RELAZIONE IDRAULICA definitivo

1. NORMATIVA SULLA PROGETTAZIONE E COSTRUZIONE DI FOGNATURE
La presente relazione è relativa alla verifica del sistema di smaltimento delle acque bianche e nere
da realizzare a servizio del parcheggio retrostante il cimitero consortile Frattamaggiore Grumo
Nevano e Frattaminore.
La normativa tecnica relativa alla costruzione di fognature deriva da decreti ministeriali, da circolari
ministeriali e da normative regionali incluse nei Piani Regionali di Risanamento delle Acque.
Con disposizione del Ministero dei Lavori Pubblici del 4 febbraio 1977, il Comitato dei Ministri ha
dettato i "Criteri, metodologie e norme tecniche generali di cui all'art. 2 ... della Legge 319 ...". Di
tali disposizioni fa parte l'Allegato 4, "Norme tecniche generali per la regolamentazione
dell'installazione e dell'esercizio degli impianti di fognatura e depurazione", di cui in seguito si
riportano i principali punti.
“il sistema di fognatura progettato riguarda il complesso di canalizzazioni sotterranee atte a
raccogliere ed allontanare dall’area cimiteriale le acque superficiali (meteoriche) e quelle reflue
provenienti dalle attività cimiteriali e dai servizi in generale. Le canalizzazioni funzionano a pelo
libero.
La rete di fognatura è a sistema separato in quanto raccoglie in due canalizzazioni distinte le acque
di tempo asciutto (servizi igienici) separate da quelle di pioggia.
Lo schema idraulico è il seguente. Le canalizzazioni elementari che raccolgono le acque provenienti
dalle caditoie e dai servizi, le convogliano a due collettori. Il sistema delle acque bianche e
composto da due collettori di cui uno attraversa quasi centralmente l’area di parcheggio di destra e
l’altre l’area di parcheggio di sinistra, entrambi convogliando le acque nel collettore consortile. Le
acque nere sono recapitate anch’esse nel collettore consortile, con tre fognoli distinti.
Le canalizzazioni fognarie e le opere d'arte connesse devono essere impermeabili alla penetrazione
di acque dall'esterno e alla fuoriuscita di liquami dal loro interno nelle previste condizioni di
esercizio.
Sono previsti manufatti di ispezione ad ogni confluenza di canalizzazione, ad ogni variazione
planimetrica tra due tronchi rettilinei, ad ogni variazione di livelletta ed in corrispondenza di ogni
opera d'arte particolare.
Il piano di scorrimento nei manufatti è stato progettato in modo da rispettare la linearità della
livelletta della canalizzazione in uscita dai manufatti stessi.
I manufatti di cui sopra hanno dimensioni tali da consentire l'agevole accesso al personale addetto
alle operazioni di manutenzione e controllo.
Lungo le canalizzazioni, al fine di assicurare la possibilità di ispezione e manutenzione, sono
disposti manufatti a distanza mutua tale da permettere l'agevole intervento del personale addetto.
Le caditoie devono essere munite di dispositivi idonei ad impedire l'uscita dalle canalizzazioni di
animali vettori e/o di esalazioni moleste. Sono disposte a distanza mutua di circa 20 metri, tale da
consentire la veloce evacuazione nella rete di fognatura delle acque di pioggia e comunque in
maniera da evitare ristagni di acque sulle sedi stradali o sul piano di campagna.
La giacitura del sottosuolo delle reti fognarie deve essere realizzata in modo tale da evitare
interferenze con quella di altri sottoservizi.
In particolare le canalizzazioni fognarie devono sempre essere tenute debitamente distanti ed al di
sotto delle condotte di acqua potabile.
Quando per ragioni planoaltimetriche ciò non fosse possibile, devono essere adottati particolari
accorgimenti al fine di evitare la possibilità di interferenze reciproche.
La scelta del tipo di materiale delle canalizzazioni è stato effettuato sulla base delle caratteristiche
idrauliche, della resistenza statica delle sezioni, nonché in relazione alla tipologia ed alla qualità dei
liquami da convogliare.
