Costruzione della diga

La costruzione di dighe comporta la pianificazione, la progettazione e la costruzione di strutture costruite attraverso fiumi o altri corpi idrici allo scopo di trattenere l'acqua. L'acqua può essere utilizzata per una varietà di scopi, tra cui l'irrigazione, l'approvvigionamento di acqua potabile, la produzione di energia idroelettrica, il controllo delle inondazioni e la ricreazione.

Le dighe possono essere classificate in diversi tipi in base ai loro metodi di progettazione e costruzione. Questi includono:

1. Dighe in terrapieno: Questi sono tipicamente costruiti con terra compattata, roccia o una combinazione di entrambi. Sono progettate per resistere alle forze della pressione dell'acqua e possono essere costruite in una varietà di forme, tra cui dighe in terra, in roccia o in roccia.
2. Dighe in cemento: sono costruiti in cemento armato e possono assumere diverse forme, tra cui dighe a gravità, dighe ad arco, dighe a contrafforte e dighe ad arco multiplo.
3. Dighe a gravità: Queste dighe sono costruite in cemento o muratura e fanno affidamento sul loro peso e massa per resistere alla forza dell'acqua che spinge contro di loro.
4. Dighe ad arco: Queste dighe sono costruite in cemento e fanno affidamento sulla loro forma per trasferire la forza dell'acqua alle spalle su entrambi i lati del canyon o della valle dove sono costruite.
5. Dighe a contrafforte: Queste dighe sono simili alle dighe ad arco, ma hanno una serie di contrafforti in cemento armato sul lato a valle che aiutano a distribuire la pressione dell'acqua.

La scelta del tipo di diga dipende da una varietà di fattori, tra cui la topografia e la geologia del sito, la quantità di acqua che deve essere immagazzinata e l'uso previsto dell'acqua.

Dighe in terrapieno

Le dighe in terrapieno, note anche come dighe di terrapieno, sono costruite compattando strati di terra, roccia o altri materiali come il cemento, per creare una barriera per trattenere l'acqua in un serbatoio. Il rilevato può essere costruito con materiale di riempimento omogeneo o suddiviso in zone e può essere costruito come una singola zona o come più zone con materiali e densità differenti.

La sezione trasversale di una diga in terrapieno è tipicamente costituita da un nucleo centrale impermeabile in argilla, cemento o materiale sintetico, come una membrana di asfalto, inserito tra materiale di riempimento in roccia o terra che funge da filtro e zona di drenaggio. Il pendio esterno del rilevato è protetto da uno strato di armatura, come riprap o cemento, per prevenire l'erosione dovuta all'azione delle onde o ad altre forze idrauliche.

Le dighe in terrapieno sono adatte per un'ampia gamma di condizioni del sito e sono spesso utilizzate in aree in cui vi è abbondanza di terreno e materiale roccioso disponibile per la costruzione. Sono comunemente usati per immagazzinare acqua per irrigazione, usi municipali e industriali, generazione di energia idroelettrica, controllo delle inondazioni e attività ricreative.

Dighe in cemento

Le dighe in calcestruzzo sono costruite utilizzando il calcestruzzo come materiale principale. Il calcestruzzo può essere semplice o armato e le tecniche di progettazione e costruzione utilizzate dipendono dalle condizioni e dai requisiti specifici del sito. Esistono due tipi principali di dighe in calcestruzzo: dighe a gravità e dighe ad arco.

Le dighe a gravità sono massicce strutture in cemento che fanno affidamento sul loro peso per resistere alla forza orizzontale dell'acqua contro la diga. Sono tipicamente utilizzati in condizioni di flusso da basso a moderato e sono caratterizzati da grandi dimensioni e ampia base. Il peso della diga crea una base stabile, che le permette di resistere alla pressione dell'acqua senza scivolare o ribaltarsi.

Le dighe ad arco sono strutture curve in cemento che si affidano alla forza della forma ad arco per resistere alla forza dell'acqua. Sono tipicamente utilizzati in canyon stretti o gole dove lo spazio per la diga è limitato. La forma curva della diga distribuisce la pressione dell'acqua orizzontalmente alle spalle, che sono le formazioni rocciose naturali su entrambi i lati del canyon.

