate
di copertura.
Dal punto di vista geologico, l'area esaminata si colloca integralmente entro il conoide
fluvioglaciale rissiano avente apice in corrispondenza della città di Biella ed estendentesi in
direzione SSE sino alla zona di Fraz. Arro, in Comune di Salussola.
La litologia dominante è data da alluvioni ghiaiose grossolane, di potenza complessivamente
prossima a 10 m, lateralmente troncate (SSW) dall'azione erosiva del Torrente Elvo, che
rappresenta la più marcata soluzione alla continuità morfologica del settore.
La successione termina al tetto con materiali a granulometria fine, dai quali hanno
tratto origine suoli bruni lisciviati, preservati dall'erosione in virtù della posizione topografica
favorevole ed avulsi dalla dinamica evolutiva degli attuali corsi d'acqua.
3.2 Determinazione del fabbisogno netto di acqua ir rigua
I bilanci idrici vengono usualmente formulati relativamente ad una successione di
intervalli di tempo ∆ ti di adeguata durata.
I bilanci riguardano lo strato di terreno di profondità H il cui contenuto idrico può ritenersi
utilizzabile da parte del sistema radicale di una determinata coltura ("strato utile").
Con riferimento ad un intervallo di tempo ∆ti e ad un volume di terreno avente
superficie unitaria e profondità H, nell'ipotesi di trascurare sia gli scambi di acqua attraverso
la superficie verticale di contorno del predetto volume, sia gli apporti o le perdite di acqua di
scorrimento superficiale, si può scrivere:
FN = ETRi - (CiMi + Ri + hi) + Pi + hi + 1
dove i diversi parametri, che esprimono altezze d'acqua riguardanti il suddetto intervallo di
tempo ∆ ti, hanno i seguenti significati:
FNi = fabbisogno netto di acqua irrigua, da intendersi come apporto idrico che, al netto di
ogni perdita connessa con le operazioni di adacquamento, distribuzione aziendale,
trasporto e consegna, risulta necessario affinchè sussista nello strato utile, durante ed al
36
termine dell'intervallo ∆ ti, un contenuto idrico uguale o superiore a quello (punto critico
colturale) che consente alla coltura il pieno soddisfacimento delle proprie esigenze
idriche;
ETRi = evapotraspirazione reale della coltura in esame nell'ipotesi di pieno soddisfacimento
delle proprie esigenze idriche;
CiMi = frazione dell'afflusso meteorico Mi che si infiltra attraverso la superficie del suolo
(avendo indicato con Ci il coefficiente di infiltrazione dell'afflusso meteorico);
Ri = apporto idrico per fenomeni di risalita capillare attraverso la superficie che delimita
inferiormente lo "stato utile";
Pi = eventuale perdita per percolazione negli strati profondi;
hi = altezza di acqua facilmente utilizzabile presente nello strato utile all'inizio dell'intervallo
di tempo ∆ti;
hi + 1 = analoga altezza presente nello strato utile alla fine dello intervallo di tempo ∆ti (tale
altezza rappresenta anche il termine di concatenamento all'intervallo di tempo
considerato ∆ti e quello relativo al successivo intervallo ∆ti + 1).
Si indichi ora con A.F.U. il massimo valore dell'altezza d'acqua facilmente utilizzabile
propria del volume di terreno considerato, definita dalla seguente espressione:
A.F.U. = H (C.C. - P.C.C.)
dove:
H = profondità dello strato utile;
C.C. = contenuto idrico volumetrico corrispondente alla "capacità di campo";
P.C.C. = contenuto idrico volumetrico corrispondente al "punto critico colturale"; si tratta di
quel valore del contenuto idrico del terreno al di sotto del quale si determina un
rallentamento dell'attività vegetativa delle colture tale da deprimere sensibilmente
la produzione delle medesime. Come è noto tale valore dipende, oltre che dalla
tessitura del terreno, anche dalla più o meno elevata idrofilia delle diverse colture
(ed in particolare dall'attitudine dell'apparato radicale ad estrarre l'acqua da un dato
terreno) ed ancora dal potere evaporante dell'atmosfera da cui sostanzialmente
dipende l'entità della evapotraspirazione potenziale. La suddetta condizione si
37
verifica di norma per valori relativamente elevati del contenuto idrico cui
corrispondono modesti valori di tensione dell'acqua nei terreni. Ad esempio, con
riferimento all'ambiente climatico in cui si è sperimentato, risultando i valori
dell'evapotraspirazione potenziale per lo più inferiori ai 5 mm/giorno, si può
ritenere che una coltura di mais possa ancora dar luogo a ETR per un contenuto
idrico medio dello strato utile che non scenda al di sotto del valore cui corrisponde
la tensione di 1 bar.
Si considerino poi i possibili valori assunti dal parametro Di definito da:
Di = ETRi - (CiMi + Ri + hi)
In funzione di tali valori nel sottostante prospetto sono riportati i valori assunti dalle
altre grandezze in precedenza definite (essendosi indicato col simbolo |Di| il valore assoluto di
Di):
Possibili valori di Di Corrispondenti valori di:
FNi Hi + 1 Pi
Di ≥ 0 Di 0 0
Di< 0 (con Di< A.F.U.) 0 Di 0
Di< 0 (con Di≥ A.F.U.) 0 A.F.U. Di-A.F.U.
Con riferimento al primo intervallo di tempo ∆ti in cui nel ciclo colturale di un
determinato anno si verifica un fabbisogno netto di acqua irrigua (Di > 0), si può ipotizzare, in
analogia a quanto avviene in alcuni casi della normale pratica irrigua, di soddisfare tale
fabbisogno mediante un numero intero n di volumi di adacquamento netto (Va,n) di entità:
Va,n = A.F.U. = H (C.C. - P.C.C.)
Ovviamente n dovrà corrispondere al minimo numero intero per il quale si verifica la
condizione:
n · Va,n ≥ FNi
In tal caso sarà:
hi + 1 = n · Va,n - FNi
Merita sottolineare che il metodo di calcolo dianzi esposto trova il suo campo
preferenziale di applicazione per la valutazione dei fabbisogni netti di acqua irrigua nei
38
territori in cui le precipitazioni sono mediamente cospicue anche durante ili periodo estivo
(vedasi tabella 1) e valgono a soddisfare una parte relativamente elevata del fabbisogno idrico
delle colture; in tali situazioni la pratica irrigua risulta economicamente valida soltanto se si
raggiungono livelli produttivi elevati: il che ovviamente giustifica l'adozione dell'ETR e del
punto critico colturale nelle valutazioni in esame.
39
Tabella 1. – Valori medi mensili delle precipitazioni (in mm rilevati in alcune stazioni situate in prossimità del campo sperimentale di Vigellio
Stazione Altitud. Periodo Precipitazioni nei mesi di :
Semestre Semestre Anno
m s.m. G. F. M. A. M. G. L. A. S. O. N. D. Apr.÷÷÷÷Sett. Ott.÷÷÷÷Mar.
Biella
Zimone
Salussola
(già Vigellio)
Santhià
412
435
289
186
1921÷1950
1921÷1950
1927÷1950
1921÷1950
52
52
49
42
54
48
42
42
99
87
82
68
170
134
99
89
227
202
161
131
175
132
126
84
126
107
94
64
143
117
93
65
147
122
102
87
154
124
111
89
134
115
104
89
79
76
72
62
988
814
675
520
572
502
460
392
1560
1316
1135
912
40
Per la valutazione dell'evapotraspirazione reale ETRi relativa ad una data coltura ed a
un dato intervallo di tempo ∆ti si può ricorrere alla espressione:
ETRi = Ki · ETPo,i
dove ETPo,i è l'evapotraspirazione potenziale relativa all'intervallo ∆ti e Ki sta a
rappresentare il valore assunto, nel suddetto intervallo, dal "coefficiente colturale" proprio
della coltura in esame.
Non disponendo per la coltura sperimentata (mais) degli anzidetti valori dei
coefficienti colturali (Ki) relativi alla specifica situazione pedoclimatica della zona in cui si è
operato, si è proceduto alla loro determinazione sulla base dei valori reperibili nella letteratura
e riferentesi a situazioni simili a quella in esame.
La media dei valori decadici di Ki definiti per il suddetto periodo vegetativo del mais
risulta eguale al corrispondente valore mensile; il che consente di istituire un confronto fra i
fabbisogni netti di acqua irrigua calcolati facendo riferimento ad intervalli di tempo ∆ti aventi
rispettivamente durata mensile o decadica.
Al fine di valutare l'altezza di acqua facilmente utilizzabile presente nello strato utile
all'inizio del ciclo colturale, può essere utile estendere il bilancio idrico anche agli intervalli di
tempo ∆ti al di fuori del ciclo colturale stesso.
Con riferimento ad una coltura di mais in tale periodo è necessario valutare
l'evapotraspirazione reale (ETR) relativa ad una situazione molto incerta in cui si può avere il
suolo nudo o una copertura del medesimo costituita da vegetazione spontanea; inoltre
l'evoluzione del contenuto idrico del terreno nel periodo in esame viene a dipendere
essenzialmente dalle sole precipitazioni meteoriche.
In situazioni climatiche caratterizzate da precipitazioni del semestre invernale
sensibilmente superiori alle perdite per evapotraspirazione reale del corrispondente periodo
quali si verificano di norma in Val Padana l'accennata incertezza viene ad avere una influenza
relativamente modesta.
Si è pertanto ritenuto di poter utilizzare anche per il periodo al di fuori del ciclo
colturale del mais la semplice relazione:
ETRi = Ki · ETPo,i
adottando per Ki i valori riportati in tabella 2 fra parentesi tonde.
41
TABELLA 2: Valori mensili e decadici dei coefficienti colturali (K) per il mais (o per coperture vegetali
spontanee) e valori mensili dei coefficienti di infiltrazione del flusso meteorico (C)
Mese Decade K mensili K decadici C mensile
Gennaio (0.55) 0.40 Febbraio (0.55) 0.40 Marzo (0.50) 0.40 Aprile (0.50) 0.60
I 0.40
Maggio II 0.50 0.50 0.65 III 0.60 I 0.65
Giugno II 0.75 0.70 0.80 III 0.90 I 1.00
Luglio II 1.10 1.20 0.85 III 1.10 I 1.10
Agosto II 1.00 1.00 0.85 III 0.90 I 0.85
Settembre II 0.75 0.75 0.75 III 0.65
Ottobre (0.70) 0.70 Novembre (0.65) 0.50 Dicembre (0.65) 0.40
Per la stima dell'evapotraspirazione potenziale (ETP0) sono disponibili diversi metodi
di calcolo che richiedono ai fini applicativi, la conoscenza di uno o più parametri climatici.
Nella presente indagine si è utilizzato il metodo di Penman mod. F.A.O., metodo che
si basa, com'è noto, sul bilancio energetico di una coltura standard e che richiede, per
l'applicazione, la conoscenza dei seguenti parametri climatici: temperatura dell'aria, umidità
relativa dell'aria, radiazione globale (ovvero eliofania assoluta), velocità del vento.
Una conferma, seppur indiretta, della validità del metodo in esame per la valutazione
dell'evapotraspirazione potenziale nell'ambito della zona in cui si sono svolte le ricerche
sperimentali, si è avuta dal confronto fra valori mensili di ETPo calcolati col suddetto metodo
e corrispondenti valori di evapotraspirazione rilevati ad evaporimetri tipo "Classe A" o ad
evaporimetri ad esso assimilabili.
Per il rilevamento di tutti i dati meteorologici necessari al calcolo
dell'evapotraspirazione potenziale con il metodo di Penman mod. F.A.O. è stata messa in
42
opera una stazione di meteorologia agraria in prossimità del campo sperimentale.