Le canalizzazioni sono staticamente verificate ai carichi esterni permanenti ed accidentali, tenendo
conto anche della profondità di posa e delle principali caratteristiche geotecniche dei terreni di posa
e di ricoprimento.
Per i materiali per le tubazioni, si fa riferimento alla "Normativa tecnica per le tubazioni", approvata
dal Ministero dei Lavori Pubblici con Decreto 12 dicembre 1985, a seguito della Legge 2 febbraio
1974 n. 64 recante norme per la disciplina della progettazione, esecuzione e collaudo delle
tubazioni.
La normativa riguarda il complesso di tubi, giunti e pezzi speciali destinati sia alla adduzione e
distribuzione di acqua per vari usi, sia alla raccolta e al convogliamento delle acque reflue. Essa
dispone i criteri generali relativi al progetto, alla costruzione e al collaudo ed entra in dettaglio, tra
l'altro, riguardo alle verifiche di sicurezza, prescrivendo il rispetto di limiti e modalità di prova per i
diversi materiali costituenti le tubazioni.
2. NORME TECNICHE DI CARATTERE GENERALE
Come per altre opere di ingegneria civile, nella redazione del progetto definitivo sono state
rispettate le altre norme di carattere generale.
Tra esse si cita la normativa sulle opere in c.a., in particolare la Legge 5 novembre 1971 n. 1086
"Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio normale e precompresso e a
struttura metallica", il Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 14 febbraio 1992 "Norme tecniche
per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture
metalliche", il Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 5 febbraio 1996 "Norme tecniche per
l'esecuzione delle pere in cemento armato, normali e precompresse, e per le strutture metalliche" e il
Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 16 gennaio 1996 "Norme tecniche relative ai criteri
generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi".
Vanno tenute presenti inoltre la normativa per le opere in zone sismiche, in particolare la Legge 2
febbraio 1974 n. 64, il Decreto dei Ministero dei Lavori Pubblici 16 gennaio 1996 "Norme tecniche
per le costruzioni in zona sismica" e la normativa per le opere di sostegno, Decreto del Ministero
dei Lavori Pubblici 11 marzo 1988 "Norme tecniche e prescrizioni per la progettazione,
l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione" e la legge
regionale n° 9/83 relativa a costruzioni in zona sismica.
3. ATTIVITÀ SVOLTE IN FASE DI PROGETTAZIONE
In questa fase si è proceduto, con l'ausilio degli strumenti appropriati, al dimensionamento di delle
diverse tratte, per verificare se dal punto di vista idraulico esse erano in grado di fornire le
prestazioni necessarie. In particolare, si sono dimensionati gli spechi definendone materiale,
pendenze e profondità di posa. Successivamente si è verificato che le massime portate recapitate
alla rete siano compatibili con le caratteristiche dei riceventi. Infine si è verificato che le velocità
minime di scorrimento delle portate reflue rientravano nei limiti di accettabilità.
4.1 ELEMENTI PROGETTUALI DI BASE
Si è proceduto sviluppando le seguenti due fasi:
1. Individuazione della precipitazione di progetto:
-determinazione della legge di probabilità pluviometrica con assegnato periodo di ritorno;
-ragguaglio sull'area del bacino della precipitazione;
-determinazione del pluviogramma di progetto.
-determinazione delle infiltrazioni nei suoli permeabili.
2. Rappresentazione della formazione della piena a seguito di:
-deflusso sulle superfici versanti;
-deflusso nella rete dei collettori.
La prima fase sintetizza lo sforzo tendente a determinare gli eventi meteorici critici che si potranno
verificare sul bacino, con assegnata probabilità, in base ai dati pluviometrici registrati nell'area.
Mentre la seconda fase riassume le modalità di evoluzione nel tempo delle portate nella complessa
geometria delle superfici versanti, dei condotti e delle opere d'arte che costituiscono nel loro
insieme la rete fognaria.
