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CONSORZIO DI BONIFICA DELLA BARAGGIA BIELLESE E VERCELLESE 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

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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

5

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,

6

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

8

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.

9

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

10

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.

11

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

12

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

13

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”

15

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.

17

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.

18

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.

19

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.

20

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.

22

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.

23

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:

25

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:

27

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.

28

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:

29

- 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