La stazione in parola e stata munita delle seguenti apparecchiature:
a) piranografo bimetallico per il rilevamento della intensità della radiazione globale; le
lamine costituenti il sensore dell'apparecchio erano situate ad una quota di 1,5 m al
disopra della superficie del suolo; l'apparecchio, prima di ogni campagna sperimentale, è
stato sottoposto a taratura da parte della Ditta costruttrice; poichè una corretta
determinazione della grandezza in esame è di primaria importanza ai fini di una valida
determinazione dell'evapotraspirazione potenziale, controlli saltuari del piranografo sono
stati compiuti a mezzo di un piranometro Eppley;
b) termografo per il rilevamento della temperatura dell'aria; l'apparecchiatura, posta
all'interno della capannina meteorologica, veniva controllata mediante termometro a
massima e termometro a minima; il valore medio giornaliero della temperatura dell'aria è
stato ottenuto, come di consueto, dalla media aritmetica tra il valore massimo ed il valore
minimo della temperatura giornaliera;
c) igrografo per la misura dell'umidità relativa dell'aria, anch'esso posto all'interno della
capannina; l'apparecchio veniva controllato mediante uno psicrometro di Assman; il
valore medio giornaliero della grandezza in esame è stato ottenuto come media aritmetica
dei valori di umidità relativa letti sul diagramma in corrispondenza delle ore 4, 8, 12, 16,
20 e 24;
d) anemografo meccanico per il rilevamento della velocità e della direzione del vento; il
mulinello a coppe dell'apparecchio era situato alla quota di 2 m rispetto alla superficie del
suolo; controlli saltuari dell'entità del vento sfilato sono stati eseguiti a mezzo di un
anemometro totalizzatore.
Per una migliore interpretazione dei dati sperimentali ed anche al fine di consentire
altre ricerche la stazione è stata dotata di un evaporimetro tipo "Classe A" munito di
apparecchio registratore delle altezze di evaporazione e di un evaporimetro di Piche posto
all'interno della capannina meteorologica; la quota del pelo libero dell'acqua all'interno del
"Classe A" è stata rilevata direttamente, per controllo, quasi ogni giorno alla stessa ora del
mattino mediante un'asta micrometrica.
43
Sono stati installati inoltre alcuni geotermografi per il rilevamento della temperatura
del suolo alle profondità di 0.05; 0.10; 0.20; e 0.50 m dal piano di campagna.
Alla misura della entità e della intensità delle precipitazioni si è provveduto
utilizzando un pluviometro totalizzatore la cui bocca è posta alla quota di 1,5 m rispetto alla
superficie del suolo ed un pluviografo; i totali decadici e mensili riportati sono stati ottenuti
mediando i dati rilevati alle suddette apparecchiature.
Sulle tabelle 3, 4 e 5, relative rispettivamente agli anni 1978, 1979 e 1980, sono stati
riportati i dati meteorologici, ottenuti come dianzi indicato.
TABELLA 3: Stazione di meteorologia agraria in Vigellio. Anno 1978. Valori medi mensili e decadici dei
parametri climatici utilizzati nei calcoli.
Mesi Temperatura dell’aria (°C)
Radiazione solare (cal/cm2
giorno)
Umidità rel. dell’aria (%)
Velocità del vento (Km/h)
Precipitazioni (valori tot.)
(mm) mens. decad. mens. decad. mens. decad. mens. decad. mens. Decad.
19.5 460.0 68 2.75 0.0
Giugno 17.7 16.6 447.4 377.5 69 69 3.22 3.59 125.1 83.8 16.9 504.6 70 3.31 41.3 17.6 405.8 76 2.85 14.2
Luglio 19.7 21.6 438.1 471.8 74 73 2.58 2.41 16.8 0.0 20.0 436.7 72 2.48 2.6 20.0 366.7 78 2.50 35.7
Agosto 19.6 18.8 380.6 415.2 76 75 2.21 1.99 61.5 4.7 20.1 359.9 76 2.13 21.1 17.5 384.7 72 1.93 19.4
Settembre 16.8 17.8 352.9 379.9 72 71 2.03 2.21 19.4 0.0 15.2 294.1 72 1.91 0.0
44
TABELLA 4: Stazione di meteorologia agraria di Vigellio. Anno 1979. Valori medi mensili e decadici dei
parametri climatici utilizzati nei calcoli.
Mesi Temperatura dell’aria (°C)
Radiazione solare (cal/cm2
giorno)
Umidità rel. dell’aria (%)
Velocità del vento (Km/h)
Precipitazioni (valori tot.)
(mm) mens. decad. mens. decad. mens. decad. mens. decad. mens. decad.
11.2 453.7 66 4.37 0.0
Maggio 15.0 16.1 431.9 394.3 68 67 3.97 4.34 21.0 11.6 17.6 447.8 72 3.20 9.4 20.7 374.7 79 2.63 31.9
Giugno 20.1 18.3 423.6 421.9 77 75 2.87 3.39 122.1 63.2 21.2 474.1 78 2.58 27.0 18.8 506.2 77 2.82 25.0
Luglio 21.1 22.3 453.7 414.5 78 79 2.34 2.10 44.5 19.5 22.2 440.5 78 2.11 0.0 22.4 443.0 79 2.20 78.3
Agosto 19.8 19.5 401.6 377.9 79 79 2.00 1.89 150.7 62.8 17.5 383.8 79 1.90 9.6 18.3 335.9 79 1.65 1.3
Settembre 16.3 17.0 277.0 264.3 80 80 1.78 1.76 29.9 10.0 14.3 230.7 80 1.94 18.6
TABELLA 5: Stazione di meteorologia agraria di Vigellio. Anno 1980. Valori medi mensili e decadici dei
parametri climatici utilizzati nei calcoli
Mesi Temperatura dell’aria (°C)
Radiazione solare (cal/cm2
giorno)
Umidità rel. dell’aria (%)
Velocità del vento (Km/h)
Precipitazioni (valori tot.)
(mm) mens. decad. mens. decad. mens. decad. mens. decad. mens. decad.
12.6 345.3 85 4.73 55.5
Maggio 12.8 12.4 329.4 328.7 85 84 4.56 4.45 137.1 7.3 13.4 314.2 87 4.50 74.3 15.9 420.4 76 3.46 85.1
Giugno 16.6 18.0 438.0 485.6 82 85 3.37 3.23 125.1 23.5 15.8 408.1 84 3.42 16.2 17.3 402.8 84 3.02 35.8
Luglio 18.7 18.0 457.1 438.2 83 86 2.84 2.78 38.4 1.6 20.8 530.4 80 2.71 0 23.3 433.8 85 1.93 21.9
Agosto 20.6 20.9 407.5 414.0 85 85 1.89 1.78 177.3 72.9 17.5 374.8 85 1.96 79.5 17.9 391.2 82 1.67 2.6
Settembre 17.9 18.2 310.7 306.0 86 87 1.12 1.23 17.5 0.0 17.7 234.9 89 1.35 14.9
45
I rilevamenti sistematici alla stazione di meteorologia agraria del campo sperimentale
di Vigellio sono stati iniziati a partire dal 1° giugno dell'anno 1978.
Occorre aggiungere che i dati necessari alle valutazioni relative al periodo antecedente
l'entrata in funzione della stazione del campo (gennaio-maggio 1978) sono stati ottenuti
istituendo opportune correlazioni con i dati rilevati alla stazione di meteorologia della Sezione
per la Risicoltura (Vercelli) dell'Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura, stazione che dista
dal Campo circa 26 Km in linea d'aria.
Come si è visto il metodo di calcolo in esame richiede, ai fini applicativi, di valutare le
frazioni (Ci) dell'afflusso meteorico che si infiltrano nei diversi periodi dell'anno, attraverso la
superficie del suolo.
I valori dei suddetti coefficienti (Ci), riportati essi pure in tabella 2, sono stati
determinati sulla base di precedenti indagini relative ad alcuni piccoli bacini padani
caratterizzati da una modesta altitudine media.
I valori dei parametri climatici riportati sulle tabelle non consentono, ovviamente, in
relazione al breve periodo di osservazione, di trarre conclusioni di carattere generale sul clima
e sul microclima della zona in esame.
Sembra tuttavia utile svolgere alcune brevi considerazioni preliminari relative almeno
alle precipitazioni atmosferiche al fine di ricavare utili indicazioni per l'interpretazione dei
risultati delle indagini.
Per la stazione di Salussola, situazione a circa 2 Km di distanza dal campo
sperimentale, sono riportati sugli Annali Idrologici i valori delle precipitazioni mensili
relative al periodo 1927 ÷ 1965 (con l'eccezione degli anni 1948 e 1949).
Le altezze di precipitazione verificatesi nei mesi di maggio, giugno, luglio ed agosto in
tale stazione sono state riportate in tabella 6 unitamente ai totali relativi al trimestre giugno,
luglio, agosto, periodo in cui si verificano, nell'ambiente in esame, i massimi fabbisogni di
acqua irrigua.
Nelle ultime due colonne della tabella i valori trimestrali sono stati ordinati in
funzione delle frequenza cumulate di superamento (fi).
Per comodità di confronto, nelle tre ultime righe della tabella, sono state riportate le
46
precipitazioni mensili e trimestrali rilevate a Vigellio negli anni 1978, 1979 e 1980.
Nell'ipotesi che la serie dei dati in esame abbia carattere di normalità, confrontando
con tali dati il corrispondente valore trimestrale delle precipitazioni verificatosi al campo di
Vigellio nell'anno 1978, pari a 220,3 mm, si constata che ad esso corrisponde una frequenza
cumulata di superamento pari a circa 0,77.
Sempre per l'anno in esame dal confronto con la tabella emerge che le precipitazioni
del mese di giugno sono state prossime alla norma; sono invece risultate sensibilmente
inferiori ai valori normali le precipitazioni verificatesi nel mese di agosto ed ancor più le
precipitazioni del mese di luglio.
Per contro le precipitazioni verificatesi nel trimestre estivo dell'anno 1979, pari a 317.3
mm sono state assai prossime al valore corrispondente alla frequenza di 0,5 (pari a 300 mm).
Rispetto ai valori medi normali le precipitazioni mensili sono state veramente modeste
nel mese di maggio, pressochè normali nel mese di giugno, scarse nel mese di luglio e
relativamente abbondanti nel mese di agosto.
Infine le precipitazioni verificatesi nel trimestre estivo dell'anno 1980, pari a 274,4
mm, risultano anch'esse relativamente prossime al valore corrispondente alla frequenza di 0,5.
In questo ultimo anno di sperimentazione le precipitazioni mensili sono state
pressochè normali nel mese di maggio, relativamente scarse nei mesi di giugno e luglio e
decisamente abbondanti nel mese di agosto.
47
TABELLA 6: Valori delle precipitazioni rilevate nei mesi di Maggio, Giugno, Luglio, Agosto e nel
trimestre Giugno – Agosto alla stazione di Salussola (già Vigellio) (Lat. N 45° 27’; Long.
W (Mer. Roma) 4° 20’; Alt. 289 m s.l.m.).
Anno Maggio
(mm)
Giugno
(mm)
Luglio
(mm)
Agosto
(mm)
Trimestregiu.–
ago.(mm)
Frequenze
f i = ni/N + 1
Trimestre giu.-ago.
(mm)
1927 140 162 168 59 389 0.026 548 1928 83 15 50 58 123 0.053 522 1929 162 98 38 126 262 0.079 490 1930 218 82 126 74 282 0.105 465 1931 189 21 55 91 167 0.132 423 1932 197 232 218 98 548 0.158 422 1933 82 418 39 8 465 0.184 418 1934 197 83 103 227 413 0.211 413 1935 186 51 89 160 300 0.234 394 1936 159 180 154 41 375 0.263 389 1937 109 189 67 81 337 0.289 375 1938 160 52 53 78 183 0.316 362 1939 204 144 75 271 490 0.342 354 1940 175 354 141 27 522 0.368 350 1941 228 109 131 38 278 0.395 344 1942 74 61 47 69 177 0.421 337 1943 215 38 142 57 237 0.447 333 1944 93 142 161 119 422 0.474 321 1945 179 40 65 136 241 0.500 300 1946 299 217 18 119 354 0.526 292 1947 97 35 80 45 160 0.553 282 1950 104 58 39 57 154 0.579 278 1951 209 135 171 112 418 0.605 262 1952 118 85 104 173 362 0.632 261 1953 39 224 77 43 344 0.658 257 1954 121 230 52 112 394 0.684 256 1955 43 129 74 54 257 0.711 254 1956 69 119 159 43 321 0.737 241 1957 229 189 94 9 292 0.763 237 1958 63 98 37 48 183 0.789 183 1959 195 86 125 212 423 0.816 183 1960 99 115 68 71 254 0.842 177 1961 85 204 57 0.0 261 0.868 167 1962 138 63 79 25 167 0.895 167 1963 123 135 141 57 333 0.921 160 1964 61 154 67 35 256 0.947 154 1965 54 119 86 145 350 0.973 123
Media 140.4 131.5 93.2 85.9 310.6 Scarto quadr. 63.0 86.3 47.2 61.6 107.9 Coeff. Var. (%) 44.9 65.6 50.7 71.7 34.7
Vigellio: 1978 non ril. 126.0 27.8 66.5 220.3 1979 21.0 122.1 44.5 150.7 317.3 1980 137.1 125.1 37.4 177.3 339.8
48
In conclusione il comprensorio irriguo sotteso al bacino dell'Ingagna presenta
caratteristiche climatiche abbastanza uniformi, almeno per quanto concerne il periodo
vegetativo, e la variabilità climatica al suo interno è essenzialmente in funzione del fattore
altitudine e della presenza, a monte del comprensorio, della catena prealpina del Biellese.