La valutazione di detti elementi è avvenuta prendendo a riferimento come parametro base il periodo
di ritorno da assegnare alle opere. Poiché le fognature hanno carattere di investimento di natura
sociale e ambientale, quindi non esplicitabile in termini economici, il problema è di fatto ricondotto
alla individuazione delle soluzioni tecniche alternative e, fra loro, di quella meno costosa.
Sintomatico è proprio il caso che i sistemi fognari generalmente sono dimensionati per bassi valori
del tempo di ritorno (T= 5-10 anni). In tali casi, essendo T ben minore della durata dell'opera
(T«N), sussiste in pratica la certezza che l'opera sarà in qualche occasione insufficiente.
In definitiva, essendo un'opera fognaria destinata a permanere in vita per molti decenni,
quest’ultima si troverà soggetta, con probabilità abbastanza elevata, a sopportare eventi ben
maggiori di quelli considerati per il dimensionamento. Rientra pertanto nei contenuti di un buon
progetto la ricerca dei criteri d'impostazione e delle soluzioni tecnologiche supplementari atti a
fornire ampie riserve di sicurezza e garanzie di affidabilità. Sulla scorta di precedenti esperienze
maturate nel campo si può fin d’ora ritenere equo utilizzare periodi di ritorno T pari a 10 anni per il
proporzionamento della rete di drenaggio.
Fissato tale parametro si è proceduto alle successive valutazioni delle stime idrologiche.
L’assenza di misure dirette di portata nell’ambito del Comune di Frattamaggiore ha richiesto il
ricorso a metodi indiretti di stima della portata di piena.
L’idrologia propone numerosi metodi in grado di fornire una stima delle portate di piena partendo
dalle precipitazioni. Tali metodi cercano di interpretare i processi idrologici che si instaurano nel
bacino legando le precipitazioni ht in ingresso con il corrispondente idrogramma dei deflussi QT.
Tale azione si realizza attraverso un operatore funzionale denominato in gergo idrogramma unitario
istantaneo (o anche I.U.H.), il quale per la sua taratura richiede una perfetta conoscenza dei
fenomeni ingresso-uscita almeno per una serie di eventi (registrazioni contemporanee di
precipitazioni e portate defluenti).
I suddetti metodi si suddividono fondamentalmente in due categorie:
1. metodi basati sulla similitudine idrologica;
2. metodi di stima fondati sull'impiego di osservazioni pluviometriche.
Il primo metodo permette di ricavare le portate di piena, con assegnato periodo di ritorno, attraverso
il ricorso a risultati di indagini statistiche svolte su campioni della variabile esaminata disponibili in
bacini vicini dalle simili caratteristiche idrologiche rispetto a quello oggetto di studio.
Alla base del metodo di trasformazione degli afflussi in deflussi vi è il concetto fondamentale di
considerare gli eventi di piena, con assegnato tempo di ritorno T, come dovuti a precipitazioni di
pari T e durata dell’ordine del tempo critico del bacino sotteso alla sezione considerata, posta pari al
tempo di ritardo.
Un primo metodo e rappresentato da quello che utilizza le curve di probabilità pluviometrica di tipo
monomio:
ht,T = at ·tn
dove:
-ht,T è la massima altezza di pioggia di durata t con periodo di ritorno T, espressa in mm;
-t è la durata della pioggia in ore;
-at ed n sono parametri dipendenti da t e T.
I dati vengono elaborati assumendo che la variabile ht,T sia distribuita secondo la legge di Gumbel.
Un secondo metodo permette di stimare le piogge nel bacino considerato mediante il metodo di
regionalizzazione proposto dal Gruppo Nazionale per la Difesa delle Catastrofi Idrogeologiche
assieme al CNR nel VAPI Campania.
La legge di probabilità pluviometrica in tale ambito proposta è del tipo:
µ[h()d ]= (1+BI dd)C+Dz
in cui µ[I0] rappresenta il limite dell’intensità di pioggia per d che tende a 0.
Gli altri parametri che compaiono nella si sopracitata formula sono già stati determinati, nel
rapporto VAPI Campania, attraverso una procedura di stima regionale utilizzando i massimi annuali
delle altezze di pioggia per intervalli di tempo maggiori dell’ora (1, 3, 6, 12, e 24 ore) e le altezze di
pioggia relativi agli eventi di notevole intensità e breve durata.
