Il Progettista
COMUNE DI FABRIANO
PROVINCIA DI ANCONA REGIONE MARCHE
RELAZIONE IDROLOGICA
A TERMINE DI LEGGE I PROGETTISTI SI RISERVANO LA PROPRIETA' INTELLETTUALE DEL PROGETTO E DEGLI ELABORATI E NE VIETANO LA RIPRODUZIONE O LA COMUNICAZIONE A TERZI O L'USO SENZA IL PROPRIO BENESTARE
Collaboratore per la progettazione
MAGGIO 2014
ProgettoTavola - Revisione
R02 - 00
Data
PROGETTO PER LA REALIZZAZIONE DI UNA CENTRALE
IDROELETTRICA IN COMUNE DI FABRIANO (AN)
LOCALITA' PONTE MOSCANO
Progettista: Ing. Diego Margione
Tecnici
Proponente
MRG Srl
VIA MANCINI, 11
62100 - MACERATA (MC)P.I. 01485740433
DEFINITIVO
Livello di progettazione
Scala
SOMMARIO
1 PREMESSE ........................................................................................................ 2
2 ANALISI DEL PAI (PIANO DI ASSETTO IDROGEOLOGICO DELLE MARCHE) ........... 3
3 STUDIO IDROLOGICO DELLE PORTATE DISPONIBILI .......................................... 3
3.1 Metodo di Regionalizzazione delle curve di durata ...................................................................................... 3
3.2 Sezione di Derivazione: Estensione del bacino sotteso e precipitazione media annua ................................. 5
3.3 Costruzione della curva di durata ................................................................................................................. 5
4 DETERMINAZIONE DEL DEFLUSSO DI MINIMO VITALE (DMV) ............................. 8
5 CALCOLO DELLA POTENZA DELL’IMPIANTO..................................................18
5.1 Scelta della portata massima derivata ......................................................................................................... 18
5.2 Calcolo della portata media derivata........................................................................................................... 20
5.3 Calcolo Salto disponibile e salto utile ......................................................................................................... 20
5.4 Calcolo della Potenza media di concessione............................................................................................... 21
5.5 Calcolo della potenza massima teoricamente installabile ........................................................................... 22
5.6 Calcolo della Producibilità media annua .................................................................................................... 23
6 SINTESI DEI PRINCIPALI DATI DI PROGETTO ...................................................24
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2
1 Premesse
Il Torrente Giano è uno dei principali affluenti di sinistra del Fiume Esino. Esso
nasce nella Valle dell’Abbadia nei pressi di Cancelli (Fabriano) e confluisce
nell’Esino a Borgo Tuficoi
Nel suo percorso, di circa 20 Km, attraversa anche la città di Fabriano.
Il Torrente descrive una propria vallata caratterizzata da un'altitudine media piuttosto
bassa fin quasi alla linea di spartiacque della dorsale umbro-marchigiana; questo
fattore ha determinato la localizzazione, in questa sede, delle più importanti vie di
comunicazione stradali e ferroviarie.
Il progetto in questione, che utilizzerà una briglia attuale in cemento armato come
sbarramento, sarà collocato sulla destra idrografica del torrente Giano e la
restituzione avverrà a valle della briglia stessa a circa 260 metri dalla stessa.
La traversa è collocata in località Moscano, nel Comune di Fabriano (AN). Le
coordinate del punto di presa sono le seguenti: 43°21'28.91"N e 12°55'50.66"E.
La sezione di chiusura sottende un bacino idrografico di circa 120,77 Kmq, come
evidenziato nell’allegato 1.
Nella cartografia allegata si riporta la perimetratura del bacino scolante del torrente
Giano fino alla sezione di derivazione.
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3
2 Analisi del PAI (Piano di Assetto Idrogeologico delle Marche)
Dall’analisi del Piano di Assetto Idrogeologico l’area interessata dal progetto non è
sita all’interno di aree a rischio esondazione, come evidenziato nella relazione R05
(Relazione Geologica, Geotecnica e Sismica) e nella tavola 02 (Inquadramento
Geografico del Progetto con delimitazione area PAI).
3 Studio idrologico delle portate disponibili
3.1 Metodo di Regionalizzazione delle curve di durata
Questo studio idrologico ha lo scopo di determinare la curva di durata delle portate
nella sezione di interesse del progetto. La curva di durata individua, per un
determinato di portata, il numero di giorni nell’anno in cui la portata del fiume è
superiore a tale valore.