Entrambi i tipi di dighe in calcestruzzo richiedono un'attenta progettazione e costruzione per garantire la loro stabilità e durata nel tempo.

Dighe a gravità

Le dighe a gravità sono solide strutture in cemento che fanno affidamento sul loro peso per resistere alle forze orizzontali dell'acqua che le spingono contro. Sono progettati per trattenere grandi volumi d'acqua e sono spesso utilizzati in stretti canyon o gole dove c'è roccia solida su entrambi i lati per sostenere la diga. Le dighe a gravità possono essere utilizzate anche in valli più ampie dove la diga è ancorata alla roccia su entrambi i lati.

La forza dell'acqua contro la diga viene trasferita alla fondazione e alle spalle, che devono essere in grado di resistere a questa pressione. Il peso della diga stessa e il peso dell'acqua nel serbatoio aiutano a stabilizzare la diga e ad impedirne il movimento.

Le dighe a gravità sono solitamente realizzate in calcestruzzo perché ha una buona resistenza alla compressione ed è in grado di resistere al peso della diga e dell'acqua. Il calcestruzzo è spesso rinforzato con acciaio per aumentarne la resistenza e la durata.

Alcuni dei vantaggi delle dighe a gravità includono la loro stabilità, durata e capacità di resistere a disastri naturali come terremoti. Richiedono anche relativamente poca manutenzione una volta costruiti. Tuttavia, sono in genere più costosi da costruire rispetto ad altri tipi di dighe e potrebbero non essere adatti a tutti i siti.

Dighe ad arco

Le dighe ad arco sono strutture curve che fanno affidamento sulla forza e sulla stabilità della loro forma per sostenere il peso dell'acqua dietro di loro. Sono tipicamente costruiti in stretti canyon o gole dove le pareti del canyon possono fornire supporto laterale per l'arco. Le dighe ad arco sono più comunemente realizzate in cemento, ma possono anche essere realizzate in muratura o addirittura materiali riempiti di terra.

La forma di una diga ad arco è progettata per distribuire le forze dell'acqua dietro di essa lungo la curva dell'arco e verso il basso nelle spalle su entrambi i lati del canyon. Ciò rende la diga ad arco uno dei tipi di dighe più resistenti e stabili, in grado di resistere anche a pressioni dell'acqua molto elevate.

Tuttavia, la progettazione e la costruzione delle dighe ad arco sono complesse e richiedono un'ingegneria precisa per garantirne la sicurezza e la stabilità. La geometria dell'arco, la curvatura delle pareti del canyon, i materiali di fondazione e di spalla svolgono tutti un ruolo importante nella progettazione e costruzione di una diga ad arco. Anche le considerazioni sismiche sono importanti per la progettazione delle dighe ad arco, in quanto sono vulnerabili ai danni causati dai terremoti.

Dighe a contrafforte

Le dighe a contrafforte sono un tipo di diga in calcestruzzo che utilizza una serie di contrafforti in cemento armato per sostenere il peso della diga e resistere alla pressione dell'acqua. I contrafforti sono generalmente di forma triangolare e si estendono dalla base della diga alla sommità, con un impalcato piatto su cui è costruita la carreggiata o la passerella. Lo spazio tra i contrafforti è riempito di cemento armato per creare il corpo della diga.

Le dighe a contrafforte sono generalmente utilizzate in stretti canyon o gole dove le pareti della valle sono ripide e rocciose. I contrafforti sono ancorati al substrato roccioso oa solide fondamenta e il corpo della diga è progettato per trasferire la pressione dell'acqua ai contrafforti.

I vantaggi delle dighe a contrafforte includono la loro capacità di resistere a pressioni dell'acqua elevate, la loro idoneità per siti di canyon stretti e il loro costo relativamente inferiore rispetto ad altri tipi di dighe. Tuttavia, presentano anche alcune limitazioni, tra cui la necessità di solide fondamenta, limitazioni sull'altezza e sulla lunghezza della diga e il potenziale di assestamento differenziale dei contrafforti.