4.2 LEGGE DI PROBABILITÀ PLUVIOMETRICA
Il bacino ricade all'interno della Regione Campania per la quale esiste già uno studio idrologico a
scala regionale, svolto nell'ambito del Progetto Speciale VAPI (Valutazione delle Piene in Italia)
dall'Unità operativa (Uo) del Gruppo Nazionale per la Previsione e Prevenzione delle Catastrofi
Idrogeologiche (GNDCI) presso l'Università di Salerno. Il prodotto finale di tale ricerca è
rappresentato dal Rapporto Regionale sulla Valutazione delle Piene in Campania [Rossi e Villani,
1993].
In tale Rapporto vengono prese in considerazione 14 stazioni idrometrografiche ed oltre 300
stazioni pluviometriche e pluviografiche nell'intera regione. Viene svolta un'analisi idrologica dei
valori estremi delle precipitazioni e delle piene attraverso una metodologia di regionalizzazione
gerarchica che si specificherà meglio nel seguito, basata sulla considerazione che esistono zone
geografiche via via più ampie che possono considerarsi omogenee nei confronti di parametri
statistici di ordine sempre maggiore.
Il rapporto VAPI inserisce il territorio in questione nell'area omogenea pluviometrica n. 1.
Il bacino in oggetto ricade inoltre nel territorio di competenza dell'Autorità di Bacino Nord
Occidentale della Campania; questo Ente, nell'ambito del Piano Straordinario per il rischio
idrogeologico di cui si è dotato, ha ulteriormente approfondito e specificato lo studio idrologico
suddividendo ulteriormente il bacino stesso in n. 3 sottobacini a pluviometria omogenea e per i
quali ha ricavato i coefficienti della legge pluviometrica del VAPI.
Lo studio riportato nella presente relazione è stata specificata con gli studi ed esperienze effettuate
dall'Autorità di Bacino in parola; in particolare è stato utilizzato il metodo dell’"Approccio
Variazionale" riportato nel Piano Stralcio adottato dall’Autorità stessa.
Nella presente nota si riporta, di seguito, il calcolo delle portate al colmo di piena adottando il
metodo variazionale succitato, dopo avere illustrato i parametri adottati alla base del calcolo nonché
la verifica idraulica nelle sezioni considerate.
Il metodo variazionale consiste nell’applicare il metodo proposto da F. Rossi e P. Villani (1995) e
denominato Progetto VAPI del C.N.R., denominato “Valutazione delle Piene in Campania”;
specificato però con coefficienti studiati per sottozone omogenee del sottobacino individuato dal
VAPI stesso.
In particolare il territorio nazionale è stato suddiviso in aree ideologicamente omogenee,
caratterizzate pertanto da un'unica distribuzione di probabilità delle piene annuali rapportate al
valore medio (legge regionale di crescita con il periodo di ritorno).
L'indagine regionale volta alla determinazione di tale legge é stata svolta per la regione Campania
nel Rapporto Campania sopra menzionato.
I risultati sono stati ottenuti sotto forma di una relazione tra KT e T esplicitata come:
1T = -4,909K 1/ 2,536 -4,909KT / 2,536
T1- exp(- 37 •e - 0,224 •37 e )
Questa relazione può essere valutata in prima approssimazione attraverso la seguente relazione:
KT = XT/ µx
Indicando con XT la variabile generica ( altezza di pioggia o intensità di pioggia) corrispondente ad
un assegnato valore del periodo di ritornoT e con µx la media della distribuzione di probabilità della
variabile X.
Nella tabella I che segue sono riportati, per diversi periodi di ritorno, i valori di KT ottenuti
dall'equazione (2).