Al fine di individuare la curva di portata, non disponendo di dati idrologici relativi al
torrente preso in esame, si è ricorso all’uso delle formule di regionalizzazione della
curva di durate, basandosi su uno studio effettuato dall’Università di Genovaii.
Le formule risultanti consentono di determinare per ogni corso d’acqua la media
delle portate σq ed il relativo scarto quadratico medio µq, in funzione semplicemente
della superficie S del bacino sotteso alla sezione di presa S e dell’altezza H annuale
media di pioggia ragguagliata, attraverso le seguenti formule:
La variabile q non segue la legge normale di probabilità, ma la segue la variabile y =
ln q.
Si utilizzano pertanto le seguenti formule:
ii Bartolini-Bochicchio: Progetto Idro: Tecniche di Valutazione delle risorse idriche – DIAM-Università di
Genova, 2001
43,199,00199,0 HSq
148,1924,0072,0 HSq
___________________________________________________________________________________________________________________________
4
1ln2
q
q
y
25,0ln yqy
Per ogni valore di durata in giorni i, si ricavano dunque:
o la funzione di probabilità P(u)
3661
iuP
o la relativa u (valori tabulati per ciascuna P(u)) e quindi la relativa y
attraverso la formula:
yyky
o la relativa portata associata q con le seguenti formule:
yeq
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5
3.2 Sezione di Derivazione: Estensione del bacino sotteso e precipitazione media annua
Il Bacino imbrifero sotteso dal torrente Giano fino alla sezione di presa risulta pari a
120,77 Kmq.
L’altezza di precipitazione media annua è stata desunta da una media dei dati
storicamente registrati dal pluviometro sito nella stazione di Fabriano, a qualche km
dalla derivazione di interesse, nel periodo 1921-80 e pubblicati negli Annali Idrologici
dal Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (SIMN)iii.
I dati della stazione di Fabriano fanno registrare un valore medio della piovosità
annua pari a 951 mm.
3.3 Costruzione della curva di durata
Il metodo di regionalizzazione ci permette dunque di costruire la curva di durata del
Torrente Giano nella sezione di interesse.
Dei seguito sono riportati i dati relativi al torrente Giano nella sezione di interesse.
SEZIONE DI PRESA TORRENTE GIANO
Precipitazione media annua: H (mm) = 951
Superficie bacino sotteso: A (kmq) = 120,77
coefficienti relativi alla sezione di interesse
q = 2,54
q = 6,71
y = 0,75
y 2,08
y = 1,44
iii
http://www.apat.gov.it/site/it-IT/Progetti/Progetto_Annali/
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6
giorni (i) P(u) u PORTATA NELLA
SEZIONE DI DERIVAZIONE
mc/s
1 0,997 2,778 115,970
2 0,995 2,545 82,846
5 0,986 2,207 50,888
10 0,973 1,922 33,735
20 0,945 1,601 21,260
30 0,918 1,392 15,720
45 0,877 1,160 11,258
60 0,836 0,978 8,661
72 0,803 0,853 7,232
91 0,751 0,679 5,623
120 0,672 0,446 4,019
150 0,590 0,228 2,936
182 0,503 0,007 2,135
212 0,421 -0,200 1,584
242 0,339 -0,416 1,161
255 0,303 -0,515 1,006
274 0,251 -0,670 0,804
300 0,180 -0,914 0,566
330 0,098 -1,291 0,329
355 0,030 -1,880 0,141
365 0,003 -2,778 0,039
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Una volta ricavati i dati delle portate nella sezione di derivazione, occorre
determinare la curva di utilizzazione, vale a dire la curva delle portate realmente
derivabili dal Torrente Giano; occorre dunque decurtare i valori di portata trovati di
una quantità pari al Deflusso di Minimo Vitale (vedi successivo Capitolo 4).
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4 Determinazione del Deflusso di Minimo Vitale (DMV)
Per la valutazione della portata istantanea derivabile dal Torrente Giano alla sezione
di interesse risulta indispensabile la preliminare valutazione della portata di deflusso
minimo vitale del corso d’acqua, definita come “il deflusso che, in un corso d’acqua,
deve essere presente a valle delle captazioni idriche al fine di mantenere vitali le
condizioni di funzionalità e di qualità degli ecosistemi interessati”, ovvero la portata
minima del fiume in grado di garantire la conservazione dell’ecosistema e la
sopravvivenza certa delle specie che lo definiscono, con particolare riferimento alla
fauna e alla flora ivi esistente.