Fattori che influenzano la progettazione e la costruzione della diga

Ci sono una serie di fattori che influenzano la progettazione e la costruzione delle dighe, tra cui:

1. Topografia e geologia: la topografia e la geologia del sito di una diga possono influenzare il tipo di diga costruita, nonché le sue dimensioni e la sua forma. Un sito con terreno ripido, ad esempio, potrebbe richiedere una diga con una base stretta e pareti ripide.
2. Idrologia e gestione dell'acqua: la quantità di acqua che una diga è progettata per immagazzinare o regolare, nonché le caratteristiche di flusso del fiume o del torrente su cui è costruita, sono considerazioni importanti nella progettazione della diga.
3. Condizioni climatiche e meteorologiche: le condizioni climatiche e meteorologiche possono influenzare la progettazione e la costruzione di una diga, in particolare per quanto riguarda questioni quali la gestione delle inondazioni, la formazione di ghiaccio e gli effetti dei cicli di gelo e disgelo.
4. Sismicità ed terremoto Pericoli: le dighe situate in regioni a rischio sismico devono essere progettate e costruite per resistere alle forze sismiche.
5. Fattori ambientali e sociali: l'impatto di una diga sull'ambiente e sulle comunità locali deve essere considerato durante il processo di progettazione e costruzione. Ciò può includere questioni come lo spostamento di persone e fauna selvatica, modifiche all'ecosistema e impatti sui siti del patrimonio culturale.
6. Indagine del sito e considerazioni geologiche: è necessaria un'indagine approfondita del sito per valutare la geologia, le caratteristiche del suolo e altri fattori che possono influenzare la sicurezza e la stabilità di una diga. Queste informazioni vengono utilizzate per informare il processo di progettazione e costruzione.

Indagine del sito e considerazioni geologiche

L'indagine del sito e le considerazioni geologiche sono cruciali per la progettazione, la costruzione e la stabilità a lungo termine delle dighe. Un'adeguata indagine e caratterizzazione del sito può fornire informazioni sulle proprietà fisiche e ingegneristiche del sito, che possono informare la progettazione della diga e delle strutture associate. Alcune considerazioni geologiche chiave nella costruzione di dighe includono:

1. Geologia e proprietà degli ammassi rocciosi: La geologia del sito e le proprietà dell'ammasso roccioso sottostante svolgono un ruolo importante nella progettazione e costruzione della diga. Le caratteristiche di resistenza, deformazione e permeabilità dell'ammasso roccioso possono influenzare la stabilità della diga e la sicurezza dell'acqua di contenimento.
2. Strutture geologiche: Strutture geologiche come guasti, giunti e piani di allettamento possono influenzare la stabilità della diga e il comportamento della fondazione e delle spalle. Queste strutture possono fornire percorsi per infiltrazioni e possono anche influenzare il comportamento dell'ammasso roccioso sotto carico sismico.
3. Rischi sismici: Le dighe sono generalmente progettate per resistere ai rischi sismici e l'indagine sul sito dovrebbe includere una valutazione del rischio sismico e del potenziale di movimenti del suolo indotti dai terremoti. La valutazione del rischio sismico può informare la progettazione della diga e delle strutture associate per garantire che siano resilienti al carico sismico.
4. Proprietà del suolo e delle rocce: Oltre alle proprietà geologiche dell'ammasso roccioso, sono importanti anche le proprietà del suolo e del materiale di riempimento utilizzato nella costruzione della diga. Queste proprietà possono influenzare la stabilità del rilevato o della diga in calcestruzzo, nonché il comportamento a lungo termine della diga in varie condizioni di carico.
5. Condizioni delle acque sotterranee: Le condizioni della falda freatica del sito possono influenzare la stabilità della diga e la sicurezza dell'acqua raccolta. L'indagine del sito dovrebbe includere una valutazione delle condizioni delle acque sotterranee, compresa la profondità delle acque sotterranee, la conduttività idraulica e il potenziale di infiltrazioni e tubazioni.
6. Materiali di costruzione: La disponibilità di materiali da costruzione adeguati presso o vicino al sito può anche essere una considerazione importante nella progettazione e costruzione della diga. Le proprietà di questi materiali possono influenzare la stabilità della diga e il comportamento a lungo termine della struttura.

Nel complesso, un'accurata indagine e caratterizzazione del sito è essenziale per il successo della progettazione e della costruzione di una diga, nonché per garantire la sicurezza e la stabilità a lungo termine della struttura.

