Studio sperimentale degli effetti del drenaggio della water table sul processo erosivo del profilo di spiaggia

INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 149 P o esso e Associa o di Id aulica. Dipa imen o di Ingegne ia Ambien ale e di Chimica. Poli ecnico di Ba i , Via O abona, 4 , 70125 BARI I aly. E-mail: [email p o ec ed], el +39.080.4605211 A ículo ecibido el 24 de no iemb e de 2004, ecibido en o ma e isada el 20 de ab il de 2005 y acep ado pa a su publicación el 3 de junio de 2005. Pueden se emi idas discusiones sob e el a ículo has a seis meses después de la publicación del mismo siguiendo lo indicado en las “Ins ucciones pa a au o es”. En el caso de se acep adas, és as se án publicadas conjun amen e con la espues a de los au o es. INTRODUZIONE La in luenza della pe meabili à sulla e oluzione mo ologica della spiaggia è un a gomen o a on a- o in le e a u a sin dal 1940 (Bagnold R.A., 1940). Di e si au o i, in a i, hanno segnala o che la pe di a di ene gia po enziale pe e e o della pe colazio- ne all’in e no della spiaggia eme sa a diminui e l’ene gia del back-wash (G an U.S., 1948). Maggio e è la pe meabili à della spiaggia, maggio i possibili à ha il sedimen o aspo a o dal un-up di deposi a si, a on e della diminuzione della capaci à e osi a del back-wash. Su ques e basi è impos a o il unziona- men o del BMS (Beach Managemen Sys em). Ques- o consis e in un ubo o a o che d ena l’acqua della Wa e Table della spiaggia eme sa con l’obbie i o di aumen a ne la capaci à il an e (Ves e by H., 1991). In al modo si ha un sis ema di p o ezione delle cos e sabbiose a basso impa o ambien ale. Alcuni au o i hanno p o a o a u ilizza e il sis ema d enando l’acqua della Wa e Table median e pompaggio (Damiani L. e Ranie i, G., 1996) (Sa o M. e al., 1994). Tu a ia il me odo più acc edi a o, sop a u o pe gli aspe i ges ionali, è quello a g a i à. In le e a u a sono p esen i nume osi la o i spe imen ali. Le spe imen azioni in scala p o o- ipo, hanno o ni o indicazioni incomple e ai ini della de inizione del unzionamen o del d ena- ggio delle spiagge. Anche le ecen i indagini di campo (Mon o i C., 2002) (Rieb G., 1999) o gli impian i anco a in unzione (Damiani L. e al., 2003), a causa delle singola i à dei si i e delle di icol à dei ilie i di campo non hanno o ni o da i su icien i a ica a e le elazioni che legano i pa ame i da cui il enomeno dipende. D’al a pa - e i pochi modelli in scala ido a ino a ealizza i, Somma io: Il Beach D ainage Sys em (BDS) è un me odo pe la p o ezione delle cos e a basso impa o ambien ale basa o sul d enaggio della “wa e able” in co ispondenza della spiaggia eme sa subi o a mon e della linea di i a. L’e e o d enan e ende a inc emen a e il p ocesso di deposi o del ma e iale aspo a o dal mo o ondoso di un-up e, quindi, a a o i e il ipascimen o della spaigia, o e o a con as a ne l’e osione. Il sis ema è anco a ogge o di ice ca. Non è anco a chia o come la geome ia dei d eni e la lo o posizione, nonché il mo o ondoso inciden e in luiscano sugli e e i del d enaggio. Anche l’e oluzione mo ologica ha una sua no e ole in luenza. Le conside azioni ipo a e in ques o la o o sono ela i e ad alcuni aspe i di una as a ice ca spe imen ale in co so p esso il Labo a o io di Ri- ce ca e Spe imen azione pe la Di esa delle Cos e (LIC) del Poli ecnico di Ba i. E’ s a o osse a o che l’in luenza del mo o ondoso inciden e de i a sop a u o dall’en i à del se -up so ocos a. La oscilla- zioni della wa e able so opos a all’azione del mo o ondoso sono lega e alle componen i alle basse equenze del mo o ondoso; in a i si iscon ano pe iodi di oscillazione p op i del su -bea . La quo a più al a della W.T. si o iene in co ispondenza del pun o di massima elongazione del un-up e, quando il d eno è in unzione, la quo a della W.T isul a maggio men e dep essa pe gli a acchi ondosi meno ene ge ici. Al c esce e dell’ene gia d’onda inciden e aumen ano di alo e sia la quo a della W.T. che la po a a emun a. L’inc emen o di al ezza della W.T. non semb a aumen a e con una p og essione linea e, piu os o ende e so una si uazione di sa u azione. Palab as cla e: e osione, un-up, Wa e Table, d eno, mo o ondoso, dep essione. STUDIO SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DEL