L’assemblea legislativa regionale delle Marche ha approvato il nuovo Piano di Tutela
delle Acque (PTA) con delibera DACR n. 145 del 26/01/2010, il quale prevede che
nella progettazione di impianti idroelettrici si debba comunque garantire il Deflusso
Minimo Vitale (DMV) del corso d’acqua interessato dall’opera. Nell’Allegato alla
deliberazione del 26 gennaio 2010, n. 145, Sezione B, Cap. 2, par. 4.1, viene
definito il Deflusso Minimo Vitale e la metodologia di calcolo del DMV che è stata
seguita anche dal presente studio.
Il metodo di calcolo del DMV proposto dall’Autorità di Bacino Regionale è il
seguente:
DMV= [(qd.m.v × G × S × P × H × Bmon) × (E × max (N,PIFF) × Gm ×M)]
I fattori inclusi nella formula sono i seguenti:
Q d,m,v = rilascio specifico = 1,6 l/s x kmq
Stabilisce una portata minima di riferimento proporzionale alla superficie del bacino
sottesa alla sezione del corpo idrico nel quale si calcola il DMV. I vari fattori
moltiplicativi della formula modificano questa portata di riferimento in quanto
tengono conto delle disponibilità idriche locali e delle esigenze di tutela ecologica.
G = Fattore geografico.
Si applica un fattore geografico G tale da rendere il valore della componente
idrologica della formula pari all’incirca al 10% della portata media annuale (Qm) dei
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9
corsi d’acqua della Regione, oppure inferiore al 10% della portata media annua per
alcuni corsi d’acqua che presentano un regime di magra più accentuato.
I valori indicati per i principali corsi d’acqua sono i seguenti:
Trattandosi del Torrente Giano, affluente dell’Esino, il fattore assume valore 0,7.
S = Superficie imbrifera, espressa in Kmq del bacino idrografico
sotteso alla sezione di derivazione = 120,77 Kmq
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Figura 1 – Sezione di derivazione in corrispondenza della traversa esistente sul torrente Giano
P = Parametro di precipitazione media
Le classi ed i fattori del parametro P della formula sono indicati nella seguente
tabella:
Tabella per calcolo fattore P
Precipitazioni annue medie nel bacino sotteso (mm)
Parametro di precipitazione media P
< 1000 1
1000 - 1500 Precipitazioni medie
annue /1000
> 1500 1,5
Il dato di precipitazione media annua relativo alla zona di Fabriano dove è ubicata la
nostra sezione di derivazione risulta essere di circa 1000 mm, come si desume dalla
seguente carta relativa alla Regione Marche nel periodo 1950-1989iv.
iv http://www.assam.marche.it. Fonte dati: "Campo medio della precipitazione annuale e stagionale sulle
Marche per il periodo 1950-2000
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11
Figura 2- Carta della Precipitazione annua mediata sul periodo 1950-1989 Regione Marche
Il valore del fattore P associato sarà dunque di 1.
H = Parametro di Altitudine media
Le classi ed i fattori del parametro sono indicati nella seguente tabella:
Tabella per calcolo fattore A
Altitudine media del bacino sotteso (m.s.l.m.)
Parametro di Altitudine Media A
< 400 1
400 - 1000 1 + ((Hm-400)/2000)
> 1000 1,3
Il Torrente Giano nasce nel Monte Vallarga a quota 990 m s.l.m. e dopo un percorso
di circa 20 km, si immette nel Fiume Esino, nei presso dell’abitato di Borgo Tufico. Il
punto di derivazione è posto all’incirca a quota 282 m s.l.m. Tra la sorgente ed il
punto di derivazione l’altitudine media nel bacino idrografico sotteso dal punto di
presa è pari all’incirca a 708 m. Il calcolo è stato eseguito attraverso l’applicazione
della formula canonica:
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12
Ovvero come media ponderata riferita a porzioni di bacino alle quali può venire
attribuita la stessa quota. Sono state misurate le aree Ai comprese fra due curve di
livello successive (interne al perimetro del bacino) la cui quota sia rispettivamente
hi+1 e hi-1, e quindi è stata attribuita a tutta la striscia la quota media hi = (hi+1 + hi-
1); la quota hi è stata moltiplicata per l’area Ai e la somma di tutti questi prodotti è
stata divisa per l’area totale del bacino A alla sezione di chiusura. L’elaborazione è
stata eseguita con l’ausilio di software CAD prendendo a riferimento curve i livello
ogni 50 metri. L’altezza media del bacino imbrifero risulta pari a 609,48 m.
In base a tale valore di altitudine media il valore di H risulta:
H= 1+((609,48-400)/2000)= 1,10.
