Progetto di una diga a gravità massiccia sul fiume Tevere

Capitolo 1: Introduzione 
 
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Capitolo 1  
INTRODUZIONE 
Generalità 
La costruzione di dighe è uno dei più antichi e importanti problemi concernenti 
l’ingegneria civile. Tutte le maggiori civiltà del passato hanno affrontato il 
problema della costruzione di riserve d’acqua, inizialmente per soddisfare la 
domanda irrigua dovuta allo sviluppo dell’agricoltura, e le civiltà che riuscirono a 
raggiungere buoni livelli di ingegneria idraulica ottennero un superiore potere 
economico. Con il progresso le riserve d’acqua furono necessarie non solo per lo 
scopo irriguo, ma anche per l’approvvigionamento idrico di città di dimensioni 
sempre maggiori, per la costruzione di vie d’acqua navigabili, per l’uso industriale 
ed infine per la produzione di energia elettrica. La prosperità, la salute ed il 
progresso delle civiltà divennero sempre più strettamente legati alla capacità di 
immagazzinare e governare le risorse idriche; in effetti la costruzione di invasi 
artificiali rappresenta uno dei maggiori investimenti in infrastrutture in ogni 
nazione. 
Le dighe si possono dividere per tipologia in dighe di materiali sciolti e in dighe 
murarie,  le prime numericamente prevalenti sulle seconde, per ragioni tecniche 
ed economiche, essendo accreditate di costituire l’85-90% di tutte le dighe 
costruite nel mondo. 
La diga più alta è attualmente la diga di Rogun in Tagikistan, in terra e pietrame, 
con un altezza di 335 m, l’invaso artificiale di maggiore capacità è quello di 
Kakhovskaya in Ucraina, il cui sbarramento è realizzato in parte in terra ed in parte 
in calcestruzzo, con una capacità di 182 km³, mentre la diga che produce 
annualmente più energia idroelettrica è la diga di Itaipù tra Brasile e Paraguay, in 
parte in terra ed in parte in calcestruzzo, con i suoi 91,6 TWh prodotti nel 2009.
Progetto di una diga a gravità massiccia sul fiume Tevere 
 
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Le dighe sono strutture con un forte carattere di unicità: infatti, essendo 
strettamente legate per la tipologia e per le dimensioni alle locali condizioni 
morfologiche, geologiche ed idrologiche, ogni diga è diversa dalle altre. 
Lo scopo primario delle dighe di sbarramento è garantire la ritenuta e 
l’immagazzinamento dell’acqua, ed il loro progetto è il risultato della ricerca di un 
compromesso tra considerazioni strettamente economiche e tecnologia 
disponibile al tempo della loro costruzione. 
Un grande problema degli invasi artificiali consiste nell’impatto ambientale che 
essi causano sotto molteplici aspetti: dall’ostacolo alla libera circolazione della 
fauna ittica fino ai cambiamenti climatici conseguenti alla realizzazione di invasi di 
notevoli dimensioni. Nella progettazione occorre pertanto analizzare tutti i 
possibili impatti ambientali e cercare di minimizzarli, senza dimenticare tuttavia 
che l’energia idroelettrica, alla quale è spesso finalizzata l’opera, rappresenta allo 
stato attuale la migliore fonte di energia rinnovabile e pulita. 
È da notare infine come la vita utile delle dighe sia dell’ordine di grandezza delle 
centinaia di anni,  alcune dighe ad arco costruite dagli antichi romani sono tutt’ora 
in servizio, pertanto occorre tenere conto in sede di progettazione delle azioni a 
cui potrebbe essere soggetta la struttura in un arco di tempo molto lungo.
Capitolo 1: Introduzione 
 