L'assenza di alture nel territorio in esame, così come l'uniformità di pendenza non
permette la formazione di ambienti microclimatici locali, se non in aree estremamente ristrette
e marginali.
Il regime pluviometrico è quindi di tipo sub-litoraneo padano con prevalenza di
primavera.
Poiché il comprensorio in esame è compreso tra le isoipse di 200 mt e 400 mt s.l.m. si
è proceduto, con opportune interpolazioni, alla determinazione delle precipitazioni alle varie
quote.
Come si può vedere dalla tabella seguente si assiste ad un crescere delle precipitazioni,
in misura più marcata nei mesi primaverili, minimi in luglio e più sensibile in agosto, e
nuovamente marcata in settembre, con l'aumentare dell'altitudine.
- Precipitazioni da marzo a settembre per zona altimetrica
mt s.l.m. M A M G…..L A S TOT.
200 75 104 93 113....87 68 88 628
250 75 115 101 124....88 75 95 673
300 75 127 109 134....90 82 102 719
350 74 138 117 145....91 89 109 763
400 74 150 125 155....92 96 116 808
L'analisi di questi dati, eseguita in maniera specifica per individuare all'interno del
comprensorio ulteriori aree sottoposte a regime pluviometrico particolare conferma in buona
sostanza i risultati delle indagini pluviometriche condotte più a largo raggio sul comprensorio
irriguo e sulle aree circostanti sedi di stazioni di misurazione.
Anche nel caso dell'analisi termometrica, la temperatura media mensile è stata
determinata con riferimento alle osservazioni meteorologiche pluridecennali compiute nelle
49
stazioni termometriche di Biella e di Vercelli e rapportata alle misurazioni effettuate al campo
sperimentale di Vigellio.
Con l'ausilio del gradiente termico specificatamente determinato si è potuto costruire
la serie delle temperature medie mensili relativamente alle varie zone altimetriche e riportate
nella tabella seguente.
QUOTE MESI
m s.l.m. G F M A M G
200 0.55 3.06 7.7 12.17 16.66 20.61
250 0.90 3.26 7.7 12.07 16.32 20.23
300 1.25 3.46 7.7 11.97 15.98 19.36
350 1.60 3.66 7.7 11.87 15.64 19.49
400 1.95 3.86 7.7 11.77 15.30 19.11
QUOTE MESI
m s.l.m. L A S O N D
200 23.26 22.21 18.83 12.29 6.48 2.0
250 22.85 21.82 18.05 12.06 6.47 2.23
300 22.43 21.42 17.76 11.82 6.45 2.47
350 22.01 21.03 17.48 11.59 6.43 2.70
400 21.60 20.63 17.19 11.35 6.42 2.96
Come si può vedere nei primi mesi invernali, per effetto della continentalità termica, le
temperature sono più elevate alle quote superiori, mentre nei mesi estivi si nota una netta
differenza fra le temperature medie alle varie quote.
Il periodo più caldo si ha generalmente dalla seconda decade di luglio alla prima
decade di agosto, seppure non siano frequenti periodi di notevole calore in giugno e anche
primavere non solo miti ma calde.
Se si ritiene, come per le latifoglie, di indicare nella temperatura media di 10°C il
sintomo di ripresa vegetativo, si può considerare che il periodo vegetativo abbia inizio nella
seconda quindicina di aprile.
I valori dell'eliofania media, così come riportati nelle tabelle 3, 4 e 5 permettono di
50
constatare che il massimo della radiazione solare si ha nei mesi di luglio e agosto, cui
corrisponde anche il maggiore numero di ore di sole.
Riassumendo, in base alle conclusioni che si possono trarre dall'analisi pluviometrica,
possiamo dire che il regime delle precipitazioni è caratterizzato da una piovosità media annua
relativamente elevata (si tenga presente che la media annua delle precipitazioni a Biella,
relativa ad un cinquantennio, è di mm 450).
Le precipitazioni si presentano distribuite con due picchi e due depressioni, con un
massimo principale in giugno e secondario in autunno, e con il minimo invernale più
accentuato di quello estivo.
Mentre i mesi invernali, primaverili e autunnali sono caratterizzati da precipitazioni di
lunga durata, i mesi estivi, e quelli tardo primaverili (maggio) sono caratterizzati da
precipitazioni brevi e intense a carattere temporalesco.
La caratteristica di frequenza e intensità delle precipitazioni si ripercuote sulla loro
possibilità di utilizzazione, specialmente nel periodo estivo.
Se pertanto si vuole considerare la pioggia come apporto di acqua alla vegetazione, si
rende necessario considerarne la quota parte utilizzabile, quella cioè che rimane a
disposizione delle piante dopo lo scorrimento superficiale, la percolazione, ecc.
Ora, tenuto presente che le piogge intense penetrano con difficoltà nel terreno e che
con la loro azione battente provocano un danno alle strutture del terreno, dando origine ad un
forte scorrimento superficiale, si comprende che la pioggia utile a disposizione della
vegetazione è sempre inferiore a quella effettivamente caduta.
Nel computo della pioggia utile bisogna prendere in considerazione anche le
caratteristiche pedologiche del comprensorio.
La condizione di "optimum" di sviluppo delle piante si realizza allorchè l'umidità del
terreno non supera il 40/50% della sua capacità idrica ed allorquando non si scende mai, tra
una erogazione e l'altra, fino al punto di avvizzimento per le colture, ossia che il terreno non
perda, all'incirca, più del 80% della acqua capillare.
L'abbondante somministrazione di acqua rappresenta oltre che un danno per i terreni e
per le colture anche un inutile spreco; è necessario perciò che l'acqua venga distribuita
51
rispettando in volume un contenuto di aria nel terreno almeno del 14% nei terreni arativi e
dell'8% nei prati in quanto, sia le radici delle piante che la flora batterica, hanno bisogno, per
la loro vita, dell'ossigeno dell'aria.
Ai fini dell'adattamento della aspersione allo ambiente pedologico sono stati tenuti
presenti i seguenti elementi:
a) intensità di erogazione in mc per ettaro distribuita in ciascuna erogazione;
b) durata della ruota;
c) altezza oraria di precipitazione.
Facendo seguito alle indicazioni fornite dall'indagine sperimentale sul campo-
laboratorio sito in Vigellio e in base alle analisi termopluviometriche, si può affermare che
l'irrigazione svolge, nel caso del comprensorio irriguo in oggetto, una azione integrativa
fondamentale degli afflussi meteorici, estremamente irregolari sia nella entità che nella
distribuzione.
I tipi colturali analizzati presentano inoltre le maggiori carenze idriche nel periodo di
minore entità degli afflussi meteorici.
Per quanto concerne i fabbisogni irrigui si sono raggiunte le seguenti conclusioni
riguardanti i principali tipi colturali e di seguito esposte in forma tabellare:
Tipo colturale
N° medio di Irrigazioni
Apporto irriguo medio annuo
(mc/ha)
Turno minimo
indicativo (gg)
Volumi unitari massimo di
adacquamento (mc/ha)
Mais 4÷6 1800÷1500 10 400÷500
Prato polifitico
stabile
8÷9 2000÷2500 8 300÷400
Il numero degli adacquamenti è stato leggermente intensificato rispetto a quanto
indicato nella Relazione sulla sperimentazione agronomica al fine di poter variare i volumi di
adacquamento nel corso della stagione secondo le necessità.
Il periodo critico per la coltura del mais è all'incirca variabile tra la fine di giugno e la
prima decade di agosto, pari ad una durata di cinque settimane circa.
52
Nel caso del prato polifitico stabile il periodo critico varia dalla seconda decade di
giugno fino alla prima decade di settembre, presentando una punta massima nel mese di
luglio.
Nella elaborazione dei dati successivi si farà riferimento ai seguenti valori dei
fabbisogni irrigui:
- mais: 1600 mc/ha con corpo d'acqua unitario pari a 400 mc/ha
- prato polifitico stabile 2600 mc/ha con corpo d'acqua unitario pari a 400 mc/ha
Il dimensionamento dell'impianto è stato eseguito in funzione della coltura che
comporta il maggior apporto idrico sia in termini di volume d'acqua stagionale medio riferito
all'ettaro sia in termini di durata nell'arco della stagione irrigua.
3.4 Determinazione dei riparti mensili delle acque
Per la determinazione delle quantità di acqua da somministrare mensilmente alle varie
colture del comprensorio in esame si sono utilizzati i dati di modulazione degli afflussi
mensili ed annui al serbatoio sul torrente Ingagna.
Tale tabella degli afflussi era stata determinata durante la redazione del progetto
esecutivo dello sbarramento e prendeva in considerazione i volumi d'acqua affluenti al
serbatoio mensilmente nei 40 anni consecutivi dal 1921 al 1960. La determinazione dei
deflussi è stata effettuata sulla scorta dei dati noti e relativi a:
- deflussi biologici, comprensivi dei diritti di derivazione di valle e valutati 400 l/s continui;
- deflussi potabili da distribuire agli abitati di valle determinati sulla scorta del D.P.G.R. di
variazione del piano regolatore generale degli acquedotti n. 70-37473 in data 30.04.1990 e
pari a 157 l/s continui.
- deflussi irrigui determinati sulla scorta del riparto ipotizzato della superficie da irrigare
(come già descritto) così ripartito:
53
ha Mc/ha Mc/anno (media annua) PPS 968 2.650 2.565.200 Mais 914 3.800 3.473.200 Orzo 237 1.000 237.000 Frumento 570 1.000 570.000 Frutteti 1.070 2.800 2.996.000 S.A.U. 3.476 2.831,24 Bosco-tare 243 - Aree urbanizzate 770 - Totale superficie 4.489 - 9.841.400
54
4. TURNI E CORPI D'ACQUA
E' questo un problema di particolare interesse e come tale è stato attentamente valutato
e analizzato.
In generale i turni d'irrigazione più frequentemente adottati si riferiscono mediamente
ad 8/12 giorni e l'esercizio degli impianti è nella maggior parte dei casi effettuato con
erogazioni limitate fra 6 e 12 ore al giorno, più frequentemente fra 12 e 18 ore.
L'irrigazione del comprensorio in esame avviene ad intervalli regolari di tempo (ruota)
mediante adacquamenti fatti con una quantità costante di acqua (modulo) e per un determinato
numero di ore (orario).
Quanto maggiore è la quantità di acqua disponibile all'ugello di ogni irrigatore, tanto
minore sarà pertanto il numero di ore necessarie per unità di superficie irrigata.
Inoltre, poiché è necessario che gli adacquamenti avvengano a tempo opportuno in
modo che le colture non abbiano a soffrire danni dalla siccità, le ruote avranno durata tale a
seconda della natura e qualità dei terreni da irrigare.
Gli irrigatori in progetto. circolari e a settore, forniscono una intensità di pioggia
media nell'ordine di 8 mm/ora.
Secondo quanto ricavato nella sperimentazione agraria effettuata negli anni 1978-1981
(Relazione Agronomica) si sono adottati per il mais 1500÷1600 mc/ha per anno (4÷5
adacquamenti) e per il prato 2500÷2600 mc/ha per anno (8÷9 adacquamenti), reputando di
riuscire a far fronte ai fabbisogni irrigui adottando volumi unitari di adacquamento fino a 400
mc per ettaro (corrispondenti a mm 40 di altezza di acqua) in ruota di 8 giorni nei periodi di
massimo fabbisogno idrico, cosa possibile con le assegnazioni unitarie sopraindicate e con
una intensità di pioggia di 10 mm/h nel caso medio. Come si può constatare il numero degli
adacquamenti è stato un po' intensificato rispetto alle determinazioni risultanti dall'allegata
Relazione sulla sperimentazioni agrarie, in relazione ad una maggiore ottimizzazione della
qualità di aspersione.
