DIGA

DIGA (XII, p. 803)

La tecnica delle dighe di ritenuta ha compiuto, nell'ultimo decennio, importanti progressi, sia per quanto riguarda i fondamenti scientifici e i criterî posti a base del progetto, sia per ciò che attiene alla ricerca di nuovi tipi più razionali ed economici e al perfezionamento dei procedimenti costruttivi.

Il primato è tuttora detenuto dalla diga Boulder alta 221 m. ad arcogravità, che sbarra il Colorado alla gola del Black Canyon (v. tav. a p. 782). La diga, ultimata nel 1935, è larga alla base 201 m. e in sommità 13 m. e mezzo. Il lago che essa forma è lungo 184 km. e ha una larghezza che oscilla da 2 a 12 km.: la sua maggiore profondità (presso la diga) è di 180 m. Esso copre un'area di 364 kmq. con un invaso di circa 38 miliardi di mc. Son pronti i progetti esecutivi di una diga sullo Yangtze in Cina, alta circa 229 m., a gravità, con un invaso di 60 miliardi di mc. e quelli per la diga, pure a gravità, della Grande Dixence nella Svizzera, alta 278 m., mentre in Italia l'altezza di 200 m. sarà superata dalla diga sul Vajont (Belluno), a vòlta, di prossima costruzione.

Dighe di terra. - I criterî empirici sono scomparsi dal progetto e dalla costruzione di queste dighe, grazie alla migliore conoscenza delle condizioni di stabilità ed impermeabilità, dovuta agli studî sulla meccanica delle terre (v. in questa App.).

Le terre vengono scelte e corrette, si stabiliscono le modalità per la loro messa in opera, e si controlla infine il comportamento della diga. I metodi d'indagine, di prova e di protezione del terreno di fondazione, gli accorgimenti per assicurare i paramenti e per drenare e rendere innocue le infiltrazioni, sono stati grandemente perfezionati e sono diventati di applicazione generale. Il macchinario per la cavatura, il trattamento, il trasporto e il costipamento delle terre ha fatto rapidi progressi. Pertanto queste dighe offrono un grado di sicurezza non inferiore a quello delle dighe di muratura, in confronto con le quali costituiscono spesso una soluzione economicamente più conveniente e, in molte circostanze, la sola attuabile.

La costruzione delle dighe di terra si è pertanto, negli ultimi anni, assai estesa, specialmente in America, in Germania e nell'URSS. Fra i varî tipi si tende ora a preferire quello con nucleo impermeabile di terra argillosa, derivato dal cosidetto "inglese". Il nucleo è verticale al centro della diga o inclinato a tergo del paramento a monte. La composizione e il trattamento del nucleo sono studiati con particolare accuratezza, affinché esso eserciti nel modo più efficace la sua funzione. I nuclei o diaframmi di calcestruzzo vanno perdendo favore, costituendo un elemento rigido in una massa essenzialmente plastica, come pure sono diventate più rare le applicazioni dei sistemi esecutivi cosiddetti idraulici o semi idraulici, non permettendo essi una esatta distribuzione e una sicura posa in opera, nelle rispettive zone, dei diversi materiali.

Fra le maggiori e più recenti dighe in terra ricordiamo quelle americane Green Mountain (Colorado) alta 82 m., ultimata nel 1942, Watauga (Tennessee) alta 98 m., ultimata nel 1948, Mud Mountain o Stevens (Washington) alta 130 m., ultimata nel 1942, Anderson Ranch nell'Idaho (fig.1) alta 139 m., ultimata nel 1948, tutte con nucleo di terra. Le tre ultime sono più propriamente di tipo misto, perché costituite da un ampio nucleo centrale in terra racchiuso fra rinfianchi in materiale pietroso. È pure notevole la diga presso Mingečaur sul fiume Kura nell'Azerbajdžan alta 75 m. e lunga 1500 m. In Italia, dove vige tuttora il regolamento del 1931 (peraltro in via di modificazione) che per le dighe in terra limita l'altezza di carico d'acqua a 25 m., questo tipo non ha potuto avere grande sviluppo. Tuttavia non mancano costruzioni che oltrepassano alquanto tale limite, progettate ed eseguite con criterî aggiornatissimi, come la diga di San Valentino sull'Adige (laghi di Resia) alta 32,50 m., lunga 415 m., in corso di ultimazione, che creerà un serbatoio dalla capacità utile di 110 milioni di mc. Sono inoltre in fase di progetto esecutivo varie altre dighe in terra, di altezza compresa fra i 40 e i 50 metri.