Bmon= Fattore moltiplicativo per i tratti di corsi d’acqua a regime di
flusso perenne
E’ stimabile pari ad 1, in quanto non rientra tra i tratti montani dei fiumi evidenziati
nelle norme tecniche di attuazione, sezione D, allegato I-II.
E = Stato ecologico dei corsi d’acqua = indice SECA
L’indice SECAv combina due indicatori:
LIM (Livello di Inquinamento da Macrodescrittori) che fornisce
un’indicazione sullo stato trofico e microbiologico della matrice acquosa
del corpo idrico prendendo in considerazione 8 macrodescrittori, vale a
dire una serie di parametri tipici delle attività umane e che sono indici di
inquinamento organico (ossigeno, azoto, fosforo..)
IBE (Indice Biotico Esteso) che descrive lo stato biologico prendendo in
esame le comunità dei macroinvertebrati bentonici che vivono, almeno
una parte del loro ciclo biologico, a contatto con i substrati di un corso
d’acqua.
v Il DLgs 152/99 prevede di classificare lo stato ecologico e lo stato ambientale dei corsi d’acqua
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La determinazione del SECA viene effettuata considerando il risultato peggiore tra il
dato relativo ai Macrodescrittori e quello relativo all’IBE.
Per il calcolo di E, si assume il valore del fattore corrispondente allo stato ecologico
della stazione ARPAM ubicata immediatamente a valle della derivazione. La tabella
seguente mostra la corrispondenza tra stato ecologico e valore del fattore
Tabella per calcolo fattore E
Classe Valore Stato Ecologico SECA Fattore
1 Elevato 1
2 Buono 1,1
3 Sufficiente 1,2
4 Scadente 1,3
5 Pessimo 1,4
Per il valore dello stato ecologico si farà riferimento a quello peggiore degli ultimi 5
anni.
Nella Tabella a pagina 14 sono riportati gli indici di qualità rilevati nella Stazione di
monitoraggio ARPAM 9/ES in Località Domo nel Comune di Serra San Quirico (AN),
relativi al fiume Esino, di cui il Giano è affluente, Periodo2002-2006vi
Stazione di Monitoraggio ARPAM subito a valle della derivazione
Codice Stazione 9/ES
Fiume ESINO
Località Domo
Localizzazione Serra San Quirico- Sorgente Gorgovivo
Comune SERRA SAN QUIRICO (AN)
Coordinate GB X:2359576 Y:4810546
vi www.arpa.marche.it
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Figura 3 – Zona di monitoraggio della Stazione 9/ES – Località Domo
Dati Rilevati
Anno LIM IBE SECA
2006 2 3 3
2005 2 2 2
2004 2 3 3
2003 3 3 3
2002 2 2 2
Il giudizio peggiore riscontrato negli ultimi 5 anni è stato quello di “sufficiente”,
corrispondente alla classe 3.
Il fattore assume dunque valore pari a 1,2.
max(N, PIFF)
Tale espressione indica che nel tratto fluviale considerato si procederà a calcolare
distintamente entrambi i parametri N e IFF e nella formula sarà utilizzato solo quello
tra i due parametri che assumerà il valore più elevato
N = Parametro di Naturalità
Il Parametro tiene conto della presenza di aree protette e ad alcune tipologie del
sottosistema botanico-vegetazionale del PPAR. Per la definizione si fa riferimento
alla seguente tabella:
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Tabella per calcolo fattore N
Classi di Naturalita' Fattore N
Aree naturali Protette (Parchi e Riserve)
1,3
Aree contigue ai parchi
Aree della rete Natura 2000 (SIC,ZSC,ZPS)
Aree floristiche protette
Oasi di protezione fauna
Aree di Eccezionale valore del Sottosistema Botanico Vegetazionale (PPAR, aree BA, Tav 4)
1,1 Aree di rilevante valore e di qualità diffusa del Sottosistema Botanico Vegetazionale (PPAR, aree BB-BC, Tav 4)
Aree di interesse agricolo ed urbanizzate 1
Il tratto di fiume interessato non ricade all’interno di aree protette o di aree di
particolare valore del sottosistema Botanico Vegetazionale e dunque, il fattore N
corrispondente assume valore pari ad 1.