Tale valore dell'intensità di precipitazione risulta compatibile con le velocità medie di
infiltrazione del terreno del comprensorio, comprese tra i 6 mm/ora per il terreno compatto
alla profondità di circa 50 cm e i 9,6 mm/ora in un terreno più soffice subito al di sotto dello
55
strato superficiale.
Pur tuttavia, dopo alcuni anni di lavorazione del terreno, in fase di esercizio tali valori
potranno variare sensibilmente implicando modificazioni sui diametri dei boccagli e sulla
durata della ruota.
Peraltro tali possibilità sono state esaminate dettagliatamente in fase progettuale e di
calcolo onde poter garantire la massima libertà di esercizio dell'impianto.
I valori della ruota riportati possono essere considerati come valori medi nel periodo di
maggior consumo. In fase di esercizio potranno essere variati a seconda delle necessità
colturali, e di conseguenza il periodo irriguo potrà essere esteso e contratto qualora la
situazione climatica lo rendesse necessario.
4.1 Gli irrigatori: parametri di calcolo e disposiz ione planimetrica
Nella ricerca del tipo tecnologico di irrigatore che meglio si adatta ad essere utilizzato
nell'irrigazione delle aree colturali relative al comprensorio, si è fatto riferimento alle usuali
formule di calcolo tendendo ad approssimare nel miglior modo possibile le reali prestazioni
dell'irrigatore.
A tal fine sono stati tenuti in considerazione due importanti accorgimenti:
- l'irrigatore è sostanzialmente una macchina idraulica e, come tale, il rendimento è
esprimibile mediante un diagramma collinare in funzione della pressione e della portata.
Da notare che i valori massimi del rendimento sono appannaggio generalmente dei
boccagli più piccoli (per ciascuna gamma di irrigatore) e delle minori pressioni.
- la misura delle gittate viene effettuata tecnicamente sul terreno e non sull'orizzonte del
boccaglio. Per molti irrigatori questi due piani differiscono di 1.5–2.0 m. Inoltre, nelle
tabelle presentate dalle case costruttrici, il valore delle gittate è misurato in aria calma e
pertanto è necessario ridurre il valore in questione mediante opportuno coefficiente. Le
migliori case costruttrici di irrigatori forniscono inoltre un abaco per il calcolo della
riduzione percentuale della gittata in funzione della velocità del vento che mediamente può
verificarsi in zona.
56
4.1.1 Portata del boccaglio
Il boccaglio dell'irrigatore può essere considerato una bocca a battente a luce circolare,
la cui portata è espressa da:
q = 4
d 2 gh2µπ
⋅
dove:
d = diametro del boccaglio (m)
g = accelerazione di gravità, 9.81 m/sec2
h = pressione all'irrigatore (m)
µ = coefficiente di contrazione (per boccagli conici µ = 0.95)
q = portata (m3/sec)
L'espressione precedente può essere scritta anche come:
q = 3.305 d2 h0.5
da cui è possibile, in funzione delle grandezze fisiche conosciute, ricavare
d = 0.55 q0.5 h-0.25
oppure
h = 0.092 d-4 q2
E' ancora possibile relazionare dette grandezze attraverso la caratteristica w del boccaglio:
W = 1
16 d 2g = 0.08263 d2 4
-4
π /
ottenendo
h = w q2 e q = h / w
che, qualora vi siano n irrigatori in funzione diventa:
h = w
n q2
2
Nell'ambito della progettazione dell'impianto in esame, come in precedenza sostenuto,
si è fatto riferimento a due tipologie di irrigatori, funzionanti a bassa (< 5 bar) e alta pressione
(> 5 bar) (1 bar = 1.0197 kg/cm2), in quanto tale è la gamma di pressioni medie garantite dai
57
vincoli naturali cui è sottoposto l'impianto.
Dalle tavole di progetto è desumibile la curva di livello individuata quale separatrice
del campo di pressioni di funzionamento individuate.
In base a questi dati, con le formule presentate, le condizioni di esercizio degli
irrigatori possono essere esplicitate dalla seguente tabella riepilogativa.
BASSA
PRESSIONE
IRRIGATORI N°
PORTATA (l/s)
Hm (m)
Hv (m)
DN. (mm)
TIPO BOCCAGLIO (mm)
VELOCITA (m/s)
GITTATA (m)
<20 160 5 3.5 250 disco piatto 20 3.06 38.9 <30 240 5 3.5 350 disco piatto 20 2.49 38.9 <40 320 5 3.5 400 disco piatto 20 2.54 38.9 <50 400 5 3.5 400 disco piatto 20 3.18 38.9 <60 390 5 3.5 400 disco piatto 18 3.1 36.8 <70 360 5 3.5 400 disco piatto 16 2.88 34.5
ALTA
PRESSIONE
IRRIGATORI N°
PORTATA (l/s)
Hm (m)
Hv (m)
DN. (mm)
TIPO BOCCAGLIO (mm)
VELOCITA (m/s)
GITTATA (m)
<20 190 8 5 250 disco piatto 20 3.87 44.6 <30 286 8 5 300 disco piatto 20 4.05 44.6 <40 380 8 5 400 disco piatto 20 3.03 44.6 <50 386 8 5 400 disco piatto 18 0.07 42.1 <60 463 8 5 400 disco piatto 18 3.69 42.1 <70 427 8 5 400 disco piatto 16 3.41 39.5 <80 488 8 5 400 disco piatto 16 3.89 39.5
4.1.2. Efficienza e rendimento
L'efficienza di un irrigatore è definibile come rapporto tra la gittata R e la pressione h
E = R
h
Di norma la gittata è indicata con R perchè rappresenta l'area del cerchio irrigato.
Questo valore, ricavato su un getto libero venne adottato da Oehler e Zunker come termine
per indicare il grado di polverizzazione. Per getto libero si intende quello realizzato da un
boccaglio perfetto, non ruotante, alimentato da un tubo di lancio dotato di raddrizzatore di
flusso, con un diametro almeno 5 volte maggiore del boccaglio ed una lunghezza almeno di
10 diametri.
Idealmente esso rappresenta la massima gittata che può essere effettivamente
raggiunta nell'aria.
58
Ma questo valore non si deve applicare all'irrigatore rotante, perché il movimento di
rotazione causa una perdita di gittata e per esigenze costruttive, per contenere il peso e il costo
ed ottenere una sufficiente maneggevolezza si riducono diametri e lunghezza del tubo di
lancio con una ulteriore riduzione dell'efficienza.
Si indicherà con rendimento (η) il rapporto tra la gittata dell'irrigatore e quella del
getto libero (Ro)
η = R
Ro
4.1.3. Il grado di polverizzazione
Si definisce grado di polverizzazione il rapporto tra la pressione e il diametro del
boccaglio.
In unità coerenti risulta espresso da
p = h
1000 d
Noto che il diametro d del boccaglio può essere espresso dalla relazione
d = 0.55 q0.5 h-0.25
la relazione precedente può essere scritta come segue
pq
= h
1000 (0.55 q h =
1
550 =
h0.5 -0.5
1.25
⋅ ) .0 5
Noto che la gittata R è espressa dalla
R = 71.7 · 2 sin (2α) d0.6 h0.4
dove
α = angolo di proiezione
d = diametro del boccaglio (m)
h = pressione (m)
Posto α = 24° e utilizzando i valori relativi alle simulazioni di funzionamento per gli
irrigatori considerati si ottengono i valori della gittata corrispondenti ai tipologici di irrigatori
59
in una fase che può essere considerata di prima approssimazione. Il valore finale della gittata
R si ottiene considerando anche l'azione del vento, peggior nemico degli impianti di
pluvirrigazione. Operando comunque in un territorio a scarsa ventosità, dalle tabelle relative,
si applica un coefficiente riduttivo che prevede una riduzione dell'8% del valore della gittata e
quindi R = 0.08 · R
Definita l'efficienza
E = R
h
si ottiene
E = 71.7 · 1.5 (d/h)0.6 = 107.55 (d/h)0.6
la cui valutazione oggettiva è rappresentata nella scala dei valori proposta da Oehler e Zunker
in relazione al grado di polverizzazione.
Secondo Oehler e Zunker
Polverizzazione (E)
fuori scala 0.75
pioggia finissima 0.90
pioggia fine 1.00
pioggia semifine 1.10
pioggia semigrossa 1.20
pioggia grossa 1.30
pioggia troppo grossa 1.40
Come si vede, l'espressione d/h è l'inverso di quella che compare nel grado di
polverizzazione. Questa formula conferma che il valore dell'efficienza diminuisce al crescere
del grado di polverizzazione e, poiché anche il rendimento si riduce nello stesso senso, si
capisce come ogni volta che per un certo diametro di boccaglio si usa una pressione eccessiva
ci sia in proporzione una perdita di gittata e di rendimento energetico.
Per verifica, utilizzando le notazioni precedenti e scrivendo l'inverso del grado di
polverizzazione
1
P =
1000 d
h
60
noto che E = 107.55 (d/h)0.6
si ottiene
E = 1.7 (1/p)0.6
definito:
P = h
1000 d
in conformità con quanto calcolato in precedenza.
Ricavando il valore della gittata R in funzione del grado di polverizzazione P
R = 71.7 · 2 sin 2 α d0.6 h0.4
P = h
1000 d
ossia h = P 1000 d
si ricava
R = 7.71 2 sin 2 α d0.6 (P 1000 d)0.4 = 71.7 10000.4 2 sin 2 αP0.4 d = 1704.55 P0.4 d
e pertanto, a parità del grado di polverizzazione, la gittata è direttamente proporzionale al
diametro del boccaglio.
Analogamente, se nell'espressione della gittata si sostituisce il valore:
d = h
1000 P
si ottiene:
R = 4.52 2 sin 2 α P0.4 h = 6.718 P-0.4 h ≈ 6.72 h/P0.4
e quindi, a parità del grado di polverizzazione, la gittata è direttamente proporzionale alla
pressione.
4.1.4. Schema geometrico
La coltivazione dei campi è oggi fortemente meccanizzata, per cui è necessario
adottare schemi che facilitino il movimento delle macchine, riducendo il numero di ostacoli
61
per ettaro.
Lo schema di disposizione adottato per gli irrigatori è quello classico a triangolo, come
rappresentato nelle tavole di progetto.
Come già specificato, il sistema di distribuzione, è costituito da un'ala principale, che
si diparte dalla maglia primaria, sulla quale sono inserite le ali terminali portanti gli irrigatori.
L'estrema flessibilità del modulo di distribuzione consente di adattarsi alla morfologia
del terreno e di superare gli ostacoli presenti.
La disposizione a triangolo adottata presenta il vantaggio di una copertura totale delle
aree irrigate senza creare zone di sovrapposizione eccessive e di intensità di pioggia doppia
rispetto al previsto.
Con riferimento alla figura precedente, le distanze rappresentate assumono nel caso di
utilizzo degli irrigatori di riferimento il seguente valore in funzione della gittata:
a = distanza fra gli irrigatori = 3 R
b = interdistanza fra le ali = 1.5 R
area utile = 1.5 3 R2
indice di ricoprimento = 1.5 3
= 1.21π
4.1.5. Intensità oraria di pioggia
Definito lo schema geometrico si può calcolare l'intensità oraria di pioggia, cioè
l'altezza d'acqua piovuta in un'ora sull'area utile.
Pertanto si ottiene
i = q
A 1000
u
⋅
dove i = intensità di pioggia (mm)
q = portata dell'irrigatore (l/sec)
Au = area utile definita come prodotto della distanza tra gli irrigatori per
l'interdistanza tra le ali (a · b) mq
L'intensità di pioggia cresce con il crescere della portata e si riduce con l'aumentare
62
del grado di polverizzazione.
Il volume d'acqua per ogni adacquata (corpo d'acqua) è pari, nel caso più
sfavorevole, a 400 m3/ha il che corrisponde a un'altezza d'acqua di 40 mm.
Indicazioni più dettagliate sono riportate nel fascicolo relativo alla gestione
irrigua dei comizi.
4.1.6. Orario e quadro orario
Il sistema di gestione della portata irrigua prevede la suddivisione del comprensorio in
aree irrigabili (comizi) in funzione della disponibilità del prelievo (invaso).