DRENAGGIO DELLA WATER TABLE SUL PROCESSO EROSIVO DEL PROFILO DI SPIAGGIA Genna o Ranie i INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 150 Genna o Ranie i non a endo un chia o quad o scien i ico di pa - enza, non hanno o ni o da i pa icola men e u ili allo scopo. Alcuni modelli sono s a i ealizza i con mo o ondoso monoc oma ico (Holman R.A. e Sallenge A.H., 1985) (Sa o M., 1990) (Sa o M. e al., 1994), al i con il mo o ondoso andom . Pe ques i ul imi è s a o ealizza o il d enaggio median e aspi azione con pompaggio di e o (Damiani L. e Ranie i G., 1996) (Sa o M. e al., 1994) (Weisman R.N. e al., 1995) o a iando le con igu azioni geome iche. I miglio i isul a i non sono s a i o enu i con il d eno sis ema o lon- gi udinalmen e (Kanazawa H. e al, 1996). Al i au o i (Kawa a Y. e al., 1986) (Mon o i C., 2002 )(Ogden, M.R. e Weisman R.N., 1991) (Sa o M. e al., 1994) (Sa o M. e al., 1996) anno i e i- men o al d eno pos o pa allelamen e alla linea di i a su icien emen e app o ondi o so o il l.m.m. (li ello medio ma e) e non oppo dis an e dalla linea di i a. Dai sugge imen i sulla geome ia del sis ema o ni i da ques i au o i è s a o ealizza o il p esen e modello. L’obie i o della ice ca è quello di inda- ga e sull’e icacia del sis ema di d enaggio nei con on i della e oluzione della spiaggia anche esaminando i mo imen i della W.T. so o l’e e o di a acchi ondosi di ipo e osi o e ipasci i o. Il p esen e la o o ipo a i isul a i di un mo- dello isico di un sis ema di d enaggio a g a i à. Le espe ienze sono s a e e e ua e con e senza l’uso del d eno e a iando le ca a e is iche del mo o ondoso. I isul a i mos ano che il sis ema unziona sop a u o in condizioni di mo o ondoso poco e osi e. Eme ge al esì, la necessi à di p o- segui e nella ice ca spe imen ale, sop a u o pe acquisi e da i con d eni pos i in di e se posizioni ispe o alla linea di i a ed alla Wa e Table. IL MODELLO FISICO Desc izione del modello ealizza o al LIC P esso il Labo a o io pe la Rice ca e Spe- imen azione pe la Di esa delle Cos e (LIC) del Poli ecnico di Ba i è s a o ealizza o un modello di la ghezza 14m e lunghezza 45m, inalizza o ad esamina e il compo amen o della W.T. so o l’azione di mo i ondosi a en i ca a e e ipas- ci i o, in e medio ed e osi o (Da lymple R.A., 1992), con e senza l’azione d ena e del BMS. Le dimensioni planime iche del modello ( ig.1) so- no s a e scel e con lo scopo di o ene e un e e o quasi 3D del compo amen o d enan e. Il modello è s a o p oge a o in analogia di F oude con scala delle lunghezze indis o e pa i a 1:10 a endo co- me i e imen o le indagini in si u dell’impian o di Os ia (Roma) (Damiani L. e al., 2003) che al momen o e a in co so di moni o aggio. La sabbia impiega a ha le ca a e is iche di abella I: Tabella I: i alo i di Di (mm) della sabbia del modello D50 D85 D15 D5D25 D75 D95 g’w (cm/s) Ku osis 185 260 145 110 157 230 335 1.59 2.55 1.20 o e g’ =(gs-gw)/gw) è il peso speci ico ela i o e il Ku osis (Folk R.L. e Wa d W.C., 1957), da o da con ( i = log2Di) (1) è un pa ame o app esen a i o dell’ asso imen o g anulome ico della sabbia; alo i bassi (K<1) indicano una sabbia endenzialmen e monog anu- la e, o e o senza eccessi e pe cen uali di ma e- iale ino o g ossolano, men e alo i del ku osis maggio i di 1.7∏2.0 sono indica i i di una sabbia con una cu a g anulome ica i egola e, al ol a plu imodale. Consegue che la sabbia u ilizza a pe il modello è bene asso i a in o no al suo alo e medio. La eloci à di cadu a w è quella media spe imen almen e misu a a seguendo una me o- dologia s anda d (Ranie i G., 2002 ) ecen emen e messa a pun o. Figu a 1. Pian a del modello 1,15 m Misu a o i WT Pozze o Pompa D eno Linea di i a Beach p o ile s Inizio del modello Ma e iale asso ben e 50 m 14 m Gene a o e del mo o ondoso 1 2 3 4 5 6 INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 151 STUDIO SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DEL DRENAGGIO DELLA WATER TABLE SUL PROCESSO EROSIVO DEL PROFILO DI SPIAGGIA Il p o ilo iniziale di spiaggia ha una penden- za di: 1:10 nella pa e onsho e e di 1:20 in quella o sho e ( ig.2). Il d eno è un ubo o a o in PVC a en e diame o in e no di 75 mm. Come osse a o da alcuni au o i (Mon