IFF = Indice di Funzionalità Fluviale
L’I.F.F. è una metodologia che fornisce valutazioni sintetiche sulla funzionalità
fluviale, preziose informazioni sulle cause del suo deterioramento, ma anche precise
ed importanti indicazioni per orientare gli interventi di riqualificazione (pianificazione
del territorio, programmazione di interventi di ripristino dell’ambiente fluviale) e
stimarne preventivamente l’efficacia. Questo indice può anche essere un utilissimo
strumento per la salvaguardia di tratti o corsi d’acqua ad alta valenza ecologica,
(politica di conservazione degli ambienti più integri), o per la stima dell’efficacia degli
interventi di risanamento. L’obiettivo principale dell’indice consiste nella valutazione
dello stato complessivo dell’ambiente fluviale e della sua funzionalità, intesa come
risultato della sinergia e dell’integrazione di un’importante serie di fattori biotici e
abiotici presenti nell’ecosistema acquatico e in quello terrestre ad esso collegato.
Attraverso la descrizione di parametri morfologici, strutturali e biotici dell’ecosistema,
interpretati alla luce dei principi dell’ecologia fluviale, vengono rilevati la funzione ad
essi associata, nonché l’eventuale grado di allontanamento dalla condizione di
massima funzionalità. La lettura critica ed integrata delle caratteristiche ambientali
consente così di definire un indice globale di funzionalità.
Il metodo impiegato fornisce informazioni che possono differire, anche
sensibilmente, da quelle fornite da altri indici o metodi che analizzano un numero più
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limitato di aspetti e/o di comparti ambientali (es.: I.B.E., analisi chimiche,
microbiologiche, ecc.). I metodi chimici e microbiologici limitano il loro campo di
indagine all’acqua fluente, gli indici biotici (IBE) lo estendono all’alveo bagnato e
l’I.F.F. invece analizza l’intero sistema fluviale.
Bisogna perciò considerare l'IFF non come un metodo alternativo a quello chimico,
ma complementare a questo, in grado di fornire una conoscenza più approfondita
del sistema fluviale.
L’indice IFF, variabile da 1 a 1,2, è di difficile misurazione e, per cautela, nel
presente studio viene posto pari a 1,2
Gm = Parametro Geomorfologico
Il parametro Gm, la cui determinazione dovrà essere stabilita dall’Autorità
competente al rilascio della concessione, in attesa di ulteriori studi ed
approfondimenti al riguardo, assume un valore compreso tra 0,9 e 1,1. Tale
parametro dovrà essere valutato sulla base delle caratteristiche locali dell’alveo.
Ai fini del calcolo del DMV, in via cautelativa, viene posto pari a 1,1.
M = Modulazione di portata
Il parametro M descrive le esigenze di variazione dei deflussi in alveo nell’arco
dell’anno determinate dagli obiettivi di tutela dei singoli tratti di corso d’acqua,
aumentando i valori di DMV minimi ottenuti dalla formulazione.
In particolare nella tabella seguente vengono definiti i valori del parametro T in
base ai diversi mesi dell’anno.
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In definitiva, il calcolo del DMV per l’area in progetto è riassunto nella tabella
seguente, dove sono riportati tutti i parametri necessari e i loro rispettivi valori. Sono
stati quindi ottenuti tre diversi valori di DMV, differenziati su base mensile.
DMV (1) DMV (2) DMV (3)
Giugno,
Luglio, Agosto,
Settembre,
Ottobre
Aprile,
Maggio,
Novembre
Gennaio,
Febbraio,
Marzo,
Dicembre
DMV idr
qdmv 1,6 1,6 1,6
G 0,7 0,7 0,7
S 120,77 120,77 120,77
P 1 1 1
H 1,10 1,10 1,10
Bmon 1 1 1
Cma
E 1,2 1,2 1,2
Max (N, Piff) 1,2 1,2 1,2
Gm 1,1 1,1 1,1
T 1 2 3
DMV in l/s 235,68 471,36 707,04
DMV in mc/s 0,235 0,471 0,707
In base alla norma citata all’inizio del capitolo, il DMV pari a 235,68 l/s è il minimo
rilascio continuo da garantire.
Pertanto nei mesi estivi la centrale garantirà il rilascio minimo di 235,68 lt/s e negli
altri mesi garantirà i valori superiori riportati in tabella, ovvero 471,36 lt/s nei mesi di
aprile, maggio e novembre, e 707,04 lt/s nei mesi di gennaio, febbraio, marzo e
dicembre.
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5 Calcolo della potenza dell’impianto
5.1 Scelta della portata massima derivata
Una volta ricavati i dati di portata e DMV, è stato valutata la portata effettivamente
derivabile, definendo la portata massima di progetto.