Sulla apposita cartografia sono quindi individuate le aree in questione e la successione
cronologica dei turni, fermo restando l'orario giornaliero di funzionamento dell'impianto
(supposto della durata di 12 - 18 ore) e la durata di 4 ore per ciascun turno irriguo.
La ruota, come da indagine agronomica sui tipi colturali, è fissata in 8 – 12 giorni.
In ogni caso l'irrigazione di ogni settore potrà avvenire secondo turni che il Consorzio
ha stabilito, in linea progettuale, con durata variabile d 8 a 15 gg a seconda del periodo
stagionale e della coltura per cui ogni ditta catastale riceverà gli adacquamenti previsti
attraverso gli idranti posti sulle condotte che rimarranno aperti secondo l'orario e le modalità
prestabilite.
La formazione del calendario di utilizzazione dovrà comunque venir ottimizzato
mediante l'esperienza in campo che dovrà tenere conto della:
- disposizione degli adacquamenti
- disposizione dei turni (distanza tra gli adacquamenti)
Si ritiene inutilmente elaborato scendere in definizioni più dettagliate delle valutazioni
mensili previste e delle necessità colturali citate in quanto non prevedibili in modo più
accurato allo stato attuale delle cose.
E' però indispensabile aver conferito al sistema irriguo, attraverso le caratteristiche
progettuali, la necessaria elasticità, che dia la possibilità di adeguarsi alle continue mutazioni
delle condizioni economiche e di mercato che caratterizzano negli ultimi tempi gli
investimenti nel settore agricolo; in particolare sarà garantita l'adattabilità del sistema:
63
- alle varietà e sottovarietà usate
- alle eventuali colture alternative che eventi di mercato o climatici consiglino
- agli eventi climatici
- a momenti di pianificazione in evoluzione (riordino fondiario)
64
5. AUTOMAZIONE DELL'IMPIANTO
In un impianto di tale importanza è quanto mai necessario ricercare la possibilità di
uno sfruttamento razionale e al tempo stesso indipendente da situazioni contingenti che, per la
difficoltà obiettiva del reperimento della manovalanza, potrebbero, proprio nel momento di
maggior bisogno, mandare in crisi tutta l'organizzazione gestionale con danni gravissimi per
le coltivazioni.
Peraltro le spese d'impianto vengono largamente compensate dal notevole risparmio di
mano d'opera che, oltre tutto, non viene così distolta dalle pratiche colturali dirette.
Per questo l'impianto è stato concepito in modo tale da consentire una
automatizzazione centralizzata tramite comandi ciclici costituiti essenzialmente da un
programmatore in grado di radiocomandare delle valvole a membrana idrauliche e delle
valvole a farfalla che sezionano la rete in base alle esigenze del momento.
Tale soluzione permette altresì di far funzionare sempre gli irrigatori alle condizioni
ideali di esercizio ottenendo da questi il massimo rendimento e di conseguenza un risparmio
di acqua con una maggiore uniformità di irrigazione; tutto ciò poichè è possibile con questo
sistema controllare ciascuna ala e sezionare la rete in modo tale che ad ogni irrigatore in
funzione giunga la stessa portata con pressione costante.
L'automazione dell'impianto oltre a fornire un notevole risparmio in mano d'opera ci
consente l'opportunità di sfruttare al massimo le risorse d'acqua a disposizione e di innalzare il
livello di efficienza di tutto il complesso irriguo a valori decisamente prossimi al 100%.
Difatti quest'ultimo sarà in grado di rispondere in "tempo reale" a qualsiasi condizione
di esercizio che potrà essere richiesta in futuro sia per la rotazione delle colture sia per il
cambiamento di condizioni meteorologiche variabili peraltro in continuazione di giorno in
giorno.
In funzione della realizzazione di tale automatismo, essendo completamente
automatizzato il cambiamento di postazione, la dotazione degli irrigatori dovrà essere
completa per l'intero comprensorio da irrigare poiché questi ultimi verrebbero montati
all'inizio della stagione irrigua e smontati solamente al termine della stagione stessa.
65
D'altra parte si rende superfluo l'uso dell'orologio temporizzatore poichè le ali saranno
sempre in grado di funzionare con più irrigatori contemporaneamente e inoltre perde di
significato lo studio aprioristico del quadro orario in quanto l'impianto sarà attivato sempre in
funzione delle reali necessità e richieste del momento.
Il sistema di automatizzazione previsto è gestito da un Personal Computer
comunicante a mezzo onde radio con gli organi (idrovalvole) preposti alla distribuzione della
portata irrigua.
Il Personal Computer è interfacciato appositamente per la trasmissione dei segnali che
verranno ricevuti dalle idrovalvole (per mezzo delle unità di campo) montate in testa a
ciascuna ala principale e alle valvole a farfalla previste per l'esclusione di alcuni tronchi delle
maglie primarie per vettoriare direttamente la portata necessaria all'alimentazione della
prevista centrale idroelettrica attraverso una linea preferenziale di tubazioni in acciaio.
Non sussistono problemi di disturbo del segnale radio in quanto opera su precisa
banda frequenziale e, in ogni caso, è possibile prevedere l'uso di ripetitori.
Il sistema consente un dialogo biunivoco tra centrale di controllo e organi di
regolazione, per cui è possibile usufruire in tempo reale dei dati di funzionamento sulle
manovre eseguite e sui problemi tecnici eventuali.
Le funzioni svolte sono molteplici, e tra queste sono da annoverarsi il comando delle
valvole, la risposta al sistema di controllo centrale dell'avvenuto comando, il controllo delle
portate e lo stato del sistema.
L'aggiornamento automatico dei dati consente la registrazione dei medesimi sia su
disco magnetico che su supporto cartaceo.
Notevoli dati sul monitoraggio dei consumi possono essere forniti dalla rilevazione
delle portate in transito nelle tubazioni, sulla loro variazione percentuale.
La configurazione del sistema può essere fornita in ogni momento di funzionamento e
in tempo reale.
Le unità di campo ricevono i comandi trasmessi via radio dalla centrale di controllo
(Personal Computer) tramite una apposita interfaccia di trasmissione e sono ubicate in
apposite cassette su pali di sostegno accanto alle valvole la cui movimentazione si vuole
66
radiocomandare.
L'energia richiesta per il funzionamento delle unità di campo è molto contenuta ed è
garantita dall’utilizzo di un pannellino solare.
E' stata una precisa scelta progettuale quella di utilizzare idrovalvole per il cui
funzionamento occorra un bassissimo livello energetico per l'innesco del circuito idraulico in
chiusura o apertura, in quanto, in questo modo sarà possibile svincolarsi completamente dalla
stesura di cavi conduttori nella trincee di scavo delle tubazioni onde consentire
l'alimentazione elettrica a tutti i punti di comando dell'aspersione dell'acqua (idrovalvole).
Ricevuto il comando radio, tramite un sistema elettronico l'unità di campo comanda
l'apertura/chiusura della valvola in questione, regolando pertanto l'apporto irriguo alle varie
aree.
Le valvole sono alloggiate in posizione aerea per una facile manutenzione e poste al
riparo da eventuali vandali mediante recinzione.
Esse sono state previste nella sezione iniziale delle ali primarie e rappresentano l'unico
organo di comando per determinare la composizione dei turni di irrigazione. La flessibilità
dell'impianto di irrigazione progettato trova, nella porzione di terreno irrigato mediante la
manovra di queste idrovalvole, il suo limite inferiore che è stato stabilito in circa 10 ha. In
pratica tale superficie rappresenta l'entità minima, compatibilmente con la morfologia del
territorio, irrigabile contemporaneamente al di sotto della quale non è possibile differenziare
le aspersioni somministrate.
Il centro di controllo è stato previsto in un apposito edificio ubicato in corrispondenza
del nodo 1 in quanto risulta il posto più "dominante" per quanto concerne la possibilità di
radiocontrollare le stazioni periferiche (unità di campo) con il minor numero di ripetitori
possibili.
Per quanto concerne le unità di campo, l’unità elettronica di comando remoto RTU dovrà
essere un’unità intelligente con microprocessore per il controllo e la gestione locale via radio
UHF di apparati in campo in modalità STAND -ALONE. L’unità dovrà essere in grado di
eseguire comandi, ricevuti dal centro e ritrasmettere allo stesso informazione di stato e/o
allarmi relativi agli apparati controllati. L’unità dovrà avere un moderno processore a basso
67
consumo (Ultra Low-Power Consumption Processor) con memorie RAM e memorie Flash
interne e dovrà integrare al suo interno un apparato radio ricetrasmittente a potenza regolabile
da 10 mW a 100 mW con raggio di copertura non inferiore a 3 Km.
L’apparato radio ricetrasmittente integrata nella periferica dovrà essere progettata e sviluppata
per specifiche applicazioni dove necessitano elevata potenza di trasmissione accoppiata a
bassi consumi di funzionamento.
L’unità dovrà essere alimentata da una batteria comunemente reperibile sul mercato da 6 volt
avente una durata di circa 10 anni.
L’unità dovrà essere in grado di gestire il comando di ogni valvola idraulica e le due
informazioni di ritorno.
Dovrà essere possibile modificare via software il valore di tensione di alimentazione dei
solenoidi ubicati sulle idrovalvole e la durata dell'impulso e le periferiche dovranno poter
accettare solenoidi a 2 o 3 fili.
L’unità elettronica di comando remoto dovrà avere almeno le seguenti minime caratteristiche:
• Indirizzo unico e immodificabile
• N° 2 DO (comandi) e 2 DI (informazioni di ritorno)
• Capacità di Calcolo istantaneo della portata e funzione di Data Logger
• Gestione allarmi connessi alla apparecchiatura come bassa tensione, apparato non in
comunicazione ecc.
La posa delle unità di controllo di comando remoto RTU, viene prevista in campo e quindi le
stesse dovranno essere poste in idoneo quadro di contenimento a bassa tensione avente
protezione IP 68 Ral 7035 che dovrà essere provvisto di apposita serratura di chiusura a
chiave di tipo universale.
All’interno dello stesso quadro troveranno ubicazione la batteria da 6 V ed il regolatore di
carica, mentre il pannello solare dovrà essere posizionato esternamente insieme all’antenna in
una posizione che possa garantirne il perfetto funzionamento.
Dovrà essere realizzato un dispositivo in grado di gestire le logiche di funzionamento per
mezzo di un’autorizzazione locale (da posizionarsi all’interno di ogni quadro di
contenimento). Questo consenso se posizionato in OFF permetterà la sola chiusura della
68
valvola, se la valvola sarà stata comandata in apertura tramite il sistema di automazione e
telecontrollo. Mentre in posizione di ON permetterà l’apertura solo se il sistema di
automazione e telecontrollo avrà autorizzato la stessa. Il posizionamento del dispositivo in
OFF, conteggerà inoltre il tempo di sospensione ed una volta riattivato permetterà il recupero
del tempo perso in modo da non penalizzare il tempo di irrigazione impostato
precedentemente nella specifica valvola.
Ogni Unità di campo dovrà inoltre essere completa di pressostato (che dovrà essere istallato
su ogni valvola idraulica). Il pressostato a microinterruttore dovrà essere in grado di effettuare
la commutazione del segnale al raggiungimento del valore impostato. Il valore di intervento
dovrà necessariamente essere regolabile in un campo compreso tra 1 e 12 bar. La massima
pressione di lavoro dovrà essere di 25 bar. Il corpo dovrà essere in ottone con attacco da ½
pollice.
69
6. MATERIALI IMPIEGATI NELLA COSTRUZIONE DELL'IMPIA NTO – OPERE D’ARTE
L'attuale sviluppo della irrigazione col sistema ad aspersione è in special modo dovuto
ai naturali progressi che si sono realizzati in questi ultimi anni nella tecnica costruttiva dagli
impianti.
Le condizioni essenziali per un uso razionale della irrigazione a pioggia è infatti quella di aver
l'acqua in pressione in corrispondenza di ugelli di diametro relativamente piccolo attraverso i
quali essa possa affluire in forma di getto che, a causa dell'alta velocità che risulta dalla
trasformazione in energia cinetica della pressione esistente prima dell'ugello stesso, si frange
in conseguenza della gravità e per le resistenze di attrito contro l'aria ambiente; ciò mediante
l'aiuto di azioni meccaniche risultanti da speciali dispositivi degli irrigatori.