o i C., 2002 ) in ice che p e- ceden i (Damiani L. e Ranie i G. 1996), pe con e- ne e l’o u azione del d eno, o e o pe ga an i e l’e e o il an e, in o no al d eno è s a o sis ema o un il o cos i ui o da un icop imen o dello spesso- e di pochi cm di cio oli di ci ca 2mm di diame o medio. L’asse del d eno è s a o sis ema o a pa i e da 2 m dai bo di della asca; il a o e minale è cos i ui o da un ubo non o a o che con oglia l’acqua d ena a al pozze o di accol a pos o es e - namen e alla asca ( ig. 1). La p o ondi à dell’asse del ubo è s a a di 14 cm so o il li ello medio ma e ( ig.2). La dis anza del d eno dalla linea di i a del p o ilo iniziale è s a a indi idua a osse ando il compo amen o mo ologico di alcune p o e p elimina i. E’ s a o necessa io, in a i, e i a e che, du an e l’e oluzione mo ologica del modello, il ubo si osse o a o in co ispondenza della linea di i a pe dendo la sua unzionali à. La po a a d ena a è s a a ica a a s uo an- do il pozze o es e no che pe g a i à, accoglie l’acqua d ena a e misu andone il empo di isali a. La po a a misu a a è s a a a iabile (min: 1.6 l/s - max: 3.1l/s). Tabella 2. mo o ondoso (E=e osi o, I=in e medio, R= ipasci i o) Hs (m) Tp (s) H/wT H/L 0.0007(H/wT)3H/L - [0.0007(H/wT)3] A acco ondoso 1 0.25 1.897 5.168 0.0445 0.0966 -0.0522 E 2 0.15 1.6 3.676 0.0375 0.0348 0.0027 I 3 0.05 1.51 1.299 0.0140 0.0015 0.0125 R 4 0.05 1.897 1.034 0.0089 0.0008 0.0081 R 5 0.07 1.897 1.447 0.0125 0.0021 0.0103 R 6 0.09 1.897 1.861 0.0160 0.0045 0.0115 R 7 0.12 1.897 2.481 0.0213 0.0107 0.0107 R 8 0.15 1.897 3.101 0.0267 0.0209 0.0058 I 9 0.20 1.897 4.134 0.0356 0.0495 -0.0139 E I di e si ipi di mo o ondoso, andom con spe - o di ipo JONSWAP ( ipo Sea con g=3.3, s=0.07 o 0.09 ispe i amen e se ≤ p o > p), sono s a i indi idua i sulla base del di e so compo amen o mo ologico nei con on i della spiaggia (e osi o, in e medio, ipasci i o) (Da lymple R.A., 1992) co- me espos o in Tabella II in cui Hs è l’al ezza d’onda signi ica i a e Tp=1/ p è il suo pe iodo di picco. Le misu e I ilie i del p o ilo di spiaggia sono s a i e e ua i median e un p o ila o e au oma ico (Damiani L. e al., 2003) lungo e allineamen i no mali alla linea di i a ile andone, al e mine di ogni a acco, anche la posizione di ques ’ul imo. Le ca a e is iche del mo o ondoso sono s a e mi- su a e median e 6 sonde esis i e di cui 5 al la go (p o ondi à 80 cm) ed una so ocos a alla minima p o ondi à che consen isse una misu a a idabile (17 cm). Delle 5 al la go, le 3 cen ali, oppo una- men e dis anzia e, sono se i e pe ica a e la i- lessione, men e le imanen i due sono se i e ad osse a e la a iazione dei pa ame i la e almen e al on e d’onda. Pe la misu a della W.T. sono s a i sis ema i sei asdu o i di p essione alla p o ondi à di ci ca 40 cm so o il l.m.m., in di ezione pe pendicola e alla linea di i a, in co ispondenza di un anse o la e ale della asca, dis anzia i come ipo a o in igu a 1, con il p imo asdu o e (n.1) pos o in icinanza della linea di i a. I asdu o i misu ano il li ello della wa e able in con inuo, ile andone la posizione iniziale in assenza di onde, ed il suo innalzamen o a segui- o dell’azione del mo o ondoso. Le misu azioni sono s a e e e ua e con il d eno in unzione e ipe u e con lo s esso spen o. Sono s a i e e ua i 14 cicli di p o e, alcuni con il d eno in ese cizio ed al i senza d eno, u i- lizzando pe ciascun ciclo, con la successione di Tabella III, gli a acchi ondosi indica i in Tab. II. La du a a complessi a di ogni ciclo è s a a di 8 o e, di isa in a acchi ondosi di 2 o e cias- cuno. Le misu azioni sono s a e e e ua e in a i momen i du an e ciascun a acco. Al e mine di ogni un eni a e ma o il mo o ondoso e ile a a la linea di i a ed i p o ili longi udinali solo in co ispondenza della linea di i a. L’andamen o plano-al ime ico dell’in e o modello è s a o com- ple amen e ile a o all’inizio di ogni ciclo. Pe i cicli con il d eno in unzione è s a a anche misu a a la po a a d ena a du an e ogni 6 5 4 3 2 1 460 140 212 253 296 392 225 l.m.m. 800 Figu a 2: La spiaggia onsho e del modello – la posizione del d eno e dei asdu o i di p essione (in mm) INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 152 Genna o Ranie i a acco e ad acqua e ma. La