Dighe di muratura a secco. - Assai meno sensibili sono stati lo sviluppo e i progressi di questo tipo che già nel 1931, con la diga di Salt Springs sul Mokelumme (California) alta 100 m., aveva raggiunto un notevole grado di perfezione. Essa è stata sorpassata soltanto dalla diga S. Gabriel N. 1 (California) alta circa 116 m., costruita nel 1937, che può peraltro meglio considerarsi di tipo misto in pietrame e in terra. Diverse interessanti dighe di muratura a secco si trovano in Algeria, per esempio quella Ghrib sul Chélif alta 71 m., costruita nel 1936. Notevole è altresì quella Cogoti nel Chile, alta 75 m., costruita nel 1939. In Italia, dove il regolamento del 1931 limita a 30 m. l'altezza d'acqua per questo tipo, le dighe di muratura a secco non hanno avuto estese applicazioni. La più recente e notevole è quella di Gela (Caltanissetta) alta 41 m., a pianta arcuata, che è stata ultimata nel 1948.

Dighe di muratura. - Il desiderio di maggiore economia e di sfruttare i materiali più razionalmente, la migliore conoscenza del comportamento delle grandi opere murarie e l'affinamento dei metodi di progetto e di esecuzione hanno spinto da varî anni molti tecnici verso le strutture sottili o almeno non massicce. Accanto ai tipi tradizionali hanno così preso sviluppo quelli a gravità alleggeriti e cioè: a vani interni, derivato direttamente da quello a gravità, e a speroni (detto anche a fungo o a martello) che può invece, sotto qualche aspetto, considerarsi un'evoluzione dei tipi a vòlte o a solette sostenute da speroni. In tutte queste strutture la stabilità è assicurata, come nelle dighe a gravità massicce, contrastando la spinta idrostatica col peso proprio; esse possono riferirsi a tipi da tempo preconizzati in Italia, ma che non avevano avuto nessuna importante applicazione.

La diga a gravità massiccia è così divenuta oggi, in alcuni paesi, per altezze fin verso i 100 m., quasi eccezionale, quantunque essa abbia fatto cospicui progressi, raggiungendo, fin dal 1935 circa, un assetto pressoché definitivo. Fra i più cospicui suoi esempî citiamo, negli Stati Uniti, la diga Grand Coulee (Washington) alta 168 m., ultimata nel 1942 e quella Shasta (California) alta 171 m., ultimata nel 1944, entrambe del tipo a gravità puro. In Italia quella di Suviana (Bologna), ultimata nel 1933 (fig. 3) è alta 91,50 m., mentre quella sul Salto (Rieti), ultimata nel 1942, raggiunge i 104 m. (v. tav. a p. 783).