Dalla valutazione della curva di durata delle portate, nonché un’attenta analisi
economica dell’impianto in progetto ha condotto alla scelta di una portata massima
derivabile pari a 3,00 mc/sec.
Di seguito sono riportati schematicamente ed in forma grafica i risultati della
valutazione.
giorni (i) PORTATA NELLA
SEZIONE DI DERIVAZIONE
DMV PORTATA
DERIVABILE PORTATA DI PROGETTO
mc/s mc/s mc/s mc/s
1 115,970 0,707 115,263 3,000
2 82,846 0,707 82,139 3,000
5 50,888 0,707 50,181 3,000
10 33,735 0,707 33,028 3,000
20 21,260 0,707 20,553 3,000
30 15,720 0,707 15,013 3,000
45 11,258 0,707 10,551 3,000
60 8,661 0,707 7,954 3,000
72 7,232 0,707 6,525 3,000
91 5,623 0,471 5,152 3,000
120 4,019 0,471 3,548 3,000
150 2,936 0,471 2,465 2,465
182 2,135 0,471 1,664 1,664
212 1,584 0,471 1,113 1,113
242 1,161 0,235 0,926 0,926
255 1,006 0,235 0,771 0,771
274 0,804 0,235 0,569 0,569
300 0,566 0,235 0,331 0,331
330 0,329 0,235 0,094 0,094
355 0,141 0,235 0,000 0,000
365 0,039 0,235 0,000 0,000
___________________________________________________________________________________________________________________________
19
___________________________________________________________________________________________________________________________
20
5.2 Calcolo della portata media derivata
La portata media derivata si ricava nel seguente modo:
365
365
0
egiornalier
media
q
Q
Ossia dividendo la somma delle portate giornaliere derivate per il numero di giorni in
un anno.
Stante la scelta della portata massima derivata di 3,00 mc/sec, occorre considerare
nella somma che, per portate superiori a 3,00 mc/sec, la portata derivata è pari a
quella massima, mentre per portate inferiori, la portata derivata è pari al valore
riportato dalla curva di utilizzazione di Figura 1.
In sintesi:
Per Q > Qmax (3,00 mc/sec) Qderivata = Qmax
Per Q < Qmax Qderivata = Q(t) della curva di utilizzazione
La portata media derivata così calcolata è pari a 1,59 mc/sec.
5.3 Calcolo Salto disponibile e salto utile
Il salto disponibile lordo, cioè la differenza di quota tra il pelo libero dell’acqua a
livello dell’opera di presa ed il pelo libero delle acque che scorrono nel fiume è di
circa 3,92 m. Per il calcolo della perdita di carico totale si trascura la perdita di carico
sull’opera di presa e si considera la perdita di carico sulla breve condotta di afflusso
alla turbina. La perdita di carico si calcola con il metodo Colebrook mediante
opportuni coefficienti e si ottiene una cadente di 0,0005 per ogni metro di lunghezza
e quindi 0,308 m di perdita di carico distribuita seguente:
___________________________________________________________________________________________________________________________
21
Condotta
Cadente(m/m) 0,0005
Lunghezza (m) 280
Totale 0,15 m
Tabella 3: perdita di carico su condotta
Si sommano infine le perdite di carico concentrate che sono complessivamente pari
a 0,16 m
Perdita Imbocco Condotta raccordato
0.15*v^2/(2g) 0,05
Perdita Sbocco Fiume
0.5*(Vsbocco)^2/(2g) 0,025 sbocco immerso
Paratoie e
sgrigliatori 0,15 valore "a Corpo"
Tabella 4: perdita di carico concentrata
In totale si ottiene una perdita di carico complessiva di circa 0,37 m che, sottratta al
salto nominale dell’installazione, porta ad un salto netto utile di:
3,92 m – 0,37 m = 3,55 m
che è il dato di progetto considerato nei successivi calcoli di potenza.
5.4 Calcolo della Potenza media di concessionevii
La potenza media di concessione (in KW) è la potenza idraulica media teoricamente
disponibile in relazione alla portata ed al salto di concessione.