Tale possibilità si realizza con l'impiego di macchinari e di materiale il più vario sia
per la provvista dell'acqua e la sua messa in pressione che per il trasporto e la sua razionale
distribuzione sul terreno.
Dal momento che è possibile, nel caso in esame, realizzare un impianto in caduta,
l'impianto di irrigazione a pioggia comprende, riassumendo ciò che si è ampiamente illustrato
in precedenza:
1) una rete di condotte fisse, principali e terminali, con i relativi pezzi speciali e raccorderie,
per il trasporto dell'acqua sino agli idranti di consegna
2) una serie di irrigatori atti a distribuire l'acqua sotto forma di pioggia uniforme.
Esaminiamo quindi particolarmente i materiali costituenti l'impianto in progetto.
6.1. Tubazioni
La rete delle condotte fisse consiste in un complesso di condotte attraverso le quali
l'acqua si rende disponibile ai vari idranti sui quali vengono innestati gli irrigatori.
Tutto il complesso della rete fissa, sia principale che terminale, viene interrato alla
profondità di circa 120 centimetri sotto il piano di campagna, tenendo conto della loro
70
disposizione tipo nello schema del comizio, sia nella toponomastica del terreno.
Le tubazioni previste nei primi tre lotti realizzati erano in vetroresina (P.R.F.V. =
Plastica Rinforzata con Fibre di Vetro) per i tronchi costituenti le maglie primarie e le ali
principali di distribuzione, fatto salvo la linea preferenziale di tubazioni in acciaio che dal
nodo n. 1 al nodo n. 14 (attraverso i tronchi 1-5, 5-9, 9-10, 10-11, 11-12, 12-13, 13-14)
convogliano la portata necessaria all'alimentazione della turbina idraulica installata nella
centrale idroelettrica.
Le tubazioni, a partire dal quarto lotto, comprese quelle la cui posa in opera è prevista
in attuazione con il presente progetto, sia costituenti le maglie principali che le derivazioni
(DN 250/400 mm) sono previste in ghisa sferoidale.
Principalmente tale scelta è dettata dalla particolare duttibilità del materiale e dalla
maggiore rispondenza ai requisiti di tenuta a fronte delle frequenti variazioni di portata e
pressione cui è naturalmente soggetto l’impianto.
Con ciò non si intende affermare che le tubazioni in PRFV non siano idonee alla
bisogna, ma piuttosto che le tubazioni in ghisa in virtù del materiale stesso e delle giunzioni
tubazione/tubazione e tubazione/pezzi speciali consentono di fornire maggiori garanzie e di
affrontare la vita di esercizio dell’impianto dilatando i tempi, i costi di intervento e i disagi
conseguenti all’esercizio della pratica agricola (escavazione della linea, ricerca e sistemazione
del possibile guasto).
Dal confronto costi – benefici si è ritenuto che la maggiore spesa iniziale possa
certamente compensare i costi legati agli interventi manutentivi i quali verrebbero ad essere
pressoché annullati dall’utilizzo della ghisa.
In tal senso indicazioni utili sono state ottenute dall’analisi dell’attività di cantiere
(tempi) e dai seppur minimi inconvenienti legati alle tubazioni in PRFV (trafilamenti in
occasione di errato serraggio delle guarnizioni).
Le tubazioni costituenti le ali terminali di distribuzione sono realizzate in cloruro di polivinile
(PVC) fatto salvo i giunti di innesto degli idranti che sono in acciaio zincato.
Gli idranti sono costituiti da aste in acciaio flangiate alle estremità.
In linea generale si è cercato di ridurre al minimo il numero degli attraversamenti delle
71
strade e delle rogge che comporterebbe aggravi sul costo dell'impianto.
La trincea di scavo, a sezione trapezia, avrà la base minore di circa 2 m le pareti
inclinate di circa il 30%.
Il letto di posa sarà composto da circa 20 cm di sabbia, costipata a mano, avvolgente il
tubo per una altezza pari ad un terzo del suo diametro, mentre il completamento potrà
avvenire con il terreno di risulta purchè privo di sassi e di trovanti di grosse dimensioni.
I tubi, ad ogni cambiamento di direzione orizzontale o verticale, sono collegati a
blocchi di ancoraggio in cls. dimensionati per resistere alle spinte prodotte dalla condotta in
pressione in regime transitorio che, d'altra parte, risulta essere il più gravoso.
Essi risultano piuttosto tozzi e massicci con base trapezoidale per evitare l'insorgere di
tensioni di trazione ed assicurarne un buon coefficiente di sicurezza al ribaltamento e allo
scorrimento.
6.1.1. Tubazioni in ghisa
Costituiscono le tubazioni della rete di distribuzione a maglie e le ali principali.
I diametri utilizzati variano da DN 1000 a DN 500 per le tubazioni facenti parte della
struttura a maglie primarie, mentre il diametro utilizzato per le ali principali è variabile da DN
250 a DN 450 mm.
Le tubazioni in ghisa sferoidale saranno realizzate secondo quanto contenuto nella norma UNI
EN 545/2012.
La posa in opera dovrà avvenire predisponendo un idoneo letto di posa e un rinfianco
con spessore non inferiore al 70% del diametro della tubazione.
Tra le caratteristiche più interessanti del materiale costituente queste tubazioni
possiamo annoverare le seguenti:
- elevata resistenza alla degradazione per invecchiamento e una completa resistenza all'attacco
dei funghi, muffe, agenti batterici
- portata non inferiore ai tubi in materiale plastico data la superficie liscia e il basso
coefficiente di scabrezza, che consente di mantenere minime perdite di carico anche nel
tempo
72
- una buona flessibilità che consente una adattabilità alle ondulazioni e agli eventuali
assestamenti del terreno grazie alle particolari giunzioni, e una certa elasticità che riduce
l'entità delle sovrappressioni dovute ai colpi di ariete
- facilità di giunzione dei singoli elementi con giunti a bicchiere e guarnizione incorporata,
che garantiscono una perfetta tenuta indipendentemente dall’intervento manuale.
Ulteriore sicurezza nella tenuta è attendibile dall’impiego dei giunti Express, nei quali
il serraggio della guarnizione avviene mediante controflangia imbullonata.
I pezzi speciali disponibili ricoprono l’intera gamma prevista e ricorrono nella
produzione di serie.
Internamente le tubazioni presentano un rivestimento cementizio di spessore variabile
da 3 a 6 cm in funzione del diametro della tubazione.
Le barre commerciali sono lunghe 6 m. Per barra commerciale si intende la lunghezza
totale della barra di tubo, escluso il bicchiere.
Anche per queste tubazioni è stato adottato un sistema di blocchi di ancoraggio in
calcestruzzo adatto a proteggere la tubazione dalle spinte derivanti da curve, gomiti e dal
colpo d'ariete, il cui effetto è comunque trascurabile vista la ridistribuzione in rete delle
sovrappressioni e la limitata velocità dell'acqua nelle tubazioni.
6.1.2. Tubazioni in PVC
Le tubazioni costituenti le ali di distribuzione saranno in PVC del tipo a polimero bi-
orientato
Tubi di PVC-U bi-orientati destinati al convogliamento di acqua potabile, impianti
irrigui e scarichi in pressione saranno prodotti in conformità alla norma ISO 16422 e saranno
ottenuti mediante estrusione e stiramento radiale finalizzato a disporre ortogonalmente
l’orientamento molecolare, secondo procedimenti industriali conformi o equivalenti a quelli
delle norme NF T54 948 2010.
Il materiale (PVC-U) deve essere classificato in classe 450 e possedere
documentazione completa relativa alla determinazione delle correlate curve di regressione. La
ditta produttrice deve essere in possesso di certificati di conformità alle norme UNI EN ISO
73
9001:2008 del proprio Sistema Qualità Aziendale, rilasciati secondo UNI CEI EN 45012 da
enti terzi o società riconosciuti e accreditati. La ditta produttrice deve essere in possesso di
certificati di conformità del prodotto (marchio di qualità) sull’intera gamma fornita, rilasciato
secondo UNI CEI EN 45011 da enti terzi o società riconosciuti e accreditati.
Dovrà essere sempre garantita la resistenza alla pressione interne di almeno 10 bar in
difetto di maggiori prestazioni richieste.
Tutti i tubi devono essere marchiati in modo indelebile con:
- denominazione della Ditta produttrice,
- marchio di Qualità del prodotto;
- norma di riferimento;
- indicazione del materiale, della categoria del tipo, del diametro esterno,
- pressione nominale,
- data ed elementi di fabbricazione.
6.2 Idranti
Gli idranti, saranno in acciaio a base telescopica costituiti da un cilindro scorrevole
entro un altro di diametro maggiore e relativa asta portairrigatore corredata dalle seguenti
parti:
- raccordo passante in acciaio zincato a T con innesto a bicchiere calibrato per condotta in
PVC DN. 140 mm, per accogliere le guarnizioni standar di tenuta. Il raccordo a T è
dotato di una colonnina di tipo telescopico a cannocchiale in acciaio zincato chiusa con
tappo forato in posizione di riposo;
- asta fìssa porta irrigatore in acciaio zincato di geometria coma da elaborati grafici;
- valvoia a sfera in acciaio inox AISI 304 da V Mangiata UNI PN 10 completa di leva di
comando, montata sulle estremità superiore della colonnina soprasuolo, con dadi, bulloni,
flange, rondelle, viti in acciaio inox AISI 304.
Le esatte dimensioni, spessori e materiali sono riportati nelle apposite tavole grafiche
di progetto alle quali si rimanda.
74
L'idrante sottosuolo sarà stabilizzato entro scavo sulla linea di riparto mediante un
apposito blocco in c.a. d'ancoraggio secondo sagome, dimensioni e prescrizioni contenute
negli elaborati di progetto.
6.3 Irrigatori
Gli irrigatori costituiscono gli organi più importanti degli impianti a pioggia, essendo
quei dispositivi atti a distribuire l'acqua sotto forma di pioggia uniforme, con gocce di
diametro tale da non essere eccessivamente piccole perchè darebbero luogo a perdite per
evaporazione e dispersione per il vento e neanche troppo grosse perchè produrrebbero il
costipamento del terreno e il danneggiamento delle colture.
Si sono ormai raggiunti livelli assai elevati nella realizzazione degli irrigatori per cui
esistono norme di confronto fra i vari tipi di apparecchi in modo da poterli facilmente
distinguere in funzione delle loro qualità essenziali: la gittata, il loro impiego a pressione di
esercizio, come pure la distribuzione dell'altezza di caduta dell'acqua, il diametro delle gocce
e la distribuzione della nebulosità lungo il raggio di getto.
Molti sono i tipi studiati dalle varie case costruttrici le quali hanno cercato dapprima la
possibilità di costruire irrigatori che potessero bagnare il terreno a quadrati o a rettangoli onde
non lasciare spazi vuoti, oppure non irrigare due volte la superficie del terreno.
Attualmente si preferisce, per maggiore praticità di funzionamento, l'irrigatore
circolare o a settore.
Per ottenere una buona distribuzione dell'acqua si usano attualmente cari metodi, l'uno
dei quali consiste nel disporre gli irrigatori rotanti nel centro di una serie di quadrati vicini,
l'altro nel quale i centri sono collocati ai vertici di triangoli equilateri.
Nel caso in oggetto si è preferita la disposizione a triangolo come tra l'altro risulta ben
evidente nella relativa tavola progettuale.
Evidentemente ha importanza determinante la gittata in quanto è inversamente
proporzionale al numero di irrigatori per ettaro arrivando così a notevoli risparmi di tempo e
specialmente in numero di irrigatori piazzati.
75
Vi sono tuttavia dei limiti a queste possibilità in quanto per poter raggiungere le
maggiori gittate occorre aumentare non solo la portata ma anche la pressione.
La bontà di un irrigatore è basata sui seguenti elementi:
- intensità di precipitazione sull'area bagnata
- valore della gettata massima in relazione alla pressione di lavoro
- grado di uniformità delle precipitazioni e grado di polverizzazione
- regolarità del contorno dell'area bagnata
- potenza effettivamente richiesta dall'irrigatore in relazione alla pressione di lavoro ed all'area
bagnata.