equenza di campio- namen o è s a a di 0.1 da o al secondo ile ando pacche i di 8196 da i (du a a: 13’ 40’’). Si osse i il ca a e e e osi o (E), in e medio (I) e ipasci i o (R) degli a acchi ondosi 1, 2, 3 u ilizza i nei cicli da I a VI. Gli a acchi ondosi dei cicli dal VII al XIV sono s a i o enu i a iando solo l’al ezza signi ica i a e man enendo il pe io- do di picco cos an e. Anche pe ques i ul imi e a s a o p e is o di al e na e il ciclo con il d eno in unzione a quello senza d enaggio. Dal ciclo VIII (a acco 4 con il d eno in unzione) in poi è s a o p e e i o esegui e p o e senza il d eno in unzione allo scopo di sempli ica e le p ocedu e delle ul i- me p o e. . Si osse a, in a i, che i successi i cicli (dal IX al XIV) sono s a i e e ua i senza l’uso del d eno. Tabella 3. I cicli di a acchi ondosi con e senza l’uso del d eno ciclo I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV senza d eno 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 con d eno 1 2 3 4 Il li ello della Wa e Table Nella igu a 3 è ipo a o il segnale egis- a o dal asdu o e n.4 di Fig.2 du an e il ciclo III (a acco ondoso n.2 con il d eno in unzione) e il ciclo IV (a acco ondoso n.2 senza l’e e o d enan e). In pa icola e pe il ciclo III la igu a 3 mos a l’abbassamen o della quo a della W.T. nei p imi momen i di acquisizione quando, a pa i e dalla si uazione indis u ba a ad acqua e ma (quo- a 0 cm), il d eno en a in unzione dep imendo la quo a della W.T. (quo a media: ci ca -1.85cm). Con l’a i o delle p ime onde (a ci ca 2200 sec) dell’a acco ondoso n. 2, la W.T si innalza pe s a- bilizza si dopo 800-1000sec (quo a media: ci ca 2.95 cm). Figu a 3. Il segnale dei asdu o i du an e le p o e con e senza il d eno in unzione Senza il d eno in unzione la quo a della W.T. si s abilizza al alo e medio di ci ca 4.0 cm. In igu a sono e iden i le oscillazioni della W.T. che non i- sen e delle equenze p op ie dell’onda, ma piu os o delle oscillazioni di lungo pe iodo secondo quan o sa à meglio speci ica o nel segui o. E’ da e idenzia e che è p esen e un umo e di ondo del segnale, es- imonia o dai dis u bi isibili du an e l’acquisizione del li ello della W.T. ad acqua e ma. Il mo o ondoso Lungo ciascuna delle e linee di misu a, con empo aneamen e all’al ezza della W.T. misu- a a con i asdu o i di p essione ed al p o ilo di spiaggia ile a o a mezzo di un p o ila o e, sono anche s a e e e ua e misu e del mo o ondoso con le due sonde esis i e al la go (p o ondi à=80cm) e a idosso della linea di i a (p o ondi à=17cm). L’in e allo di campionamen o è s a o uguale pe u e le misu e (0.1s). E’ s a o così possibile con on a e lo spe o d’ampiezza dell’onda con quello delle oscillazioni della W.T.. Figu a 4. Spe o di ampiezza dell’al ezza d’onda al la go (d=80cm) e so ocos a (d=17cm) asdu o e n.4 a acco n.2 (Hs=15 cm Tp=1.6 sec) -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 (sec) (cm) III° ciclo (senza d eno) IV° ciclo (con d eno) III ciclo d=80cm 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 (Hz) III ciclo d=17 cm 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 (Hz) s [cm s] 2 s [cm s] 2 s s INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 153 STUDIO SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DEL DRENAGGIO DELLA WATER TABLE SUL PROCESSO EROSIVO DEL PROFILO DI SPIAGGIA Le igu e 4a e 4b ipo ano gli spe i di am- piezza al la go e so ocos a dell’a acco ondoso n.2 (in e medio) con l’uso del d eno (III ciclo). So ocos a il con enu o ene ge ico alla equenza di picco è anco a signi ica i o, sebbene in e io e a quello ela i o alla si uazione al la go, e si no a chia amen e uno spos amen o dell’ene gia e so le basse equenze con un signi ica i o addensamen- o di ene gia alla equenza del su -bea (~0.03 Hz) ( ig. 4a). In gene ale il compo amen o appe- na desc i o è s a o iscon a o pe u i gli a acchi ondosi di abella II; ciò con e ma che l’e oluzione del mo o ondoso non isul a in luenza a dagli e e i del d eno. Si osse i che la sonda so ocos a è comunque pos a ad una dis anza dalla linea di i a ale da non consen i e il ilie o comple o delle as o mazioni che l’onda subisce nelle zone immedia amen e icine alla i a do e si assis e ad un ul e io e spos- amen o