Essa è valutata nel seguente modo:
102
)( ccConc
QHP
Dove:
vii
D.L. 18.10.1942
___________________________________________________________________________________________________________________________
22
Hc è il salto lordo di concessione, vale a dire la differenza tra la quota
del pelo libero dell’acqua nel punto di presa (282,10 m.s.l.m.) e nel
punto di rilascio in alveo (278,18 m s.l.m.), ed è dunque pari a:
282,10 – 278,18= 3,92 metri
Qc è la portata di concessione, vale a dire la portata media derivata ed
è pari a 1,59 mc/sec
è la densità dell’acqua dolce pari a 1000 kg/mc
La potenza media di concessione è dunque pari a a:
(1000 x 3,92 x 1,59)/102 = 61,11 KW
5.5 Calcolo della potenza massima producibile e potenza effettiva
La potenza massima producibile è funzione del salto utile netto e della portata
massima derivata. Essa è valutata nel seguente modo:
max. QHgP nettoInst
Dove:
Hnetto è il salto motore netto pari a 3,55 metri
Qmax è la massima portata effluente in turbina
G è l’accelerazione di gravità pari a 9,81 m/s2
La potenza massima teoricamente producibile dall’impianto è dunque pari a:
9,81 x 3,55 x 3,00 = 104,41 KW
Sulla base di tale potenza sarà scelto e dimensionato il gruppo generatore-turbina,
dipendendo inoltre come ovvio dalle disponibilità di mercato al momento della
realizzazione dell’impianto.
La potenza effettivamente producibile tiene invece conto dei rendimenti idraulici
della turbina e della condotta, e dei rendimenti meccanici ed elettrici di conversione,
Assumendo un rendimento medio complessivo del sistema di 0,85, tale potenza è
stimata pari a:
kW 88,803,003,559,810,85QHgηP maxnettoeff
___________________________________________________________________________________________________________________________
23
La potenza effettiva ed immessa in rete è quindi minore di 100 kW, e per tale motivo
la connessione avverrà in bassa tensione.
5.6 Calcolo della Producibilità media annua
La producibilità media annua è la quantità di energia elettrica prodotta in un anno
tenendo conto della variabilità delle portate derivate. La curva delle portate derivate
Q(t) è ricavabile con le stesse considerazioni riportate per il calcolo della portata
media derivata (Paragrafo 5.2), vale a dire:
Per portate Q > Qmax, Q = 3,00 mc/sec (nei periodi con portate
maggiori di quella massima di progetto, la portata derivata è pari a quella
massima)
Per portate Q < Qmax , Q = Q(t) (nei periodi con portate minori di 1,69
mc/sec, la portata derivata è quella deducibile dalla curva di utilizzazione.
La producibilità media annua è dunque pari a:
dtttQHgtE netto )()()(365
0 viii
Risolvendo l’integrale in maniera finita con un opportuno foglio di calcolo, si ottiene
una producibilità pari a circa 388.000 KWh
___________________________________________________________________________________________________________________________
24
6 Sintesi dei principali dati di progetto
o Portata media di Concessione = 1,59 mc/sec
o Portata massima derivata = 3,00 mc/sec
o Salto lordo di concessione = 3,92 m
o Salto netto = 3,55 m
o Potenza Media di Concessione = 61,11 KW
o Potenza massima teoricamente producibile = 104,41 KW
o Producibilità Media annua = 388.000 kWh
___________________________________________________________________________________________________________________________
25
ALLEGATO 1
Bacino idrografico del torrente Giano sotteso al punto di presa
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26
ALLEGATO 2
Tabella di calcolo dell’altitudine media del bacino idrografico sotteso dal punto di presa
___________________________________________________________________________________________________________________________
27
ISOLIVELLO 50 m
n area A=area tra due isolivello (mq) Hm=altezza media dell'area (m) Axhm (mc)
1 4696 1.162,30 6413470
2 24140 1.125,00 31912013
3 202965 1.075,00 256389258
4 227242 1.025,00 273705614
5 234302 975,00 268442803
6 249298 925,00 270975873
7 502136 875,00 516297359
8 661903 825,00 641680429
9 838242 775,00 763381622
10 10791 825,00 10461168
11 23198 1.175,00 32030229
12 8370 875,00 8606444
13 10861 1.175,00 14995467
14 90 1.175,00 124307
15 1562 875,00 1605812
16 2421 1.025,00 2915519
17 38431 975,00 44030584
18 60212 925,00 65447409