T (anni) KT
2
0.87
10
1.38
20
1.64
50
2.03
100 2.36
200 2.90
Al fine di conseguire valutazioni del parametro µ h d (media dei massimi annuali dell'intensità
media di pioggia di durata d), si è ritenuto necessario fare riferimento ai dati provenienti da tutte e
sole quelle stazioni pluviometriche che, ricadendo direttamente nelle aree di studio o nelle loro
immediate vicinanze, possono fornire dati utili circa i valori massimi delle intensità medie di
pioggia id di durata d. In particolare, sono state prese a riferimento 10 stazioni di misura dell’altezza
di pioggia (pluviometri e pluviografi), per le quali la denominazione e le caratteristiche principali
sono riportate nella Tabella II.
Tabella II – Stazioni prese a riferimento
l’individuazione del legame µ i d = µ id (d)
Stazioni di misura Strumento Quota (m)
Fusaro P 16
Licola Pr 2
Napoli Servizio Idrografico Pr 30
Napoli San Rocco Capodimonte P 200
Napoli Capodimonte P 124
Napoli Capodimonte (aer.) P 67
Napoli (Ist.Fisica Terr.) P 54
Napoli Ponticelli P 67
Napoli Camaldoli Pr 467
Pozzuoli Pr 43
per
I dati relativi a ciascuna stazione di misura, le medie aritmetiche, gli scarti ed i valori modali che da
essi si ricavano sono invece riportati, nelle Tabelle III dello studio da cui sono stati tratti i dati (PAI
Relazione Idrologica redatta dall’Autorità di Bacino Nord Occidentale della Campania). Sulla base
delle condizioni geomorfologiche, l’intera area di studio è situata nella sottozona n. 1.
A partire da tali dati, si è innanzitutto individuato il tipo di modello di regressione in base al quale
caratterizzare il legame esistente tra i valori dell'intensità media di pioggia µ i d = µ hd /d, le durate
d prese a riferimento e le quote z sul livello del mare relative alle singole stazioni di misura
considerate; successivamente, si è passati a stimare i parametri in esso contenuti eseguendo una
analisi di gruppo (cluster analysis) attraverso la massimizzazione del coefficiente di determinazione
della regressione multipla.
Per quanto riguarda la forma del legame di regressione, si è fatto riferimento all'espressione:
o[] Cµi()d =(1+d / Idc )+Dz
che presenta, rispetto alle più diffuse forme di tipo monomio, i seguenti vantaggi:
• per durate d.0 , risulta µid .Io e, quindi, anche per durate ridotte si ottengono valori non troppo
elevati dell'intensità media di pioggia nella durata d;
• la derivata di µid rispetto a d si presenta continua in tutto l'intervallo di durate, il che la rende
notevolmente più duttile nella ricerca della durata critica con un approccio variazionale;
• compare direttamente la quota z sul livello del mare.
Con facili passaggi l’espressione precedente diventa:
logµid =logIo -C·log(1+B·d) -D·z ·log(1+B·d) = =A0 +A1 ·X1 +A2 ·z ·X1 . Y =A0 +A1 ·X1 +A2
·z ·X1
nella quale le costanti Ai possono ricavarsi in base ad un modello di regressione lineare multipla,
valutando per tentativi il valore del parametro dc in corrispondenza del quale si ottiene la massima
correlazione tra il modello ed i dati.
In corrispondenza dei vari valori di dc, per l’ area oggetto di progettazione, i parametri dell’intensità
di pioggia µid assumono rispettivamente i seguenti valori:
-C = 0.758; D = 0.000145; Io = 89.44;
-B = 3.5185.
Attraverso un passaggio dalla forma triparametrica a quella biparametrica l’espressione della legge
di probabilità pluviometrica risulta così definita:
h = 0.025 t 0.35
In definitiva, l'espressione del legame µ i d = µ id (d) e’ stata specializzata per la sottozona A1 ed
ha consentito di tracciare le “curve di probabilita’ pluviometrica” riportata nella Fig. 1.
5. DETERMINAZIONE DELLE MASSIME PORTATE PLUVIALI
6.1 MODELLI DI PIOGGIA NETTA
Fissata la legge di pioggia ed il periodo di ritorno a cui far riferimento nel proporzionare le opere,si
sono trasformati gli elementi di afflusso in deflusso, tenendo presente che non tutta la pioggia che
cade sul bacino si trasforma in deflusso nella rete fognaria. Le principali cause di sottrazione sono:
- l'intercettazione ed evaporazione;
- l'evapotraspirazione;
- l'infiltrazione nei suoli permeabili.
