Pasquino, Vittorio (2014) Resistenze al moto e caratteri della turbolenza in correnti defluenti in alvei vegetati. [Tesi di dottorato]

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Abstract

E' oramai diffusa nella comunità scientifica idraulica come tematica di ricerca quella inerente la creazione di un adeguato approccio circa lo studio dell’interazione acqua-vegetazione allo scopo di definire una modellistica tesa alla trasformazione e al miglioramento delle formulazioni attualmente disponibili per le correnti fluviali. Nell'ambito della suddetta tematica i nostri studi teorici, sperimentali e infine appunto modellistici hanno seguito due segmenti principali di ricerca, atti a definire e perseguire meglio due scopi finali: come primo obiettivo ci siamo posti quello di riuscire a determinare la resistenza al moto indotta dalla vegetazione rispetto alle correnti idrauliche, mentre come secondo obiettivo abbiamo analizzato le caratteristiche statistiche della turbolenza sempre per correnti defluenti su alveo vegetato. In particolare il primo obiettivo della nostra ricerca è consistito nell'individuazione della grandezza che potesse al meglio caratterizzare la scabrezza del fondo; ci siamo focalizzati in particolare sulla possibilità di applicare rispetto al nostro case-study le ordinarie scabrezze idrauliche (Nikuradse, Strickler, Bazin) analizzando i numerosi lavori presenti in letteratura e cercando di determinare per quali condizioni al contorno fosse valida la nostra ipotesi; siamo giunti alla conclusione che tutti i modelli presenti in letteratura potessero essere approssimati alle ordinarie formule di resistenza in condizioni di alta sommergenza (rapporto tra il tirante idrico h e altezza di vegetazione k maggiore di 5, h/k>5). Successivamente è stato possibile determinare, tramite indagini di laboratorio, i valori di tali scabrezze per diverse tipologie di vegetazione (a diverse densità) e infine, definire un modello che consentisse il calcolo teorico di quella che viene ritenuta quella scabrezza che tra le tre scabrezze classiche fosse più adatta in condizioni di h/k>5. Si dimostra che la scabrezza ritenuta più affidabile in queste particolari condizioni idrodinamiche sia quella di Nikuradse. Il secondo scopo è consistito invece nello studio delle grandezze statistiche della turbolenza della corrente e come esse variano a causa della presenza della vegetazione. Sono stati analizzati i numerosi modelli presenti in letteratura, soprattutto quelli in cui fosse esplicata la condizione di “mixing layer analogy” ovverosia l’analogia tra le caratteristiche della turbolenza di correnti defluenti su alveo vegetato e quelle generate dall'incontro di due correnti orizzontali parallele aventi diverse velocità.

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