Disegno della diga

La progettazione della diga implica una serie di considerazioni e fattori, tra cui la scelta del tipo di diga, la selezione dei materiali e delle tecniche di costruzione e la progettazione di vari componenti e caratteristiche. Alcuni degli aspetti chiave della progettazione della diga includono:

1. Considerazioni di base sulla progettazione: includono fattori come lo scopo previsto della diga, i requisiti previsti per lo stoccaggio e il rilascio dell'acqua e la durata prevista della diga.
2. Fondazione e spalle della diga: la fondazione e le spalle della diga devono essere progettate per resistere al peso della diga e all'acqua che trattiene, nonché a eventuali carichi sismici o di altro tipo che possono essere imposti.
3. Sfioratori e scarichi: sono progettati per rilasciare l'acqua dal serbatoio per evitare il traboccamento della diga e l'allagamento a valle. Le dimensioni e il tipo di sfioratore e di scarico dipendono dalla portata di progetto e da altri fattori.
4. Rilevato e progettazione del calcestruzzo: il progetto del rilevato o dei componenti in calcestruzzo della diga deve tenere conto di fattori quali la stabilità, il controllo delle infiltrazioni e la protezione dall'erosione.
5. Strumentazione e monitoraggio: vari sensori e strumenti possono essere installati all'interno e intorno alla diga per misurare fattori come il livello dell'acqua, le infiltrazioni e il movimento del suolo. Il monitoraggio è un aspetto importante della sicurezza delle dighe e della gestione del rischio.

Nel complesso, la progettazione della diga deve bilanciare una serie di fattori, tra cui sicurezza, impatto ambientale, costi di costruzione e requisiti di manutenzione a lungo termine.

Tecniche di costruzione

Le tecniche di costruzione della diga in genere comportano diversi passaggi, tra cui:

1. Movimento terra e scavo: ciò comporta la pulizia del sito da qualsiasi vegetazione e terriccio e lo scavo delle fondamenta della diga alla profondità e alla forma richieste.
2. Movimentazione e trasporto dei materiali: i materiali da costruzione come calcestruzzo, acciaio e aggregato vengono trasportati sul sito e immagazzinati in preparazione per la costruzione.
3. Posizionamento e indurimento del calcestruzzo: per le dighe in calcestruzzo, le forme vengono costruite sulla forma della diga e il calcestruzzo viene posizionato e lasciato indurire.
4. Posizionamento e compattazione del rockfill: per le dighe in terrapieno, il rockfill o il terrapieno viene trasportato sul sito e posizionato a strati, con ogni strato compattato alla densità richiesta.
5. Strumentazione e monitoraggio: vengono installati sistemi di monitoraggio per monitorare le prestazioni della diga durante e dopo la costruzione, comprese misure come infiltrazioni, deformazioni e temperatura.

Le tecniche di costruzione possono variare a seconda del tipo di diga, delle condizioni specifiche del sito e delle risorse disponibili.

Sfide e soluzioni costruttive

La costruzione della diga presenta numerose sfide, alcune delle quali includono:

1. Accesso al sito e logistica: le dighe sono spesso costruite in luoghi remoti, rendendo difficile l'accesso al cantiere e il trasporto di materiali e attrezzature al sito.
2. Sicurezza delle costruzioni e salute dei lavoratori: la costruzione di dighe comporta attrezzature pesanti, materiali pericolosi e condizioni di lavoro potenzialmente pericolose, quindi garantire la sicurezza e la salute dei lavoratori è una preoccupazione fondamentale.
3. Progettazione sismica e mitigazione dei rischi: le dighe devono essere progettate per resistere a terremoti e altri disastri naturali e devono essere prese misure appropriate per mitigare questi rischi.
4. Impatti ambientali e misure di mitigazione: la costruzione di dighe può avere impatti ambientali significativi, tra cui perdita di habitat, flusso d'acqua alterato e impatti sulle popolazioni ittiche, pertanto è necessario adottare misure di mitigazione per ridurre al minimo tali impatti.
5. Sicurezza delle dighe e gestione del rischio: le dighe devono essere progettate e costruite per resistere a potenziali modalità di guasto e devono essere messe in atto adeguate misure di gestione del rischio per garantire la sicurezza delle popolazioni a valle.