6.4 Pezzi speciali
Particolare attenzione è stata prestata nella progettazione dei vari pezzi speciali
costituenti l'impianto, quali i raccordi, le derivazioni, le chiusure, le riduzioni per cambio di
sezione, congegni tutti studiati attentamente al fine di soddisfare i criteri di economia e di
praticità, onde ridurre al minimo le perturbazioni nel deflusso dell'acqua e ridurre quindi le
svariate perdite di carico accidentali.
Essi sono in genere costituiti dello stesso materiale delle tubazioni sulle quali vengono
applicati, tranne nel caso delle giunzioni a T per l'innesto degli idranti.
6.5 Apparecchiature idrauliche
6.5.1. Giunti di smontaggio
I giunti di smontaggio saranno del tipo a cannocchiale e dovranno essere realizzati in
acciaio Rst 37-2 rivestito con bitumatura a caldo di tipo alimentare, PN 25, con bulloni e dadi
in acciaio inox AISI 304 e guarnizioni in gomma atossica tipo NBR, adatti per accoppiamenti
con valvole sia di piccolo che di grande diametro e con moderati sforzi assiali e con lievi
flessioni angolari.
76
6.5.2 Valvole a farfalla
Le valvole a farfalla dovranno essere del tipo biflangiato con corpo realizzato in ghisa
sferoidale GGG 400-12 UNI 4544-74, albero e disco in acciaio inox AISI 431 con anello di
tenuta in Perbunan.
Le valvole dovranno essere conformi alle Norme ISO - DIN - BS - ANSI - JIS e UNI
con cuscinetti rivestiti con PTFE.
Il comando dovrà essere manuale a volantino, del tipo prescritto per le saracinesche,
con riduttore demoltiplicato contenuto in carter di ghisa sferoidale o acciaio a tenuta stagna,
con indicatore esterno della posizione della farfalla.
Le valvole dovranno essere verniciate con resine epossidiche atossiche dello spessore
minimo 150 micron.
6.5.3 Saracinesche in ghisa sferoidale
Le saracinesche in ghisa sferoidale saranno del tipo a corpo piatto con cuneo gommato
conformi alle Norme DIN 3202F4 - GS400-12 UNI 4544-74.
Il corpo dovrà essere verniciato esternamente ed internamente con resina epossidica. Il
cuneo sarà verniciato con polveri epossidiche nella zona alta mentre la restante parte dovrà
essere completamente rivestita a spessore in gomma nitrile vulcanizzata con scarico
antinquinamento. Il coperchio risulterà verniciato sia internamente che esternamente con
resina epossidica. Gli altri materiali costituenti la saracinesca risulteranno così costruiti:
- albero di manovra in acciaio inox con filettatura cilindrica e guida dell'albero lunga e resi
stente ad altissime sollecitazioni;
- guarnizione sigillante in NBR;
- O-RING in NBR per la perfetta tenuta dell'albero di manovra;
- bronzina in ottone trafilato;
- flangia con piano di appoggio;
- viterie in acciaio debitamente protette con naturale sigillante.
Il volantino dovrà essere in ghisa di qualità o in acciaio, di robusta struttura, verniciato
con resine epossidiche come sopra.
77
6.5.4 Sfiati automatici in ghisa
Gli sfiati automatici da collocarsi in punti culminanti delle condotte fra due rami di
opposta pendenza, ovvero alla fine dei tronchi orizzontali ed alla sommità di sifoni anche di
breve sviluppo, saranno messi in opera mediante manicotti con diramazioni verticali al tubo di
raccordo.
Per la custodia dell'apparecchio si costruirà un apposito pozzetto di facile accesso e
tale da consentire periodiche visite di manovra e verifica.
Tutti i materiali dovranno essere contrassegnati con le seguenti indicazioni:
- nominativo della ditta costruttrice;
- data di fabbricazione;
- tipo di sfiato;
- diametro nominale;
- gli altri contrassegni richiesti dalle Norme UNI di volta in volta richiamate.
6.5.5 Idrovalvole
Le idrovalvole telecontrollate saranno del tipo a doppia camera e saranno atte a
mantenere la pressione di valle al valore prefissato indipendentemente dal valore di monte.
La valvola dovrà avere due camere in pressione, separate ed isolate una dall'altra
mediante diaframma in neoprene rinforzato con tessuto in nylon. La separazione tra le camere
di controllo e il corpo valvola dovrà avvenire tramite un apposito disco in acciaio Inox
lavorato e avente idonei passaggi in modo tale da consentire una corretta modulazione e
regolazione della pressione di valle senza essere soggetto ad interferenze causate, per
esempio, dal sistema di valle.
La valvola dovrà garantire una risposta immediata, un controllo accurato ed una
chiusura a tenuta senza pericolo di bruschi incrementi di pressione. Sia la fase di apertura che
quella di chiusura dovrà essere regolabile. In chiusura per mezzo di una valvola a spillo che
dovrà essere incorporata nel pilota, mentre in apertura per mezzo di uno spillo unidirezionale.
Non potranno essere ingenerate sovrapressioni superiori al 5% della pressione idrostatica a
monte della valvola.
78
La corsa dello stelo dell'otturatore dovrà essere vincolato da più punti senza che si
producano ostruzioni nella luce di passaggio della valvola.
Tutte le necessarie operazioni di manutenzione e riparazione dovranno essere possibili
senza rimuovere il corpo dalla linea.
Il corpo della valvola principale dovrà necessariamente alloggiare una corona
sagomata a V la quale permetterà una maggiore modularità, sia nelle fasi di apertura e
chiusura che nella regolazione della pressione.
Il corpo della valvola dovrà essere a globo e dovrà essere realizzato in ghisa sferoidale
ASTM A536 ad alto profilo idrodinamico tale da garantire basse perdite di carico ed alta
resistenza alla cavitazione.
Tutti i passaggi della valvola (flange di entrata ed uscita, corpo della valvola e sede di
tenuta) dovranno avere dimensioni pari al diametro della valvola. Non saranno quindi
accettate valvole ridotte aventi restrizioni nel corpo seppure minime.
L'attuatore dovrà essere a doppia camera di controllo e dovrà avere un diaframma in
gomma neoprenica NBR ad alta flessibilità e rinforzata con fibre di nylon. Non saranno
quindi accettate soluzioni con attuatori a pistoni e/o parti realizzate in acciaio elettrosaldate.
La valvola dovrà essere resa completa di pilota a funzionamento idraulico per il
controllo e la riduzione della pressione, selettore per l'apertura e la chiusura manuale ed
elettronica telecontrollata mediante solenoide bistabile o altra apparecchiatura da installare
presso l'idrovalvola avente basso consumo elettrico ed alimentata. Tutti i circuiti e le parti
elettriche saranno impermeabili con grado minimo di protezione IP 67. La circuiteria dovrà
essere realizzata da semplici elementi al fine di alleggerire le eventuali operazioni di
manutenzione e quindi gli stessi non potranno essere inglobati in un'unica apparecchiatura di
taratura realizzata da valvole a spillo, valvole di non ritorno, filtri od altro.
Il pilota in classe PN 25 dovrà essere a due e vie dovrà avere una dimensione
conforme alla grandezza della valvola, in particolar modo sia nella membrana che nelle parti
interne, in modo da permettere un controllo preciso ed ottimale. Il pilota dovrà inoltre avere
degli accorgimenti al fine di evitare le possibili manomissioni o variazioni di taratura da parte
di personale non autorizzato.
79
La circuiteria della valvola dovrà inoltre essere completa di un filtro a larga sezione
per una maggiore garanzia della perfetta pulizia dell'acqua transitante nel circuito pilota, fl
filtro dovrà avere un grado di filtrazione di 80 mesh, e sarà resistente ad una pressione di 25
bar.
Sulla sommità della valvola dovrà essere presente uno strumento per il degasaggio di
adeguata capacità in grado quindi di eliminare tutta l'aria che si dovesse accumulare nella
circuiteria o nella camera superiore.
La valvola dovrà inoltre essere corredata di un indicatore di posizione visivo in grado
di rendere in modo immediato ed inequivocabile la posizione della valvola stessa. Tale
dispositivo dovrà muoversi in un corpo in ottone e quindi non saranno accettate soluzioni con
applicazioni in vetro pirex od altri materiali fragili.
Dovrà inoltre essere presente una chiusura meccanica di sicurezza atta a chiudere in
modo manuale la valvola. Questo dispositivo dovrà essere realizzato da un'asta filettata in
ottone che se avvitata premerà l'otturatore in chiusura determinando quindi la totale chiusura
della valvola anche se il circuito idraulico la comandasse in apertura. Questo dispositivo si
renderà indispensabile nel caso di rotture del circuito di comando, rottura della membrana o
solamente per effettuare delle manutenzioni in completa sicurezza e quindi con la condotta di
monte in pressione.
Il fornitore della valvola idraulica dovrà inoltre fornire due manometri in acciaio Inox
aventi diametro non inferiore a 150 mm con fondo scala 25 e 16 bar. Il manometro dovrà
essere corredato di idoneo rubinetto a tre vie per lo scarico della pressione.
Tutta la bulloneria presente sul corpo valvola, la circuiteria e la raccorderia saranno
rigorosamente in acciaio inox.
80
6.5 Pozzetti di riduzione della pressione
Per quanto concerne il dimensionamento dei pozzetti in c.a. interrati per il
contenimento delle valvole dell’impianto e delle restanti strutture si è fatto riferimento alle
seguenti norme in materia di costruzioni, ferme restando le ulteriori disposizioni in materia
riportate sugli elaborati grafici progettuali e sul capitolato speciale d’appalto:
� Legge 5 novembre 1971 n. 1086
Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato, normale e
precompresso ed a struttura metallica.
� Circolare LL.PP. 31 ottobre 1986 n. 27996
Legge 5 novembre 1971, n. 1086. Istruzioni relative alle norme tecniche per l’esecuzione
delle opere in c.a. normale e precompresso e per le strutture metalliche di cui al D.M. 27
luglio 1985.
� D.M. 14 gennaio 2008 "Norme tecniche per le costruzioni".
� Circolare Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti in data 2 febbraio 2009, n. 617
In aggiunta ai riferimenti normativi di cui sopra, si è fatto riferimento alla seguente
normativa:
� UNI ENV – Eurocodice 7
Progettazione geotecnica – Regole generali
� UNI ENV – Eurocodice 8
Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture.
� UNI ENV – Eurocodice 2
Progettazione delle strutture in calcestruzzo.
L’intervento consiste nella costruzione di un pozzetto in c.a. armato a pianta
rettangolare le dimensioni sono variabili in funzione della posizione del pozzetto lungo il
tracciato della condotta. In generale per il dimensionamento delle armature della struttura e
per la sua verifica geotecnica si è preso in considerazione il pozzetto con le dimensioni
maggiori (profondità maggiore essendo le dimensioni di larghezza e lunghezza fisse) pari a mt
6,1 x 8,2 circa ed una profondità di mt 4,3.
81
La soletta di copertura sarà in c.a. armato prefabbricato.
Il calcolo del pozzetto è stato effettuato valutando le sollecitazioni nelle seguenti fasi:
- Azione del terreno sulle pareti del pozzetto;
- Verifica della lastra del fondo;
- Verifica delle sollecitazioni agenti sul manufatto dovute al cambiamento di direzione della
condotta.
L’influenza delle differenze di temperatura e del ritiro del cls. viene resa in
considerazione adottando ove necessario giunti di dilatazione e specifiche tecnologie nella
preparazione del calcestruzzo ed una precisa distribuzione delle armature.
La tipologia di terreno in cui sarà posato il pozzetto ha le seguenti caratteristiche
generali desunte dalla bibliografia:
Caratteristiche del terreno Parametri geotecnici
Peso di volume medio del terreno saturo γSk=19 kN/m3
Modulo elastico Ek=4MPa
Coesione (drenata) ck=0 kPa
Angolo di resistenza al taglio φk=30°
82
6.6.1 Azione del terreno
L’azione di spinta del terreno viene contrastata in testa alla parete dalla soletta di copertura.
La schematizzazione di calcolo risulta pertanto:
da cui risulta:
Per il calcolo della spinta del terreno sulle pareti del manufatto è stato utilizzato il
primo approccio previsto dalle Norme Tecniche per le costruzioni del 14/01/2008.
