idrometria

Parte dell’idraulica che si occupa della misurazione del livello di un pelo liquido, della velocità e della portata di una corrente liquida, e dei mezzi tecnici utilizzati allo scopo.

Le misure di livello vengono eseguite mediante idrometri, strumenti atti a determinare la quota del pelo liquido, rispetto a una quota di riferimento che può essere il fondo medio nella sezione di misura, o altra quota convenzionale (per un bacino lacustre lo strumento è detto limnometro; per il mare mareometro). L’idrometro può essere a lettura diretta oppure registratore e in questo caso è detto idrografo o idrometrografo. Il tipo più semplice (idrometro ad asta graduata) consiste in un’asta di legno o di metallo, graduata in cm, dm e m, collocata verticalmente in posizione adatta nella corrente. Talvolta la scala è incisa sui muraglioni che arginano il fiume o sui muri di sponda di un lago. Idrometri venivano anche applicati su pareti di edifici nelle vie adiacenti ai fiumi. Di lettura molto più agevole e precisa sono gli idrometri a galleggiante, nei quali un galleggiante, mobile entro un tubo comunicante con il corso d’acqua, trasmette le proprie escursioni a una lancetta che indica direttamente il livello su un quadrante; l’indicazione può anche essere inviata a distanza (in tal caso l’apparecchio è detto teleidrometro). Vengono anche utilizzati idrometri a trasduttore di pressione e idrometri acustici. Nei primi la determinazione del livello si effettua misurando la pressione (statica) dell’acqua mediante apposito sensore immerso a una quota di riferimento. Negli idrometri acustici lo strumento, posto a una quota di riferimento (in aria o in acqua) emette un segnale acustico in direzione della superficie di separazione aria-acqua e raccoglie il segnale da questa riflesso: misurando il ‘tempo di volo’, e conoscendo la velocità di propagazione del segnale nel mezzo, si determina la distanza della superficie acqua-aria dalla quota di riferimento.

I sistemi di misurazione della portata variano a seconda che la corrente scorra in un alveo a pelo libero o in un condotto chiuso. Nel primo caso, che è quello generale dei corsi d’acqua naturali e artificiali, si possono seguire due vie: creare lungo il corso una sezione modellata, o bocca, il cui efflusso viene calcolato con i metodi della foronomia, oppure dedurre la portata dalla misura della velocità media in una sezione trasversale di cui si conosca l’area. Il primo metodo è applicabile solo a canali artificiali lungo i quali è possibile inserire bocche, per lo più a stramazzo. Lungo i grandi corsi d’acqua non è di norma possibile creare bocche tarate, e pertanto la misura della portata si deduce da quella della velocità media, essendo nota l’area della sezione liquida; la velocità media si determina a sua volta dalla misura della velocità in più punti della sezione. Per profondità ridotte possono essere utilizzati galleggianti, quali l’asta ritrometrica, con cui si eseguono più misure a partire dal filone e andando verso le sponde. Quando la profondità è notevole occorre misurare la velocità anche a diverse profondità sulla stessa verticale; tali misure sono effettuate con tubo di Pitot o con mulinello di Woltmann. Per ogni corso d’acqua importante esistono sezioni particolari nelle quali si sono fatte misure in un periodo di tempo abbastanza lungo per ricavare una relazione tra altezza del livello d’acqua e portata, che costituisce la cosiddetta scala di deflusso. Basta allora leggere con un idrometro l’altezza del livello liquido (altezza idrometrica) per conoscere con sufficiente approssimazione la portata in quel momento. Da un idrometrografo, si può ricavare il deflusso totale che ha attraversato la sezione in un certo periodo di tempo.

Un metodo completamente diverso è quello di introdurre nella corrente liquida una soluzione salina con portata costante e di misurare la diluizione dopo un certo periodo: la portata del fiume è pari al rapporto tra la concentrazione iniziale della soluzione e quella finale del sale nella corrente moltiplicato per la portata costante della soluzione introdotta.

Per misurare le portate che scorrono entro tubi chiusi si può ricorrere, se le stesse non sono molto grandi, al metodo volumetrico diretto riempiendo recipienti o vasche di dimensioni note e misurando il tempo impiegato. Si possono adoperare, con gli accorgimenti che si rendono necessari per assicurare la tenuta dell’acqua in una condotta in pressione, strumenti come il tubo di Pitot o il mulinello di Woltmann; sono sufficienti misure di velocità in tre punti della sezione. Per misurare portate continue si usano flussometri. In condotte forzate si può calcolare la portata dalla sopraelevazione di pressione che si manifesta in una manovra di chiusura.