dell’ene gia e so le basse equenze con un inc emen o dell’ene gia ela i a alle compo- nen i spe ali p ossime a quelle del su -bea . Le oscillazioni della Wa e Table Le igu e 5a, 5b, 5c e 5d ipo ano gli spe i di ampiezza delle a iazioni della W.T. ela i e alle misu e dei asdu o i 1, 2, 4 e 6. Il asdu o e n.1 è icino alla linea di i a, il n.2 è icino al d eno, il n.4 in p ossimi à della massima quo a della W.T., il asdu o e n.6 è quello più lon ano dal d eno. E’ subi o e iden e che le componen i spe ali sono p e alen emen e addensa e alle basse equen- ze ( <0.1Hz) o e la densi à di ene gia assume alo i ne amen e maggio i di quelli iscon a i alle s esse equenze pe il mo o ondoso. Non sono p esen i le componen i ela i e al mo o ondoso al la go. Solo pe gli a acchi ondosi più e osi i (nn.1-2), anche a causa dell’a e amen o della linea di i a, è p esen- e una modes a componen e alla equenza di picco del mo o ondoso (a . n.2, p=0.625Hz). Ques a è segnala a sop a u o dal asdu o e n.1 ( ig.5a) e, anche se non semp e in manie a e iden e, dal as- du o e 4 ( ig.5c), essendo ques o quello che isen e maggio men e delle oscillazioni del un-up. (Hz) III ciclo asdu o e 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 (Hz) III ciclo asdu o e 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 III ciclo asdu o e 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 (Hz) III ciclo asdu o e 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 (Hz) s [cm s] 2 s [cm s] 2 s [cm s] 2 s [cm s] 2 Figu a 5. Gli spe i di ampiezza delle W.T. misu a a in co ispondenza dei asdu o i 1 ( icino la linea di i a), 2 ( icino al d eno), 4 (p ossimo alla massima quo a del un-up) e 6 (più lon ano dal d eno) ss ss a) c) c) d) INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 154 Genna o Ranie i Dalle igu e 5, si deduce che pe iodo delle oscillazioni della W.T. semb a di e amen e lega o alle basse equenze del mo o ondoso inciden e. Le oscillazioni con maggio e ampiezza sono s a e egis a e dal asdu o e n.4 ( ig. 5c) e dall’adiacen e asdu o e n.5 (pe b e i à non ipo a o nelle igu e) in co ispondenza dei quali il un-up aggiunge la massima elongazione is- pe i amen e in elazione all’a acco n.2 (ciclo III) ed a acco n.1 (ciclo II). Tali e idenze spe i- men ali o ano un analogo iscon o nelle analisi nume ico-spe imen ali di Ca w igh e al. (2002). Nella igu a 5d è ipo a o lo spe o di ampiezza ile a o dal asdu o e n.6, pos o più all’in e no nella o esho e zone, uo i dalla ascia in e ess- a a dal un-up. Si osse a che le componen i di ques ’ul ime sono anco a più spos a e e so le basse equenze e le ela i e oscillazioni hanno una bassa ampiezza. A con e ma del a o che il pe iodo delle oscilla- zioni della W.T. sono mol o di e si da quelli dell’onda al la go, nella igu a 6 è ipo a o l’andamen o em- po ale delle lu uazioni della W.T. ica a e median e l’applicazione della an i-F.F.T. allo spe o di am- piezza della igu a 5c ( asdu o e 4). L’andamen o e idenzia la p esenza di componen i a moniche di ampiezza ele a a con pe iodo di ci ca 100s . Tali a moniche sono in e alla e da due componen i di pe iodo pa i a ci ca un e zo del p eceden e. Le analisi spe ali hanno, in ine, mos a o che il pe iodo delle oscillazioni della W.T. non è in luenza o dal unzionamen o del d eno. Figu a 6. la an i . . . dello spe o di ampiezza del segnale misu a o dal asdu o e 4 – l’ele azione della W.T. du an- e i p imi 1000 secondi di p o a La Wa e Table du an e le p o e con il d eno La igu a 7 ipo a la posizione del d eno e quella dei asdu o i insieme all’andamen o medio della W.T. du an e gli a acchi ondosi dei cicli con il d eno in unzione. Le ascisse sono esp esse in cm e sono con enzionalmen e i e i e all’o igine del modello a mon e della spiaggia. Figu a 7. i cicli di p o e con il d eno Come innanzi de o, la W.T. ha un andamen- o medio c escen e de e mina o dalla pe colazione dell’acqua di un-up che aggiunge la sua massima al ezza in co ispondenza del asdu o e 4. I asdu o i n.2 e n.3, i più icini al d eno, isen ono maggio men e i suoi e e i e idenzia i dall’abbassamen o della W.T. senza u a ia po e app esen a e l’esa o andamen o della dep essio- ne. Il asdu o e n.6, più lon ano, isen e meno sia degli e e i