Nel campo delle dighe a vòlta unica si nota la tendenza ad adottarle anche per forti valori del rapporto C max/H max (fra la lunghezza della corda al coronamento e l'altezza massima sulle fondazioni), che in qualche esempio, per favorevolissime condizioni di forma e natura della stretta, si avvicina al valore 4. Fra le più recenti e notevoli dighe a vòlta unica si annovera quella Parker (California, S.U.) alta 97 m., ultimata nel 1938 e quella di Marèges (Francia) alta 90 m., ultimata nel 1936. In Italia questo tipo ha avuto negli ultimi anni estese applicazioni; numerose sono quelle fino a circa 75 m. di altezza, ma a tutte sovrastano le due arditissime del Lumiei (Udine) alta 132 m., ultimata nel 1948 (fig. 2 e tav. a p. 782) e di S. Giustina (Trento) alta 140 m., in avanzata costruzione (v. tav. p. 783), le quali sensibilmente oltrepassano la più alta diga a vòlta unica prima esistente, quella Diablo (Washington) costruita fin dal 1928, alta 125 m. Caratteristica è la diga italiana sull'Osiglietta (Savona) con spiccata doppia curvatura, ultimata nel 1939, alta 75 m. circa (fig. 4), per la quale il rapporto C max/H max ha il valore di oltre 2,6, il maggiore per le dighe italiane.

Fra il tipo a vòlta unica e quello a gravità puro, ha avuto un certo numero di applicazioni un tipo intermedio massiccio, al quale si può attribuire un comportamento statico che partecipa dei due tipi: quello cosidetto ad arco-gravità, il cui maggiore esempio è la diga Boulder già citata. Notevoli quella Owyhee (Oregon) alta 123 m., ultimata nel 1932, quella Spitallam sul Grimsel (Svizzera) alta 114 m., ultimata nel 1932 e quella di Pieve di Cadore sul Piave, alta 110 m., in costruzione.

I tipi a vòlte o a cupole multiple, a lastroni e simili, dopo i noti cospicui esempî anteriori al 1930, non hanno avuto, né in Italia né altrove molto favore. Segnaliamo tuttavia la diga ad archi multipli Bartlett (Arizona) alta 87 m., ultimata nel 1938 e quella a lastroni (Ambursen) di Escaba (Argentina) alta 87 m., ultimata nel 1947.

Le dighe a gravità alleggerite, dopo quella messicana Don Martin a speroni, alta 31 m., costruita nel 1930 e rimasta isolata per varî anni, hanno incontrato particolare successo nella Svizzera e in Italia. Nella Svizzera fin dal 1935 veniva ultimata la diga della Dixence (Vallese) a oltre 2200 m. sul mare, alta 87 m. a vani interni (fig. 5); seguiva, ultimata nel 1938, la diga italiana di Scais (Sondrio) alta 57 m., del tipo a speroni (v. tav. a p. 783): diedero entrambe ottimo risultato. Esse furono il prototipo di varie altre, fra le quali nella Svizzera quelle recentissime di Saint Barthélemy (Vallese) alta 87 m. e di Lucendro, alta 68 m., entrambe più propriamente del tipo a speroni, ma con il paramento a valle reso continuo da solette di cemento per ottenere un certo isolamento termico dei vani fra gli speroni, sorgendo esse a oltre 2000 m. sul mare. In Italia, nel 1940, veniva ultimata la diga sul Bitto (Sondrio) alta 49 m.; è in costruzione quella del Sabbione alta 60 m., entrambe di tipo intermedio fra quello a vani interni e quello a speroni e che potrebbe dirsi ad elementi cavi, ed è pressoché ultimata l'imponente diga di San Giacomo di Fraele (Sondrio), a circa 2200 m. sul mare, alta 80 m., del tipo a speroni, assai simile a quella di Scais. Essa sarà, per volume di calcestruzzo (600.000 mc.) la maggiore diga italiana.

Il calcolo delle dighe alleggerite è basato sugli stessi concetti che si adottano per quello delle dighe a gravità massicce, opportunamente adattati. Tuttavia, il diagramma delle sottopressioni può essere assunto con un andamento assai meno severo, data l'energica azione drenante esercitata dai vuoti. Rispetto alle dighe massicce, quelle alleggerite, il cui campo più conveniente d'applicazione è compreso fra i 30÷40 e 80÷100 m., offrono un'economia di volume che in media può stimarsi del 30%, per altezze di ritenuta di circa 60 m. L'economia di costo è alquanto minore a causa della maggiore delicatezza e complicazione esecutiva, e può in media stimarsi del 20÷25%.