La perdita per intercettazione ed evaporazione è l'aliquota di precipitazione che è trattenuta dalla
vegetazione e, assorbita da questa o restituita all'atmosfera attraverso l'evaporazione, non raggiunge
il suolo.
La perdita per evapotraspirazione dipende da un processo simile a quello dell'evaporazione solo che
in questo caso l'acqua viene sottratta dalle piante dai primi strati del terreno, nei quali è pervenuta
per infiltrazione, e reimmessa nell'atmosfera tramite la traspirazione.
Nel caso del bacino in oggetto, sia per le caratteristiche delle precipitazioni massime che più
interessano che per la scarsa presenza di aree a verde intenso, queste due prime cause di perdita
sono, quindi, trascurabili.
L'infiltrazione costituisce senz'altro il fenomeno di maggiore rilevanza per la determinazione del
bilancio tra pioggia sul bacino e pioggia efficace ai fini del deflusso in fogna.
Definite:
• infiltrazione la velocità con cui l'acqua viene sottratta dalla superficie del terreno [mm/h];
• capacità d'infiltrazione la massima velocità con cui un suolo, in qualsiasi condizione, è capace
di assorbire acqua. se l'intensità di pioggia è inferiore alla capacità d'infiltrazione, l'infiltrazione
coinciderà con l'intensità di pioggia stessa; nel caso contrario l'infiltrazione coinciderà con la
capacità d'infiltrazione e l'eccesso di pioggia rispetto a questa darà luogo al deflusso superficiale.
Risulta quindi fondamentale conoscere il valore della capacità d'infiltrazione dei diversi terreni,
nelle varie condizioni.
Nei modelli indirizzati alla valutazione della massima portata al colmo pertanto è molto diffuso
l'uso di determinare il pluviogramma di pioggia efficace ai fini del deflusso per proporzionalità col
pluviogramma di progetto, mediante un coefficiente d'afflusso. Detto coefficiente rappresenta il
rapporto tra il volume totale di deflusso e il volume totale di pioggia caduta sul bacino, e il suo uso
comporta considerare le perdite non decrescenti nel tempo ma proporzionali alla intensità media di
pioggia.
Le considerazioni sui fenomeni di sottrazione della pioggia ai fini del deflusso e gli stessi dati
raccolti nei bacini sperimentali indicano che il coefficiente d'afflusso non può essere una costante
del bacino, ma varia da evento a evento secondo le caratteristiche di questo, per lo più espresse
dall'altezza totale di pioggia e dall'iniziale stato di umidità del suolo.
Tuttavia, in fase di progettazione è opportuno far riferimento a eventi critici che si presentino in un
contesto di elevata umidità iniziale del suolo e pertanto i valori del coefficiente d'afflusso riportati
nei vari manuali sono normalmente riferiti a queste condizioni limite.
Tra i tanti valori esposti nella bibliografia tecnica, si riportano nella Tabella quelli suggeriti da
Marchetti, in funzione delle varie tipologie urbane, in quanto molto usati nella pratica progettuale.
Tabella III- Valori dei coefficienti d'afflusso in funzione delle varie tipologie urbane
TIPOLOGIA URBANA
parti centrali delle antiche città, con densa fabbricazione, con strade strette
e lastricate 0,70÷0,90
zone urbane destinate a restare con scarse aree scoperte 10,50÷0,70
zone urbane destinate al tipo di città giardino 0,25÷0,50
zone urbane destinate a restare non fabbricate e non pavimentate
0,10÷0,30
prati e parchi 0,00÷0,25
costruzioni dense 0,80
costruzioni spaziate 0,60
aree con grandi cortili e grandi giardini0,50
zone a villini 0,30÷0,40
giardini, prati e zone non destinate né a costruzioni né a strade 0,20
parchi e boschi 0,05÷0,10
Poiché non risulta una precisa classificazione del parcheggio cimiteriale oggetto dell’intervento
rispetto alle varie tipologie riportate in tabella, si farà riferimento alle relazioni che legano il valore
del coefficiente d'afflusso unicamente all'aliquota di aree impermeabili del bacino effettivamente
connesse alla rete di drenaggio.