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Opere 
Le opere d’arte che costituiscono un invaso artificiale sono: 
 la diga, con le annesse opere di impermeabilizzazione delle fondazioni, che 
ha lo scopo di sbarrare la vallata creando l’invaso; 
 lo sfioratore superficiale che permette il passaggio delle portate di piena 
oltre la sezione sbarrata senza che siano danneggiate né le opere artificiali 
né l’alveo naturale; 
 gli scarichi di vuotatura (di fondo, di alleggerimento e di esaurimento) che 
servono a svuotare il lago in caso di necessità; 
 le opere di presa necessarie a captare l’acqua dal lago; 
 le opere per la deviazione provvisoria del corso d’acqua per mantenere 
asciutto il cantiere; 
 le opere non strettamente pertinenti al serbatoio stesso quali lo 
spostamento di nuclei abitati, strade e ferrovie che sarebbero sommersi 
dall’invaso.
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Definizioni 
Si espongono le definizioni riguardanti gli invasi artificiali, sancite dal Decreto 
Ministeriale 24 marzo 1982 “Norme tecniche per la progettazione e la costruzione 
delle dighe di sbarramento”. 
Altezza della diga  
Dislivello tra la quota del piano di coronamento (esclusi parapetti ed eventuali 
muri frangionde) e la quota del piano più basso della superficie di fondazione 
(escluse eventuali sottostrutture di tenuta). 
Secondo la circolare DSTN/2/22806 del 13/12/1995, differenza tra la quota del 
piano di coronamento, ovvero il ciglio più elevato di sfioro nel caso di traverse 
prive di coronamento, e quella del punto più depresso dei paramenti da 
individuare su una delle linee di intersezione tra paramenti e piano campagna. 
Quota di massimo invaso 
Quota massima a cui può giungere il livello dell’acqua dell’invaso ove si verifichi il 
più gravoso evento di piena previsto, esclusa la sopraelevazione da moto ondoso. 
Quota massima di regolazione 
Quota del livello dell’acqua al quale ha inizio, automaticamente, lo sfioro dagli 
appositi dispositivi. 
Altezza di massima ritenuta 
Dislivello tra la quota di massimo invaso e quella del punto più depresso dell’alveo 
naturale in corrispondenza del paramento di monte. 
Franco 
Dislivello tra la quota del piano di coronamento e quella di massimo invaso. 
Franco netto 
Dislivello tra la quota del piano di coronamento e quella di massimo invaso 
aggiunta a questa la semialtezza della massima onda prevedibile nel serbatoio. 
Volume totale di invaso 
Capacità del serbatoio compresa tra la quota di massimo invaso e la quota minima 
di fondazione.
Capitolo 1: Introduzione 
 
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Volume d’invaso
1
 
Capacità del serbatoio compresa tra la quota più elevata delle soglie sfioranti per 
gli scarichi, o della sommità delle eventuali paratoie (quota di massima 
regolazione) e la quota del punto più depresso del paramento di monte da 
individuare sulla linea di intersezione tra detto paramento ed il piano campagna. 
Volume utile di regolazione 
Volume compreso fra la quota massima di regolazione e la quota minima del livello 
d'acqua alla quale può essere derivata, per l’utilizzazione prevista, l'acqua 
invasata. 
Volume di laminazione 
Volume compreso fra la quota di massimo invaso e la quota massima di 
regolazione, ovvero, per i serbatoi specifici per laminazione delle piene, tra la 
quota di massimo invaso e la quota della soglia inferiore dei dispositivi di scarico. 
 
Figura 1.1: schema tipo di uno sbarramento di ritenuta (tratto da Rosso, 2002) 
                                                             
1
 Definizione aggiunta dalla circolare DSTN/2/22806 del 13/12/1995
Progetto di una diga a gravità massiccia sul fiume Tevere 
 
