Sui fenomeni di tracimazione, filtrazione e sovralzo per opere di difesa longitudinale a cresta bassa

Questo articolo descrive i processi di tracimazione dell’onda, filtrazione e sovralzo in presenza di opere longitudinali a cresta bassa; presenta i risultati di alcune prove sperimentali, eseguite nei canali ad onde dei laboratori marittimi delle Università di Padova e di Firenze, finalizzate allo studio del legame di tali processi; fornisce uno stato dell'arte e un confronto delle più accreditate formule di letteratura con il database a disposizione. Tracimazione e filtrazione, in caso di opere a cresta bassa, sono condizionate dal grado di confinamento laterale: se il confinamento è totale, come per un modello in canaletta o una barriera indefinitamente lunga, la portata entrante netta è nulla ed il sovralzo dovuto alla tracimazione (o piling up) è massimo; viceversa, per varchi molto ampi, il sovralzo tende a zero ed è la portata entrante netta a tendere al valore massimo. Il principale contributo delle prove sperimentali è relativo alle opere emerse e consiste nell'aver evidenziato che il rapporto fra il sovralzo e la portata netta è lineare e che le due descritte condizioni limite di confinamento sono sufficienti a caratterizzare la portata entrante netta in tutte le altre situazioni. La funzione può parimenti essere ricavata da formule empiriche che quantificano la portata massima e la filtrazione. Nel caso di opere sommerse, la tracimazione è di difficile valutazione e non sussistono a tutt'oggi formule accurate. In questo caso é proposto un metodo per stimare il sovralzo in condizioni completamente confinate, sfruttando il bilancio della quantità di moto, e uno per valutare la tracimazione sulla base della formula dello stramazzo, considerando come forzante la differenza fra il sovralzo massimo e quello effettivo. ------------------------- ABSTRACT: This paper describes wave overtopping, filtration and piling up processes induced by low crested structures. Application of the mass balance to the protected area forces the net overtopping, i.e. the difference between overtopping and filtration, to equal the return flows through gaps. The opposite fluxes may be represented by two functions of piling up, whose intersection defines the equilibrium of mass fluxes. The present paper describes the first of these functions; the quantification of the flow returning off-shore through gaps may be described in detail by the available numerical modelling. Wave flume experimental investigation of the relation between overtopping and piling up were carried out in Padua and Florence Universities, by varying the recirculation discharge. Overtopping and filtration are, in the case of low crested structures, strongly affected by the degree of lateral confinement: for total confinement, like in a flume or for an indefinitely long barrier, the total inward directed discharge is null and piling up is maximum; in opposition, in presence of wide gaps, piling up is small and the discharge tends to its maximum value. The main results of the experimental investigation are limited to the structures with an emerged crest: in this case the net overtopping is linearly dependent on piling up and the two limit cases of lateral confinement, above described, are sufficient to fully describe all the other conditions. The two limit responses, and thus the entire function, can be derived either experimentally or by theoretical formulae concerning overtopping and filtrations. The most recent procedures are reported and discussed. In the case of submerged structures, up to date there are no consolidated methods for the quantification of overtopping. In this paper a procedure to evaluate piling up in totally confined conditions, based on momentum balance, is suggested, and a simple tool to assess the overtopping on the basis of the difference between actual and maximum piling up, following the weir analogy is also presented. Submerged conditions are less critical than emerged ones, since their numerical modelling is simpler.