B
A
l = 5
,00
1,6
6
q
S
carico indotto dal terreno
q
-
+
MA
MC
A C B
83
6.6.1.1 Verifica condizione A1+M1+R1
DATI DI CALCOLO
Peso di volume medio del terreno saturo γSk 19 kN/m3
Peso di volume medio del terreno saturo di calcolo γSd 19 kN/m3
Angolo di resistenza al taglio φk 30° /
Angolo di resistenza al taglio di calcolo φd 30°
Coeff. di spinta attiva Ka 0,297 /
Angolo di attrito terreno – parete δ 20° /
Coesione ck 0 kPa
Resistenza caratteristica cubica del cls Rck 30 N/mm2
Resistenza caratteristica cilindrica del cls fck 25 N/mm2
Resistenza di calcolo cls fcd 14,11 N/mm2
Resistenza caratteristica acciaio fyk 450 N/mm2
Resistenza caratteristica acciaio fyd 391 N/mm2
Copriferro cnom 4 cm
Classe di esposizione XC2 /
Spessore parete s 80 cm
Altezza parete 4,3 m
L’attrito tra la parete esterna del manufatto e il terreno a contatto è definito con l’angolo di
attrito δ che è calcolato come:
Carico agente sulla parete:
dove Ka (coeff. di spinta attiva) è calcolato come:
( )
( ) ( ) ( )( ) ( )
2
2
2
coscos
''1coscos
'cos
−+−+++⋅
−=
i
isensenKa
βδβϕϕδδββ
βϕ
dϕδ3
2=
mlkgmxql
Mc /65,1337515
3,45,2426
515
22
===+
2/5,2426297030,41900 mkg,xxxhxKaq sd === γ
84
L’armatura minima longitudinale per le piastre si è ottenuta facendo riferimento
all’Eurocodice 2:
L’armatura necessaria a coprire il momento negativo all’incastrato si è calcolato come:
Armatura negativa adottata all’incastro 1 Ø 20/20” = 1570 mm2/ml.
Si verifica che il momento resistente Mrd della nuova sezione sia maggiore del
momento sollecitante agente:
L’armatura necessaria a coprire il momento positivo in campata si è calcolato come:
mlkgmxql
Ma /299115
3,45,2426
15
22
===−
/ml1140mmxd0,0015xb/ml1013mm450
1000x7600,6
f
xdb0,6A 2
t2
yk
tSminima ====≥
004,011,147601000
2991000022
===−
xxxfbxd
Ma
yddµ
043,0004,0 0 =→= ωµd
20 1179391
11,14043,07601000mm
xxx
f
xfbxdxA
yd
cds ===
ω
045,0046,00 =→== dcd
yds
bxdxf
xfAµω
−≥== MamlkgmxfxbxdM cddrd /363992µ
85
Armatura positiva adottata in campata 1 Ø 20/20” = 1570 mm2/ml
Si verifica che il momento resistente Mrd della nuova sezione sia maggiore del
momento sollecitante agente:
6.6.1.2 Verifica condizione A2+M2+R2
DATI DI CALCOLO
Peso di volume medio del terreno saturo γSk 19 kN/m3
Peso di volume medio del terreno saturo di calcolo γSd 19 kN/m3
Angolo di resistenza al taglio φk 30° /
Angolo di resistenza al taglio di calcolo φd 24°
Coeff. di spinta attiva Ka 0,375 /
Angolo di attrito terreno – parete δ 16° /
Coesione ck 0 kPa
Resistenza caratteristica cubica del cls Rck 30 N/mm2
Resistenza caratteristica cilindrica del cls fck 25 N/mm2
Resistenza di calcolo cls fcd 14,11 N/mm2
Resistenza caratteristica acciaio fyk 450 N/mm2
Resistenza caratteristica acciaio fyd 391 N/mm2
Copriferro cnom 4 cm
Classe di esposizione XC2 /
Spessore parete s 80 cm
Altezza parete 4,3 m
0016,011,147601000
1337650022
===+
xxxfbxd
Ma
yddµ
043,00016,0 0 =→= ωµd
20 1179391
11,14043,07601000mm
xxx
f
xfbxdxA
yd
cds ===
ω
86
Carico agente sulla parete:
L’armatura minima longitudinale per le piastre si è ottenuta facendo riferimento
all’Eurocodice 2:
L’armatura necessaria a coprire il momento negativo all’incastrato si è calcolato
come:
Armatura negativa adottata all’incastro 1 Ø 20/20” = 1570 mm2/ml
Si verifica che il momento resistente Mrd della nuova sezione sia maggiore del
momento sollecitante agente:
L’armatura necessaria a coprire il momento positivo in campata si è calcolato come:
2/75,3063375030,41900 mkg,xxxhxKaq sd === γ
mlkgmxql
Mc /1689515
3,475,3063
515
22
===+
/ml1140mmxd0,0015xb/ml1013mm450
1000x7600,6
f
xdb0,6A 2
t2
yk
tSminima ====≥
0046,011,147601000
3776600022
===−
xxxfbxd
Ma
yddµ
043,00046,0 0 =→= ωµd
20 1179391
11,14043,07601000mm
xxx
f
xfbxdxA
yd
cds ===
ω
045,0046,00 =→== dcd
yds
bxdxf
xfAµω
−≥== MamlkgmxfxbxdM cddrd /363992µ
mlkgmxql
Mc /6,377615
3,475,3063
15
22
===−
87
Armatura positiva adottata in campata 1 Ø 20/20” = 1570 mm2/ml
Si verifica che il momento resistente Mrd della nuova sezione sia maggiore del momento
sollecitante agente:
6.6.2 Calcolo della lastra di fondo
La lastra di fondo viene esaminata come una piastra incastrata alle pareti, appoggiata
sul terreno:
Pressione del terreno:
h 1
-M1
0021,011,147601000
1689000022
===+
xxxfbxd
Ma
yddµ
043,00021,0 0 =→= ωµd
20 1179391
11,14043,07601000mm
xxx
f
xfbxdxA
yd
cds ===
ω
045,0046,00 =→== dcd
yds
bxdxf
xfAµω
+≥== MamlkgmxfxbxdM cddrd /363992µ
88
6.6.2.1 Verifica condizione A1+M1+R1
h1= altezza del terreno = 4,30 m
Momento negativo:
M1 = 7478 kgm
L’armatura minima longitudinale per le piastre si è ottenuta facendo riferimento
all’Eurocodice 2:
L’armatura necessaria a coprire il momento negativo si è calcolato come:
Armatura negativa adottata 1 Ø 20/20” = 1570 mm2/ml
Si verifica che il momento resistente Mrd della nuova sezione sia maggiore del
momento sollecitante agente:
mtmxxxxhKaxM sd /478,73,41900297,06
1
6
1 3311 === γ
/ml1140mmxd0,0015xb/ml1013mm450
1000x7600,6
f
xdb0,6A 2
t2
yk
tSminima ====≥
009,011,147601000
7478000022
1 ===−
xxxfbxd
M
yddµ
043,0009,0 0 =→= ωµd
20 1179391
11,14043,07601000mm
xxx
f
xfbxdxA
yd
cds ===
ω
045,0046,00 =→== dcd
yds
bxdxf
xfAµω
−≥== 12 /36399 MmlkgmxfxbxdM cddrd µ
89
L’armatura della lastra di fondo scelta (Ø 20/20”) sarà disposta sia superiormente che
inferiormente ed in entrambe le direzioni principali(come una rete elettrosaldata) in modo da
coprire il momento negativo trasmesso dalle pareti nell’altra direzione.
6.6.2.2 Verifica condizione A2+M2+R2
h1= altezza del terreno = 4,30 m
Momento negativo:
M1 = 9442 kgm
L’armatura minima longitudinale per le piastre si è ottenuta facendo riferimento
all’Eurocodice 2:
L’armatura necessaria a coprire il momento negativo si è calcolato come:
Armatura negativa adottata 1 Ø 20/20” = 1570 mm2/ml
Si verifica che il momento resistente Mrd della nuova sezione sia maggiore del
momento sollecitante agente:
mtmxxxxhKaxM sd /442,93,41900375,06
1
6
1 3311 === γ
/ml1140mmxd0,0015xb/ml1013mm450
1000x7600,6
f
xdb0,6A 2
t2
yk
tSminima ====≥
012,011,147601000
9442000022
1 ===−
xxxfbxd
M
yddµ
043,0012,0 0 =→= ωµd
20 1179391
11,14043,07601000mm
xxx
f
xfbxdxA
yd
cds ===
ω
90
L’armatura della lastra di fondo scelta (Ø 20/20”) sarà disposta sia superiormente che
inferiormente ed in entrambe le direzioni principali(come una rete elettrosaldata) in modo da
coprire il momento negativo trasmesso dalle pareti nell’altra direzione.
6.6.3 Verifica delle tensioni agenti dovute al cambio di direzione della condotta
Le spinte dovute alla pressione interna della condotta devono essere equilibrate dalle
forze esterne che agiscono sul pozzetto che in conclusione funzionerà anche come un blocco
di ancoraggio.
Si analizza il caso peggiore cioè quello dove la condotta ha un diametro nominale pari
a DN 900 e il cambiamento di direzione all’interno del pozzetto ha un angolo di 90°.
La pressione di collaudo si è assunta pari a 25 atm a cui corrisponderà una spinta R
sul manufatto di:
kgPsenR 2479802
2 == α
Si verifica che la geometria del blocco di ancoraggio sia tale da dissipare la spinta
dovuta al cambio di direzione della condotta.
045,0046,00 =→== dcd
yds
bxdxf
xfAµω
−≥== 12 /36399 MmlkgmxfxbxdM cddrd µ
91
6.6.3.1 Verifica condizione A1+M1+R1 DATI DI CALCOLO
Peso di volume medio del terreno saturo γSk 19 kN/m3
Peso di volume medio del terreno saturo di calcolo γSd 19 kN/m3
Angolo di resistenza al taglio φk 30° /
Angolo di resistenza al taglio di calcolo φd 30°
Coeff. di spinta attiva Ka 0,297 /
Angolo di attrito terreno – parete δ 20° /
Coesione ck 0 kPa
Tangente dell’angolo di resistenza al taglio tanφd 0,577 /
Spessore parete s 80 cm
Altezza parete h 4,3 m
Il coeff. di resistenza passiva Kp (si è trascurato l’attrito tra muro e terreno per la
parete che si contrappone alla spinta R) è dato da:
3'1
'1 =−+=
ϕϕ
sen
senKp
La spinta passiva Sp che agisce sulla parete del pozzetto è uguale a:
kgKpLHcLHKpSp sp 65,3214481,63,4319002
1'2
2
1 222 =⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= γ
La spinta R deve essere inferiore della spinta passiva Sp offerta dal pozzetto:
VERIFICATOWSpR dG →=⋅+<=⋅→⋅+<⋅ 481762277840577,045,3214483223742479803,1tanϕγ
dove:
W = peso del pozzetto = (2x6,1x3,5x0,8+2x6,6x3,5x0,8+0,8x6,1x8,2)x2500=277840kg
92
6.6.3.2 Verifica condizione A2+M2+R2 DATI DI CALCOLO
Peso di volume medio del terreno saturo γSk 19 kN/m3
Peso di volume medio del terreno saturo di calcolo γSd 19 kN/m3
Angolo di resistenza al taglio φk 30° /
Angolo di resistenza al taglio di calcolo φd 24°
Coeff. di spinta attiva Ka 0,375 /
Angolo di attrito terreno – parete δ 16° /
Coesione ck 0 kPa
Tangente dell’angolo di resistenza al taglio tanφd 0,462 /
Spessore parete s 80 cm
Altezza parete h 4,3 m
Il coeff. di resistenza passiva Kp (si è trascurato l’attrito tra muro e terreno per la
parete che si contrappone alla spinta R) è dato da:
33.2'1
'1 =−+=
ϕϕ
sen
senKp
La spinta passiva Sp che agisce sulla parete del pozzetto è uguale a:
kgKpLHcLHKpSp sp 45,2496581,63,4319002
1'2
2
1 222 =⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= γ
La spinta R deve essere inferiore della spinta passiva Sp offerta dal pozzetto:
VERIFICATOWSpR dG →=⋅+<⋅→⋅+<⋅ 53,378020277840462,045,2496582479801tanϕγ
dove: W = peso del pozzetto = (2x6,1x3,5x0,8+2x6,6x3,5x0,8+0,8x6,1x8,2)x2500=277840kg