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Il problema della regolazione 
Quando l’utilizzo del corso d’acqua ha per fine lo sfruttamento idroelettrico non 
basta avere a disposizione una certa fonte di energia, ma occorre anche che 
questa possa essere utilmente sfruttata dall’uomo. Sotto questo riguardo, le 
richieste di energia mostrano scarti tra giorni feriali e festivi e soprattutto fra le ore 
diurne e notturne. Andamento assai differente presentano invece le portate 
naturali dei corsi d’acqua le quali, poco variabili in periodi di osservazione così 
brevi quali il giorno, manifestano scarti considerevoli di carattere stagionale. Gli 
impianti che utilizzano un corso d’acqua senza alterarne il regime di portata si 
chiamano ad acqua fluente. Uno sfruttamento idroelettrico basato solo su di essi 
presenta però un grave problema: o utilizzare la portata di massima magra del 
corso d’acqua; oppure proporzionare gli impianti per una portata superiore, 
abbassando il numero delle ore di utilizzazione. Quest’ultima soluzione comporta 
uno sfruttamento parziale degli impianti costruiti e conduce ad una discontinuità 
nel tempo dell’energia prodotta, deprezzandone il valore commerciale. 
Occorre pertanto intervenire sul regime delle portate (regolare il corso d’acqua) 
così da mantenere la portata derivabile al valore desiderato. Il mezzo principale 
per ottenere ciò consiste nel costruire un serbatoio capace di trattenere le acque 
durante i periodi di portata abbondante; il volume così accumulato servirà poi ad 
integrare la portata naturale del corso d’acqua durante i periodi di magra. 
Questi serbatoi d’integrazione stagionale si ottengono sbarrando la vallata con una 
diga. Il pelo d’acqua nel lago può allora normalmente oscillare tra una certa quota 
massima, detta quota di massima regolazione, e la quota di minima regolazione, di 
qualche metro superiore al greto del corso d’acqua. Il volume d’acqua invasabile 
tra queste due quote estreme costituisce la capacità utile del lago, in quanto è 
quella che si può far intervenire per cercare di raggiungere l’effetto di regolazione. 
Impianti di questo tipo (a serbatoio) esigono opere più costose, ma in compenso, 
oltre al collocamento molto più favorevole e razionale dell’energia, consentono di 
spingere ben più a fondo l’utilizzazione, potenziando le risorse naturali. 
L’effetto regolatore dei laghi dipende naturalmente dalla capacità utile del 
serbatoio ed è normalmente stagionale, destinata cioè a compensare fra loro le 
portate di due diversi periodi della stessa annata idrologica; è tuttavia possibile
Capitolo 1: Introduzione 
 
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anche una regolazione pluriennale, realizzata per mezzo di serbatoi di notevole 
dimensione, per il compenso di successive annate idrologiche diverse tra loro. 
Nell’utilizzazione idroelettrica come impostata attualmente, con grandi linee di 
trasporto dell’energia che interconnettono diverse centrali di produzione, e dove 
lavorano in parallelo impianti ad acqua fluente ed a serbatoio, il problema del 
migliore esercizio è molto complesso. Grande importanza ha la conoscenza sia 
delle diverse disponibilità stagionali e dei volumi d’acqua immagazzinati nei laghi, 
sia delle caratteristiche del carico nelle reti di distribuzione. 
Si ricorda infine che l’energia elettrica è quotata in borsa, influenzando fortemente 
il problema della regolazione. Il concessionario infatti definisce, istante per istante, 
la portata da derivare sulla base dell’andamento del prezzo dell’energia, del 
volume invasato nel serbatoio e delle portate che si presume possano affluivi in un 
certo orizzonte temporale. 
È stata considerata la regolazione dei deflussi soltanto nei riflessi delle utilizzazioni 
idroelettriche, ma l’importanza di queste opere è molto più vasta. Un corso 
d’acqua regolato è prezioso per le utilizzazioni irrigue, per gli approvvigionamenti 
idrici delle città e delle industrie e per tutti quei molteplici casi in cui una certa 
portata, disponibile in qualunque epoca dell’anno, interessi come tale, al di fuori 
del suo sfruttamento per produzione di energia. In aggiunta alla regolazione della 
portata di derivazione, i laghi artificiali rappresentano anche una riserva d’energia 
sempre pronta ad entrare in gioco in caso di necessità; ed infine, quando abbiano 
capacità sufficiente, possono anche avere un effetto favorevole per attenuare 
l’entità delle piene, tanto nel corso d’acqua direttamente interessato, quanto nel 
suo recapito. 
A questi vantaggi si contrappongono la complessità e la difficoltà delle sfide da 
affrontare nella progettazione e costruzione, e le conseguenze estremamente 
gravi cui possono dar luogo le eventuali deficienze di progetto o di costruzione. I 
laghi artificiali costituiscono uno dei campi più delicati della tecnica, in cui la 
riuscita dell’opera si basa sulla preventiva soluzione di un vasto complesso di 
problemi idraulici, geologici, topografici e costruttivi.
Progetto di una diga a gravità massiccia sul fiume Tevere 
 