Alcune potenziali soluzioni a queste sfide includono:

1. Pianificazione pre-costruzione e gestione della logistica per garantire trasporti efficienti e accesso al sito.
2. Programmi completi di formazione sulla sicurezza dei lavoratori e sull'uso dei dispositivi di protezione individuale.
3. Attenta selezione del sito e indagini geologiche per garantire che le dighe siano costruite in aree meno soggette ad attività sismica.
4. Attuazione di misure di mitigazione, quali scalette per pesci, per minimizzare gli impatti ambientali.
5. Ispezioni e monitoraggio regolari per rilevare e affrontare eventuali problemi di sicurezza e manutenzione continua per garantire l'integrità della diga nel tempo.

Operazioni di bacino e gestione dell'acqua

Le operazioni del bacino idrico e la gestione dell'acqua sono aspetti critici della costruzione e del funzionamento della diga. Lo scopo principale di una diga è immagazzinare l'acqua, che viene poi utilizzata per vari scopi come l'irrigazione, l'approvvigionamento idrico domestico e industriale, la produzione di energia idroelettrica e il controllo delle inondazioni.

Il serbatoio dietro la diga è gestito per garantire un approvvigionamento idrico affidabile e sicuro per questi vari scopi. Ciò include la gestione del livello dell'acqua per soddisfare la domanda mantenendo riserve adeguate per un uso futuro. Le operazioni del bacino comportano anche la gestione della qualità dell'acqua, compreso il monitoraggio e la gestione della sedimentazione, nonché la garanzia che gli ecosistemi a valle non subiscano effetti negativi.

Le operazioni dei bacini idrici e i piani di gestione dell'acqua sono generalmente sviluppati in consultazione con le parti interessate, comprese le comunità locali, le agenzie governative e gli utenti dell'acqua. Questi piani tengono conto di fattori come la variazione stagionale della domanda idrica, il cambiamento climatico e la necessità di bilanciare interessi concorrenti per l'uso dell'acqua.

Oltre alla gestione dell'approvvigionamento idrico, anche le operazioni del bacino idrico svolgono un ruolo fondamentale nella sicurezza della diga. Il livello dell'acqua nel serbatoio è gestito in modo da garantire che rimanga entro un intervallo di sicurezza, sia in condizioni operative normali che durante eventi estremi come inondazioni e terremoti.

Casi di studio di progetti di costruzione di dighe.

Certo, ecco alcuni esempi di progetti di costruzione di dighe:

1. Diga delle Tre Gole, Cina: La Diga delle Tre Gole è la più grande diga idroelettrica del mondo, situata sul fiume Yangtze in Cina. La costruzione della diga è iniziata nel 1994 ed è stata completata nel 2012. La diga è lunga 2.3 chilometri e alta 185 metri, con una capacità di generare 22,500 MW di elettricità.
2. Diga di Hoover, USA: La diga di Hoover, situata sul fiume Colorado al confine tra Arizona e Nevada negli Stati Uniti, fu costruita durante la Grande Depressione negli anni '1930. La diga è alta 221 metri e lunga 379 metri e ha una capacità di generare 2,080 MW di elettricità.
3. Aswan High Dam, Egitto: L'Aswan High Dam è una diga in roccia sul fiume Nilo in Egitto, completata nel 1970. La diga è alta 111 metri e lunga 3,830 metri e ha una capacità di generare 2,100 MW di elettricità. La diga è utilizzata anche per il controllo delle inondazioni e l'irrigazione.
4. Diga di Tarbela, Pakistan: la diga di Tarbela è una diga in roccia con rivestimento in cemento sul fiume Indo in Pakistan. È stata completata nel 1976 ed è la più grande diga piena di terra del mondo. La diga è alta 143 metri e lunga 2,743 metri, con una capacità di generare 3,478 MW di elettricità.
5. Diga di Itaipu, Brasile e Paraguay: la diga di Itaipu è una diga a gravità in cemento sul fiume Paraná, al confine tra Brasile e Paraguay. La diga è stata completata nel 1984 ed è la seconda più grande diga idroelettrica del mondo, con una capacità di generare 14,000 MW di elettricità.