Circa i metodi costruttivi delle grandi dighe di muratura, oggi si dà sempre maggiore importanza agli studî circa la posizione dello sbarramento. Ai procedimenti diretti (pozzi, gallerie, sondaggi con prelevamento di campioni) si affiancano spesso quelli geofisici e in particolare quello elettrico, più raramente quello sismico o altri. Il metodo elettrico, basato sul fatto che le diverse formazioni del sottosuolo presentano resistività elettriche largamente differenti, fu impiegato, ad esempio, per la diga Sarrans (Francia) a gravità, alta 110 m. per conoscere il grado di omogeneità e di compattezza del granito su tutta la zona di fondazione.

È diventato normale il risanamento della roccia di fondazione mediante cementazioni e, per nessuna opera di qualche importanza, si omette l'accurata esecuzione di diaframmi impermeabilizzanti, spinti nella roccia per varie diecine di metri lungo tutto il perimetro di appoggio della diga, costituiti da più ordini di fori iniettati con malta di cemento sotto forte pressione.

Come materiale da costruzione tiene ormai quasi incontrastato il campo il calcestruzzo impastato a consistenza plastica, essendo caduti praticamente in disuso, sia la muratura di pietrame con malta (per la lentezza dell'esecuzione e la minore impermeabilità) i sia il calcestruzzo colato (per il maggiore dosaggio di cemento che esso richiede e gli svantaggi economici e tecnici che ne derivano). Per la posa in opera del calcestruzzo sono, di conseguenza, scomparsi gl'impianti a torri e canali e vengono adoperati, a seconda delle circostanze, pontili, trasportatori aerei (Blondin), gruppi di derrick o gru mobili Wolff, oppure combinazioni di questi sistemi. Anche il calcestruzzo cosiddetto "ciclopico" è in abbandono. Si adottano granulometrie con elementi fino a 15 cm. e oltre opportunamente graduati, in modo che sia minima la dose di cemento e massima la compattezza. La vibrazione e la supervibrazione sono entrate nella pratica corrente. Con tali provvedimenti l'impermeabilità e anche il comportamento del calcestruzzo contro le degradazioni superficiali riescono così buoni, che spesso è superflua sul paramento bagnato ogni protezione supplementare. Speciali cure si hanno nella scelta del cemento, al quale, oltre alla buona resistenza, al limitato sviluppo di calore durante la presa e al basso ritiro, si richiede resistenza contro l'aggressività dell'acqua da accumulare, anche se il contenuto di anidride solforica, la durezza ed il pH di essa sono sfavorevoli. Si tende così all'impiego di una particolare qualità di cemento per ogni diga. I cementi pozzolanici e siderurgici risultano in molti casi i più adatti.

Controllo del comportamento delle grandi dighe. - Tutte le dighe di qualche importanza vengono tenute, sin dalla costruzione, sotto continuo controllo, misurando principalmente: le perdite d'acqua (e spesso anche il loro contenuto in calce); le sottopressioni (fra roccia di fondazione e diga) e le pressioni interstiziali (nel corpo della diga); la temperatura in varî punti interni alla diga; le deformazioni e gli spostamenti sia planimetrici sia altimetrici. Talora si rilevano direttamente anche le pressioni e le tensioni nella muratura. Scopo di queste misure non è solo quello di controllare il comportamento dell'opera, ma anche di verificare se le ipotesi di calcolo e di progetto trovino rispondenza nella realtà, onde averne norma in successive costruzioni. Particolarmente complesse risultano le misure delle deformazioni e degli spostamenti, per le quali si ricorre ai più raffinati e delicati metodi geodetici, spesso collegati con le indicazioni fornite da lunghi pendoli collocati internamente alla diga e in pozzi praticati sulle due sponde della stretta. Si considera infatti la diga non a sé stante, ma come parte di un complesso costituito dalla roccia sulla quale essa poggia e dalla zona di terreno a monte e a valle, poiché è ovvio che la creazione di un lago provoca cambiamenti nelle condizioni di equilibrio degli strati di terreno interessati.