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Il problema della progettazione 
Le fasi fondamentali dell’intero ciclo dell’intervento sono esposti nel seguente 
schema a blocchi (fig. 1.2). Come si può notare, il tempo che può trascorrere tra 
l’iniziale pianificazione strategica e l’inizio dei lavori di costruzione dell’invaso è 
considerevole. Una parte preponderante di questo intervallo di tempo può essere 
attribuita sia ai vari processi politici decisionali che il progetto di un’infrastruttura 
di questo tipo comporta, sia alla ricerca della copertura finanziaria per la sua 
realizzazione. 
Il primo problema da affrontare nella progettazione di un invaso artificiale è la 
scelta del sito, il quale deve soddisfare determinati criteri tecnici e funzionali. La 
funzionalità di un sito è determinata dall’idoneità delle sue caratteristiche fisiche 
naturali alla finalità della riserva: la portata derivabile, il salto disponibile e la 
capacità d’invaso debbono soddisfare i parametri operativi dettati dallo scopo 
dell’intervento. L’accettabilità tecnica è dettata invece da: 
 condizioni topografiche adatte (valle di ampiezza sufficiente, chiusa da una 
strettoia); 
 terreno poco permeabile con buone caratteristiche geologiche e 
geotecniche (per la stabilità della diga e la filtrazione); 
 stabilità delle sponde del lago; 
 limitato valore dei beni sommersi; 
 compatibilità dell’alterazione del regime idrologico di monte (livelli di 
falda) conseguenti alla realizzazione dell’invaso; 
 limitato trasporto solido del corso d’acqua sbarrato (per evitare 
l’interrimento dell’invaso con riduzione della capacità di regolazione o 
capacità utile), eventualmente mitigabile con opere di sistemazione dei 
versanti; 
 compatibilità dell’alterazione del regime idrologico di valle (regime delle 
piene, utilizzazioni idriche, qualità dell’acqua, trasporto solido); 
 impatto ambientale. 
Nella fase esplorativa dei vari siti, che si può protrarre per un notevole arco di 
tempo, il principale obiettivo è la raccolta di dati per le indagini topografiche, 
geologiche ed idrologiche.
Capitolo 1: Introduzione 
 
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rilievi, indagini, 
ricerca dati 
risorse tecniche, 
opzioni, etc. 
diga ed opere 
complementari 
Tempi 
 indicativi 
(anni) 
pianificazione 
strategica 
– 
inizio dell’intervento 
esplorazione dei siti 
studio di fattibilità 
scelta del sito della diga  
e del sito d’invaso 
conferma della 
tipologia  
dello sbarramento 
indagini in situ 
progetto dell’invaso 
artificiale 
costruzione 
collaudo 
gestione dell’opera 
3 -20 
1 - 3 
2 - 4 
1 - 2 
2 - 6 
Figura 1.2: ciclo dell'intervento (tratto da Novak et alii, 2007)
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Lo studio di fattibilità raccoglie ed elabora tutte le informazioni, dati ed 
osservazioni acquisiti nella precedente fase esplorativa, valutando le varie 
possibilità di localizzazione, altezza e tipologia di sbarramento attraverso il 
raffronto di costi e programmi di costruzione. Il prodotto finale dello studio è 
costituito da un insieme di conclusioni e raccomandazioni sulla possibile 
realizzazione; eventualmente offrendo indicazioni utili a orientarne le priorità, le 
linee di azione, le strategie e le modalità di lavoro. 
Sulla base dello studio di fattibilità viene scelta la localizzazione dell’invaso e le 
successive indagini in situ sono volte a confermare l’integrità del bacino rispetto 
alla sua capacità di ritenuta idrica ed alla potenziale instabilità dei versanti. 
A questo punto si procede con il progetto vero e proprio, approfondendo nel caso 
gli studi idrologici svolti in precedenza, ed alla costruzione delle opere previste. 
Ultimata la fase esecutiva si procede al collaudo; se questo non è superato occorre 
tornare in sede di progettazione ed apportare le modifiche necessarie a garantire 
l’integrità e la funzionalità dell’infrastruttura. 
 
Norme Tecniche 
In Italia la progettazione, la costruzione e l’esercizio delle dighe di sbarramento 
sono disciplinate principalmente dalle seguenti Norme Tecniche: 
1) Decreto del Presidente della Repubblica 1 novembre 1959 n°1363; 
2) Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 24 marzo 1982.  
Del DPR 1/11/1959 rimane a tutt’oggi in vigore soltanto la parte prima (“Norme 
generali per la progettazione, costruzione ed esercizio”), in quanto l’intera parte 
seconda (“Norme per il calcolo e la costruzione dei diversi tipi di sbarramento”) è 
stata sostituita ed abrogata dal successivo DM 24/3/1982 (“Norme tecniche per la 
progettazione e la costruzione delle dighe di sbarramento”).