Tra queste va ricordato che il gruppo "Deflussi Urbani", elaborando i molti dati sperimentali ormai
disponibili in bibliografia, per bacini con l'aliquota di area impermeabile Im maggiore di 0,3, è
pervenuto a suggerire la formula, di struttura analoga, ma meglio calibrata:
.=.perm (1-Im)+.imp Im
i cui valori dei contributi .perm e .imp, rispettivamente delle aree permeabili e impermeabili di un
bacino urbano, sono da assumere variabili con il periodo di ritorno T di progetto, secondo quanto
riportato nella seguente Tabella IV:
Tabella IV- Valori dei coefficienti d'afflusso delle aree permeabili e
impermeabili in funzione di T
T [anni] .perm .imp
< 2 0,00÷0,15 0,60÷0,75
2 ÷ 10 0,10÷0,25 0,65÷0,80
> 10 0,15÷0,30 0,70÷0,90
5.2 METODO DI CALCOLO
Il dimensionamento degli spechi di una rete fognaria richiede la valutazione delle massime portate
al colmo o portate critiche che si possono verificare nelle varie sezioni della rete con assegnato
periodo di ritorno.
Per perseguire questo obiettivo, si utilizzano semplici modelli concettuali basati su ipotesi
semplificative dei complesso fenomeno di formazione delle piene.
Il metodo cinematico lineare, che altro non è che il tradizionale metodo della corrivazione, si basa
sulla considerazione che:
-gocce di pioggia cadute contemporaneamente in punti diversi del bacino impiegano tempi diversi
per arrivare alla sezione di chiusura di questo;
-il contributo di ogni singolo punto del bacino alla portata di piena è direttamente proporzionale alla
intensità della pioggia caduta nel punto in un istante precedente quello del passaggio della piena del
tempo necessario perché detto contributo raggiunga la sezione di chiusura;
-questo tempo è caratteristico di ogni singolo punto e invariate nel tempo.
Il modello si basa sulle seguenti ipotesi:
-la formazione della piena è dovuta unicamente ad un trasferimento della massa liquida;
-ogni goccia di pioggia si muove sulla superficie del bacino seguendo un percorso immutabile che
dipende solo dal punto in cui è caduta;
-la velocità di una goccia non è influenzata dalla presenza di altre gocce;
-la portata defluente è data dalla somma delle portate elementari provenienti dalle diverse parti del
bacino, che si presentano nello stesso istante alla sezione di chiusura.
Nella ipotesi di pluviogramma rettangolare, la portata massima in una generica sezione della rete si
ottiene per una pioggia di durata pari al tempo massimo di concentrazione del bacino sotteso
mediante:
.iAQM = 3600
con QM in mc/s, i in m/h e A superficie del bacino in m2.
Nel caso di fognature, è possibile determinare il tempo di concentrazione per ogni singola sezione
di progetto in base a considerazioni di tipo idraulico, evitando il ricorso a formule empiriche. Di
norma il tempo di concentrazione della sezione terminale di un generico tratto viene assunto pari a:
tc=ta+ tr
in cui ta è il massimo dei tempi di concentrazione dei tratti confluenti a monte e tr è il tempo di
percorrenza del tratto stesso, in condizioni di moto uniforme.
Per i tratti iniziali, in cui non vi sono fogne confluenti, il valore di tc sarà assunto pari a:
tc = tr + ta
in cui tr, definito tempo di ruscellamento, è il tempo massimo che impiegano le particelle di pioggia
a raggiungere il condotto a partire dal punto di caduta. Al tempo di ruscellamento si assegnano
normalmente valori compresi tra i 5 e i 15 minuti, a seconda se l’area sottesa è più o meno
urbanizzata, più o meno pendente. Talvolta può capitare che il tempo di concentrazione dei tratti
confluenti sia minore del tempo di accesso assunto per l’area parziale sottesa. In questo caso, per la
definizione stessa di tempo di concentrazione il valore di t’c coinciderà con il tr dell’area parziale.