Modelli. - Nello studio delle dighe e delle loro opere accessorie si ricorre sempre più frequentemente all'ausilio di modelli. Nel caso delle dighe, e soprattutto per i tipi ad arco-gravità, a gravità alleggeriti e a vòlta, le ricerche su modelli fiancheggiano i calcoli analitici e con esse si cerca di chiarire quei punti che i procedimenti matematici lasciano incerti. Gli sforzi vengono indotti nel modello o con liquidi pesanti, o meccanicamente, e sono rilevati, o fotoelasticamente, o attraverso le deformazioni. Limitandoci a soli esempî italiani relativi a dighe che abbiamo menzionato, citiamo le prove su modello per la diga a gravità alleggerita di Scais, in scala 1:60, nelle quali il carico fu realizzato con mercurio e le deformazioni rilevate con estensimetri; le prove per la diga a doppia curvatura di Osiglietta, in scala 1:100 e quelle recentissime per la grande diga ad arco-gravità sul Piave, in scala 1:40, nelle quali il carico, sia idrostatico sia gravitazionale, è realizzato con batterie di martinetti idraulici e le deformazioni sono misurate da apparecchi elettrici centralizzati.

Opere di scarico. - Si utilizza ora assai spesso, se le condizioni del terreno lo permettono, il ciglio della diga come soglia sfiorante o come unico organo di scarico o come sussidio o riserva di scaricatori separati: e ciò anche per dighe di grande altezza. Sono sfioranti ad esempio, fra quelle che abbiamo citato, la diga a gravità sul Salto, quella ad arco sul Lumiei, quella a doppia curvatura dell'Osiglietta, quella a lastroni di Escaba. Larga diffusione hanno gli scaricatori a pozzo, verticale o inclinato, preceduto, secondo i casi, da una vasca nella quale le acque versano direttamente o attraverso paratoie per lo più automatiche, o da un'ampia e graduale svasatura (tipo americano morning glory), oppure da batterie di tazze a orli sfioranti. Tale è ad esempio lo scaricatore della diga ad arco di Fortezza sull'Isarco ultimata nel 1940, alta 60 m. Anche per le opere di scarico risultano di valido aiuto, nello studio del funzionamento idraulico, le prove su modelli.

Dighe mobili. - Nel campo di queste dighe, destinate a semplice derivazione fluviale anziché alla creazione di serbatoi, più che novità sostanziali sono da segnalare il perfezionamento e l'aumento di dimensioni degli organi mobili (paratoie) e l'estendersi degli automatismi, dei comandi idrodinamici e della centralizzazione delle manovre e dei controlli. Nel caso di traverse di qualche altezza e in alveì alquanto incassati è stata in varî casi adottata la disposizione con doppio ordine di paratoie: uno a funzionamento automatico sul ciglio della traversa e l'altro, a comando, su luci ricavate nella muratura a quota presso a poco eguale a quella dell'alveo (diga sulla Rienza a Rio di Pusteria, ultimata nel 1940, diga di Verbois sul Rodano presso Ginevra, entrata in esercizio pochi anni dopo). È entrato anche nell'uso sovrapporre paratoie automatiche a ventole sulle stesse paratoie comandate (diga sull'Adige presso Ala, ultimata nel 1943).

Bibl.: M. Lugeon, Barrages et géologie, Losanna 1933; F. Tölke, Talsperren, Berlino 1938; W.P. Creager, J.D. Justin e J. Hinds, Engineering for Dams, New York 1946; M. Marchetti, Dighe, Milano 1947.