19 32292 870,60 33036051
20 1889181 725,00 1609466548
21 41928 825,00 40647424
22 33812 822,10 32664150
23 2336 875,00 2401766
24 1084482 825,00 1051348969
25 783176 875,00 805262734
26 740673 925,00 805079536
27 694196 975,00 795347898
28 10407 1.025,00 12535297
29 36461 969,10 41521342
30 99603 925,00 108263745
31 153340 875,00 157664791
32 310673 1.075,00 392447708
33 298681 1.125,00 394849022
34 283474 1.175,00 391400842
35 210560 1.225,00 303097730
36 51549 1.275,00 77232814
37 87391 1.275,00 130931770
38 42763 1.325,00 66582206
39 729 1.375,00 1177115
40 46127 1.325,00 71819166
41 2799 1.375,00 4523159
42 19779 964,85 22424605
43 49498 1.425,00 82884744
___________________________________________________________________________________________________________________________
28
44 204291 1.375,00 330082960
45 200687 1.325,00 312467473
46 227609 1.275,00 341011984
47 304684 1.225,00 438588116
48 261629 1.175,00 361239081
49 213422 1.125,00 282138717
50 212010 1.075,00 267815217
51 198772 1.025,00 239413664
52 1055 852,40 1056489
53 1001074 775,00 911671480
54 1968778 675,00 1561603895
55 4099545 625,00 3010829270
56 4607647 575,00 3113275159
57 7094052 525,00 4376471436
58 8306065 475,00 4636170271
59 14086949 425,00 7035198019
60 3122 229,00 839987
61 545 426,95 273272
62 29315 565,35 19475086
63 9952 554,15 6480636
64 395 525,60 244172
65 12925 504,95 7669227
66 1019 552,05 661346
67 2961 500,95 1743172
68 117925 525,00 72750420
69 760 550,00 491218
70 2952 550,00 1907553
71 597 500,60 351005
72 109041 465,50 59645594
73 32372 456,75 17374681
74 13529 456,75 7261413
75 341906 475,00 190840491
76 229443 525,00 141548397
77 104800 566,50 69764111
78 12490 457,05 6707878
79 345 450,20 182302
80 2155 455,00 1152281
81 47240 465,10 25818388
82 50646 406,90 24216187
83 16958 414,60 8261993
84 566221 575,00 382581920
85 450392 625,00 330781243
86 128870 675,00 102217514
87 32111 713,15 26909710
88 42766 675,00 33921103
89 879 703,55 726306
90 648 650,95 495720
___________________________________________________________________________________________________________________________
29
91 1549 653,30 1189252
92 493650 575,00 333546969
93 410772 625,00 301683354
94 16186 659,00 12534267
95 183321 625,00 134636675
96 98516 712,00 82425020
97 180573 525,00 111399298
98 84441 567,40 56300560
99 1882823 675,00 1493426346
100 1268356 725,00 1080561901
101 1091090 775,00 993647950
102 1001490 825,00 970891914
103 1226847 875,00 1261446372
104 93787 908,15 100085052
105 626239 875,00 643900427
106 426753 975,00 488935655
107 155358 925,00 168867705
108 121850 975,00 139605298
109 81236 1.025,00 97845894
110 22611 1.055,10 28034086
111 305058 1.025,00 367431925
112 362959 1.075,00 458497454
113 259677 125,00 38142924
114 4017 1.152,70 5440524
115 94176 1.116,60 123568282
116 34898 917,10 37608712
117 153728 775,00 139999283
118 174117 825,00 168797086
119 154881 875,00 159248486
120 27872 910,25 29812213
121 248563 725,00 211760660
122 156093 775,00 142153000
123 133346 825,00 129272137
124 103831 870,25 106179690
125 26838 614,80 19388757
126 282888 725,00 241003583
127 191193 775,00 174118280
128 18169 807,75 17245173
129 11265 559,20 7402268
130 11764 602,35 8326583
131 26611 551,50 17245703
132 38880 412,25 18834655
133 78917 454,10 42110937
134 846 450,40 447892
135 15920 509,65 9534143
136 353323 475,00 197213009
137 37472515 375,00 16512565229
___________________________________________________________________________________________________________________________
30
138 39816 412,05 19278947
139 1071 401,65 505598
140 316 400,90 148645
141 10954072 325,00 4183399969
142 36019 400,00 16930198
143 150630 468,45 82917442
144 28248 357,90 11880196
145 6445 411,60 3117269
146 790 450,60 418302
147 21095 404,80 10034472
148 1208450 275,00 390509646
149 575277 456,05 308290179
150 5801 455,55 3105452
151 84953 475,00 47418029
152 8594 453,15 4576469
153 5513 451,55 2925216
154 4445 503,50 2629784
155 16229 500,00 9535484
156 7231 500,00 4248252
157 205238 575,00 138674170
158 153062 625,00 112413591
159 122671 675,00 97300841
160 87435 725,00 74489525
161 61718 769,55 55810969
162 1268925 475,00 708271658
163 39925 516,40 24227351
120764083 73603724307
h media= 609,48