Il tempo d'accesso ta è sempre stato di incerta determinazione, variando con la pendenza dell'area,
la natura della stessa e il livello di realizzazione dei drenaggi minori, nonché della altezza della
pioggia precedente l'evento critico di progetto, tuttavia il valore normalmente assunto nella
progettazione è sempre stato compreso entro l'intervallo di 5-15 minuti; i valori più bassi per le aree
di minore estensione, più attrezzate e di maggiore pendenza e i valori più alti nei casi opposti.
Il tempo di rete tr è dato dalla somma dei tempi di percorrenza di ogni singola canalizzazione
seguendo il percorso più lungo della rete fognaria. Pertanto il tempo di rete sarà dato dalla
espressione:
tr = S Li/Vi
In definitiva, nella prassi progettuale, la portata di progetto per ogni singolo tratto della rete
fognaria viene determinata mediante le relazioni sopra indicate, procedendo da monte verso valle,
calcolando a mezzo di successivi tentativi il tempo di rete.
6. RETE FOGNARIA
La rete fognaria è a sistema separato, la progettazione riguarda la raccolta delle acque pluviali.
Lungo il percorso della fogna sono previsti opportuni pozzetti di ispezione e di confluenza, mentre
nei tronchi sotto strada sono previste caditoie e pozzetti di allaccio alla fogna.
Per il proporzionamento e la verifica del collettore si è utilizzata una delle più ricorrenti formule di
moto uniforme che la letteratura tecnica fornisce. Infatti si è adoperata la formula di Gaukler
Strickler che definisce i valori delle perdite di carico in una condotta convogliante acqua. In
particolare, si è utilizzato la seguente formula:
V=K’*R2/3*i1/2
dove
• V, espressa in m/s, rappresenta velocità media della corrente;
• K’, coefficiente adimensionale, è la costante di GauklerStrickler il cui valore è legato alla
scabrezza
della parete su cui scorre l’acqua;
• R, espresso in metri, rappresenta il rapporto tra la sezione idrica e il contorno bagnato ed è noto
come raggio idraulico;
• i, la pendenza geometrica del collettore o del ramo di canale che si considera.
A tale formula si è associata l’equazione della continuità:
Q= V * s
che ci permette, una volta prefissate le caratteristiche geometriche del manufatto, di determinare le
caratteristiche idrauliche della corrente che si instaurano al passaggio delle varie portate. In
particolare Q rappresenta la portata idrica confluente nel manufatto, espressa in metri cubi al
secondo.
Dalla combinazione delle due relazioni si ricava la seguente relazione, che è stata utilizzata per il
dimensionamento e la successiva verifica dell’intera rete:
T = .’ *s* R2/3*i1/2.
Per quanto concerne il valore del coefficiente K’, questo dipende essenzialmente dalla natura delle
pareti che costituiscono il manufatto.
Data la natura delle pareti dei manufatti in oggetto, confortati dai dati rilevati dalla letteratura
tecnica a disposizione, è stato ritenuto opportuno per le tubazioni in PVC il valore K’ pari a 100.
7. CALCOLI IDRAULICI
Area bacino imbrifero = 6.650,00 mq
fi= 0,9
W0 = 40 mc/ha
Volume piccoli invasi
W = 6650*40/10.000 = 26,6 mc
Lunghezza tronco
l= 164 m
Diametro tubazione 315 mm
Area speco 0,0779 mq
Pendenza 1%
Volume invasato nel collettore 12,77 mc
Volume totale invasato 39,37 mc
Invaso specifico 39,37/6650 = 0,00592
Coefficiente udometrico 104,78
Portata in sezione piena 0,154 mc/sec
Portata di piena 0,070 mc/sec
Grado di riempimento 45%
Frattamaggiore, lì
Il progettista
arch. Stefano PRISCO