del d enaggio che della ica ica della W.T. conseguen e al un-up. La quo a della W.T. è in luenza a dalla al- ezza d’onda signi ica i a al la go e dal pe iodo di picco. In a i dalla igu a 7 si osse ano delle di e enze a la W.T. ela i a ad Hs=5cm e que- lle ela i e ad Hs= 15cm e 25cm. Inol e sono e iden i le a iazioni nell’andamen o della W.T. a pa i à di Hs conseguen i al di e so pe iodo di picco. Du an e il sussegui si degli a acchi ondosi di ciascun ciclo, la W.T. modi ica il suo andamen- o. In pa icola e la igu a 8 e idenzia la e oluzio- ne media della W.T. du an e il II ciclo (Hs=25 cm – a acco n.1, e osi o, con il d eno in unzione) mos ando come essa sia sensibile alla posizione della linea di i a che, da a la na u a dell’a acco n.1, ende ad a e a si nel empo. Da osse a e che il II ciclo è inizia o al e - mine del I ciclo du an e il quale il d eno non e a in unzione. L’e osione della linea di i a osse a a III ciclo asdu o e 4 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 (s) h (cm) d eno 22.528.929.6 25.3 6 21.2 10.3 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 300 330 360 390 420 450 480 II ciclo - Hs=25cm Tp=1.897s III ciclo - Hs=15cm Tp=1.60s VI ciclo - Hs=5 cm Tp=1.51s VIII ciclo - Hs=5cm Tp=1.897s 12345 INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 155 STUDIO SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DEL DRENAGGIO DELLA WATER TABLE SUL PROCESSO EROSIVO DEL PROFILO DI SPIAGGIA con il I ciclo è con inua a anche du an e il II ciclo non mos ando sensibili diminuzioni del end e o- si o pe e e o del d eno. Figu a 8. il p o ilo di spiaggia e la W.T. du an e il II° ciclo (e osi o con il d eno) Figu a 9. Il p o ilo di spiaggia e la W.T. du an e il III° ciclo (in e medio con il d eno) La igu a 9 ipo a la e oluzione della W.T. e del p o ilo di spiaggia du an e il III ciclo (Hs=15 cm, a acco in e medio con il d eno in unzione). La con o mazione della W.T. isen e della mino e ene gia d’onda inciden e, ma è anco a in luenza a dalla p og essi a e osione della spiaggia eme sa con inua a anche du an e l’azione dell’a acco n.2 a en e ca a e e “in e medio” sia con il d eno in unzione che senza. Figu a 10. Un isione d’insieme del p o ilo di spiaggia e della W.T. du an e il III° ciclo ( edasi igu a 9) Si no i, inol e, che la mino e ene gia d’onda dell’a acco 2 ( igu a 9) ha eso maggio men e e iden e gli e e i d enan i sulla W.T. in co ispondenza del d eno. La igu a 10 mos a più chia amen e, assie- me all’andamen o della W.T. già app esen a o in igu a 9, il compo amen o del p o ilo di spiaggia nel passaggio dal mo o ondoso e osi o (II ciclo) a quello in e medio (III ciclo). La W.T. du an e le p o e senza il d eno In igu a 11 sono ipo a i i alo i di al ezza della W.T. o enu i dalla media delle misu e e e - ua e du an e gli a acchi di mo o ondoso dei 10 cicli senza l’uso del d eno, ci a i in abella 3. Figu a 11. i cicli senza il d eno – alo i medi misu a i du an e gli a acchi ondosi di ogni ciclo – a causa della e oluzione della spiaggia la W.T. misu a a du an e il p imo ciclo è alquan o di e sa da quella ela i a all’ul imo (XIV ciclo) nonos a e il mo o ondoso sia lo s esso. In gene ale, dal con on o con la igu a 7, si osse a che la W.T. p esen a una ele azione maggio e di quan o accade con il unzionamen o del d eno. Le di e enze di quo a della W.T. ela i a- men e ad i cicli a en i lo s esso con enu o ene - ge ico, o e o a lo o p ossimo (ad es. Hs=12cm e Hs=15 cm), de i ano anche dal a o che, come già segnala o, la con o mazione della W.T. è anche lega a alla pa icola e e oluzione del p o ilo di spiaggia. Dalla igu a 11 è comunque e iden e che la W.T. è più ele a a al c esce e dell’ene gia d’onda inciden e. Anche pe ques e p o e, come pe quelle con il d eno in unzione, accade che a pa i à di al ez- za d’onda signi ica i a, all’aumen a e del pe iodo di picco aumen a la quo a della W.T. Tale di e enza di quo a è e iden e pe i cicli V e VII ealizza i con gli a acchi ondosi ipasci i i ca a e izza i en am- bi da Hs=5cm, ma a en i ispe i amen e Tp=1,51s e Tp=1.897. Di e enze mino i si no ano pe i cicli IV e XII ca a e izza i da a acchi ondosi in e medi (Hs=15cm; Tp=1,6s e Tp=1.897). II ciclo Hs=25 cm - Tp=1.897s d eno S.W.L -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 300 350 400 450 500 (cm) W.T. iniziale W.T. inale p o ilo iniziale p o ilo inale Hs=15 cm - Tp=1.60s d eno S.W.L. -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 300 350 400 450 500 (cm) W.T. iniziale W.T. inale p o ilo iniziale p o ilo inale III ciclo Hs=15 cm - Tp=1.60s d eno -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 W.T. iniziale W.T. inale p o ilo iniziale p o ilo inale S.W.L. 1 2 22.5 3 32.9 4 29.6 5 25.3 6 21.2 -1.5 -0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 300 330 360 390 420 450 480 (cm) I ciclo H=25 cm IV ciclo H=15 cm V ciclo H=5cm VII ciclo H=5 cm IX ciclo H=7 cm X ciclo H=9 cm XI ciclo H=12 cm XII ciclo H=15 cm XIII ciclo H=20 cm XIV ciclo H=25 cm (cm) INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 156 Genna o Ranie i Il pun o di massima al ezza della W.T. è an- co a associa o alla massima quo a aggiun a dal un-up la cui posizione semb a non a ia e sos an- zialmen e se il d eno è o meno in unzione. Con on o a le p o e con il d eno e quelle senza il d eno La o ma e la ele azione della W.T. dipen- dono dalla posizione dalla linea di i a e dalla con o mazione della spiaggia eme sa; la quo a della W.T. aumen a all’aumen a e dell’ene gia dell’onda inciden e e del pe iodo di picco. Dal con on o a la si uazione con e senza il d eno in unzione ( igg. Da 7 a 11), eme ge che, a pa i à di ca a e is iche d’onda, la W.T. isul a de- p essa se il d eno è in unzione; ale dep essione è e iden e sop a u o in icinanza al d eno. La quo- a massima imane pe u i i casi quella misu a a dal asdu o e 4, posiziona o in co ispondenza della massima isali a del un-up. La p esenza del d eno, u a ia, non impe- disce l’e osione della spiaggia ed il conseguen e a e amen o della linea di i a. Figu a 12. Andamen o della quo a massima della W.T. ( asdu o e 4) e di quella in co ispondenza del d eno ( asdu o e 2) in unzione di H2 Le igu e 12a e 12b mos ano l’aumen o de- lla quo a media della W.T., in co ispondenza delle due sezioni di misu a signi ica i e ( asdu o i 2 e 4), in unzione della ene gia d’onda. La a iabili à dei da i in co ispondenza di ciascun ciclo, con e ma, inol e, che la quo a della W.T. isen e delle modi iche mo ologiche della spiaggia. Ol e alle ca a e is iche sedimen ologiche della sabbia e a quelle isiche del ubo d enan e, cos an i pe le p o e in esame, quindi, i pa ame i ondamen ali da cui il enomeno dipende sono le a iazioni della con igu azione della spiaggia in p ossimi à del d eno, nonché le ca a e is iche del mo o ondoso inciden e. In pa icola e, la W.T. è di- e amen e in luenza a dal un-up del mo o ondoso (la quo a massima della W.T. non si discos a in mo- do signi ica i o dalla posizione co isponden e alla massima quo a aggiun a dal un-up), essendo ques- o il p incipale mezzo del aspo o solido a i a. Pe s udia e le in e azioni a le ca a e- is iche del mo o ondoso e la mo ologia della spiaggia so o cos a (Holman R.A. e Sallenge A.H., 1985) e come ques e siano in elazione con la o mazione della W.T., Può esse e oppo uno in odu e il pa ame o di I iba en x=p/(Hb/Lo)0.5 (2) (con p=pendenza della spiaggia in co is- pondenza della linea di i a, Hb=al ezza d’onda al angimen o e Lo= lunghezza d’onda al la go), modi ica o ispe o alla o mulazione o iginale a endo conside ando la pendenza p della spiaggia in co ispondenza della linea di i a in luogo della pendenza media della su -zone. Tale pa ame- o esp esso dalla (2) , è unzionalmen e lega o all’al ezza dell’in e a sop ele azione hs di se -up a i a (Nielsen, P. e al., 1988). Nel calcola e i alo i di x sono s a e con- side a e le a iazioni, nel co so delle p o e, di pendenza della spiaggia in co ispondenza della linea di i a che, come è no o, endenzialmen e segue una p opo zionali à in e sa con l’ene gia dell’onda inciden e. Nel p osieguo, ogni ciclo di abella 3, è indi- idua o con un solo alo e di al ezza media della W.T. (hWT) o enu o dalla media dei alo i misu a i da u i i asdu o i du an e gli a acchi ondosi che compongono ogni ciclo. I da i ela i i al ciclo VIII, hm (cm) cicli senza d eno -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 0 100 200 300 400 500 600 700 H2 (cm2) 2 4 cicli con d eno -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 0 100 200 300 400 500 600 700 H2 (cm2) hm (cm) 2 4 INGENIERÍA DEL AGUA · VOL. 12 · Nº 2 JUNIO 2005 157 STUDIO SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DEL DRENAGGIO DELLA WATER TABLE SUL PROCESSO EROSIVO DEL PROFILO DI SPIAGGIA a acco 4 con il d eno ( ab. III), non sono s a i con- side a i nelle successi e elabo azioni a causa della ci a a o u a del d eno. Ol e alla posizione della W.T. (Fig.7) anche i da i ela i i alla e oluzione mo ologica ed alla po a a d ena a sono s a i i e- nu i ina endibili. Seguendo la o mulazione p opos a dal Longue -Higgins (Longue Higgins M.S., S ewa R.W., 1963), si pone (3) (Hb=al ezza d’onda al angimen o e T=Tp) calcola o pe ogni ciclo di a acchi e si in oduce il appo o hWT/hs a la quo a media della W.T. misu a a du an e ciascun ciclo ed il co isponden e alo e del se -up. Il signi ica o di ale pa ame o adimensionale si icollega alle conside azioni p eceden i sul legame a la W.T. ed il un-up, en ambi o emen e in luenza i dalle a iazioni di al ezza del se -up. La igu a 13 ipo a i alo i di hWT/hs in unzione di x pe u i i cicli di abella III. In essa sono app esen a i con il iangolo i pun i ela i i ai p imi cicli esegui i al e nando il unzionamen o con il d eno in unzione ( iangolo g osso) a quelli senza ( iangolo piccolo), con il quad a o sono a- pp esen a i i pun i app esen a i i degli ul imi cicli esegui i senza il d eno in unzione. Al c esce e del alo e di x il appo o hWT/hs ende a diminui e a causa dell’e e o d enan e, men- e ende ad aumen a e pe le p o e senza il d eno in unzione. Si osse a che l’e e o d enan e comincia ad esse e sensibile pe i alo i di x su icien emen e ele a i, p op i, degli a acchi ondosi a basso con e- nu o ene ge ico, con ca a e e ipasci i o. Figu a 13: il appo o hWT/h (al ezza della W.T. su al ezza di se -up) s il nume o di I iba en: l’in luenza del d eno sulla ele azione della W.T. Inol e, a pa i à di x e pe uguali alo i di hs, hWT diminuisce con il d eno in unzione e ale compo amen o è più e iden e al c esce e di x, o e o pe a acchi endenzialmen e ipas- ci i i. Le osse azioni innanzi ipo a e si in e p e- ano conside ando che gli e e i della pe colazio- ne dell’acqua di un-up sono ile an i quando le ma eggia e hanno una modes a in ensi à, o e o quando il pe iodo e l’elongazione del un-up so- no ali da consen i e il iasso bimen o dell’acqua dalla spiaggia eme sa (Holman R.A., Sallenge A.H., 1985). Pe le ma eggia e più in ense la spiaggia eme sa in e essa a dal un-up è sos an- zialmen espesso sa u a e quindi la pe colazione la in e essa ma ginalmen e. In al caso la spiaggia eme sa si compo a come quasi-impe meabile al un-up e l’azione e osi a del lusso di i o no del un-up ha maggio e e icacia in e mini di as- po o solido e so il la go. In ques i e mini può esse e is o l’e e o del d enaggio. La dep essio- ne della W.T. è maggio men e signi ica i a con gli a acchi meno ene ge ici che non p o ocano la comple a sa u azione della spiaggia eme sa e, quindi, a o iscono la pe colazione, iducendo la capaci à e osi a del back-wash. L’e e o d enan- e, quindi, agisce p incipalmen e come un a o e che ende ad incen i a e la pe colazione du an e le asi ipasci i e dell’a acco ondoso. LA PORTATA DRENATA La po a a d ena a è s a a alu a a misu an- do le al ezze ed i ispe i i empi di isali a del li ello id ico nel pozze o di accol a (diame o in e no=1.25m) ( igu a 1). La po a a d ena a è s a a Qo= 0.23 l/s ad acqua e ma, cioè in assenza di mo o ondoso. La po a a d ena a alu a a come media complessi a di ciascun ciclo è s a a QII=0.43 l/s con l’a acco e osi o, QIII=0.35 l/s con l’a acco in e medio, QVI=0.31 l/s con l’a acco ipasci i o. In igu a 14 è app esen a a la a iazione, p essoché linea e del appo o DQi/Qi in unzio- ne di H2, ques ’ul imo p opo zionale alla ene gia d’onda al la go; DQi=Qi-Qo (i=II, III, VI in i e- imen o alla nume azione dei cicli con il d eno di Tab.III), Qi app esen a la media dei alo i misu a i nel co so di ciascun a acco dei cicli con il d eno in unzione. -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 hWT/hs ? p imi cicli (senza d eno) p imi cicli (con d eno) ul imi cicli (senza d eno) cicli con d eno cicli senza d eno