CAN-0003 · Canali · Livello intermedio

Come verificare la capacità di deflusso di un canale a sezione aperta

Dalla geometria bagnata alla portata transitabile, con controllo dei livelli e delle ipotesi di moto

Ultimo aggiornamento: 2026-09-13

In sintesi

Verificare la capacità di un canale non significa trovare la portata massima di una sezione senza specificare il livello ammissibile. Occorre definire portate e scenari, calcolare le proprietà della geometria bagnata e verificare che i livelli conseguenti restino compatibili con sponde, opere e recapito. La formula di moto uniforme è utile solo quando le sue ipotesi sono plausibili.

La portata teorica a una sezione non è automaticamente la capacità della rete

Un ponte, un restringimento o un recapito alto può innalzare il profilo e rendere insufficiente il sistema anche se la sezione isolata sembra ampia.

Definire portata e livello di verifica

Specificare la portata o l'idrogramma di progetto, la configurazione della rete, lo stato di manutenzione, il livello del ricettore e la quota limite da rispettare. La portata può derivare da uno studio idrologico già svolto; qui si affronta la verifica idraulica del canale, non il calcolo della pioggia o del bacino scolante.

Ricavare area e perimetro bagnato

Per ogni tirante y, determinare area bagnata A(y), perimetro bagnato P(y) e raggio idraulico R(y) = A/P. Il pelo libero non appartiene al perimetro bagnato. In una sezione trapezia con base b e scarpate z orizzontale su 1 verticale, A = y(b + zy) e P = b + 2y√(1 + z²).

Sezione trapezia con base b, tirante y, scarpate z a 1, area bagnata A, perimetro P e pelo libero escluso dal perimetro bagnato. Geometria bagnata di una sezione trapezia e grandezze per la verifica della portata.

Usare Manning solo con pendenza coerente

In moto uniforme si può stimare Q = (1/n) A R^(2/3) √S_f, con n di Manning in unità SI coerenti e S_f pendenza della linea dell'energia. Per un tratto prismatico in moto uniforme, S_f coincide con la pendenza del fondo S_0; non sostituire sempre S_f con S_0 se il profilo è influenzato dalla valle. Vegetazione, materiali diversi e cambi di sezione richiedono scelte di scabrezza motivate e un metodo adatto.

Esempio didattico per una sezione trapezia

Si considerino b = 2,00 m, z = 1, tirante y = 1,20 m, n = 0,035 e pendenza uniforme S_0 = 0,001. Risultano A = 3,84 m², P ≈ 5,394 m e R ≈ 0,712 m; con Manning Q ≈ 2,77 m³/s e velocità media V ≈ 0,72 m/s. Sono dati scelti esclusivamente per illustrare il calcolo, non una capacità approvata: restano da confrontare quota del pelo libero, sponde, fondo, manutenzione e portata di progetto.

Passare al profilo quando il moto uniforme non basta

Se un livello a valle influenza la sezione, oppure sono presenti manufatti e cambi rapidi di regime, verificare il profilo idrico e le perdite localizzate. Nel moto vario vanno considerati anche tempi, volumi accumulati e condizioni iniziali. Evitare di generalizzare un risultato calcolato su una sezione a ogni punto del canale.

Leggere insieme capacità, livelli e velocità

Documentare il massimo livello idrico, il franco residuo sulle due sponde, la velocità e i tratti che governano il profilo. Una sezione più grande non è sempre sufficiente se il controllo è alla confluenza o al recapito; velocità elevate richiedono un controllo distinto sulla stabilità di fondo e sponde.

Procedura operativa

1. Definire portata, quota limite e scenario del recapito. 2. Verificare rilievo, sezioni, opere e pendenza del fondo. 3. Motivare scabrezza e stato di manutenzione. 4. Usare il moto uniforme solo per tratti compatibili. 5. Dove occorre, calcolare i profili idrici. 6. Confrontare livelli, franchi e velocità in tutte le sezioni critiche.

Errori frequenti

  • Includere la larghezza del pelo libero nel perimetro bagnato.
  • Confondere pendenza di fondo e pendenza dell'energia in un profilo non uniforme.
  • Trattare una sola sezione isolata come limite dell'intera rete.
  • Scegliere il tirante di verifica pari al ciglio senza franco.
  • Ignorare livelli a valle, depositi, vegetazione o restringimenti.

Indicazioni conclusive

La capacità va sempre riferita a scenario, livello limite e stato della rete. Area bagnata e scabrezza spiegano la portata locale; profili e controlli di valle determinano la sicurezza del sistema.

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Domande frequenti

Posso calcolare la portata assumendo il livello al ciglio?

È un limite geometrico, non necessariamente un livello ammissibile; occorre verificare franco, sponde e condizioni del recapito.

La pendenza da usare è sempre quella del fondo?

Solo nel caso di moto uniforme essa coincide con la pendenza dell'energia; con rigurgito o altri profili serve un calcolo adatto.

Una sezione che porta la portata di progetto rende sicura l'intera rete?

No. Confluenze, manufatti e livelli a valle possono imporre livelli maggiori in altri tratti.

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