Vasche volano. Corso di Costruzioni Idrauliche

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1 Vasche volao Le vasche volao soo opere di accmlo temporaeo che hao lo scopo di cotrollare gli scarichi dal sistema di dreaggio. Soo geeralmete costitite da vasche chise realizzate i mratra (CLS), spesso sddivise i camere idipedeti, che possoo essere ache affiacate da a vasca estera destiata all ivaso i occasioe degli eveti meo freqeti. Geeralmete si dividoo i Vasche di Prima Pioggia e Vasche Volao propriamete dette. Le prime soo destiate all accmlo della prima parte dell eveto meteorico e hao essezialmete la fzioe di itrappolare gli iqiati ad essa associati. Le secode hao ache la fzioe di lamiazioe delle portate prima dell avvio all impiato di deprazioe o dello scarico verso il ricettore. Si sao pricipalmete elle reti itarie, ma possoo essere iserite ache ella rete biaca di sistemi separati, allo scopo di cotrollare lo scarico di iqiati preseti elle acqe meteoriche verso il ricettore e i qalche caso ache di lamiare le portate i esso immesse. Corso di Costrzioi Idraliche

2 Vasche volao i serie 2 Drate il riempimeto Drate lo sfioro dalla vasca piea A B Co sfioratore di troppo pieo La correte passa attraverso il bacio seza ivasarsi fio a qado la portata raggige qella evacabile dalla bocca d scita a pelo libero. Vataggi: - i collegameti idralici soo semplici; - possoo essere svotate a gravità. Svataggi: - i caso di bocca fissa le portate i scita soo molto variabili; - soo difficili da redere atopleti. A B Co scaricatore di piea a mote Hao il vataggio di cosetire la o miscelazioe tra le acqe da covogliare verso valle e qelle da sfiorare. Corso di Costrzioi Idraliche

3 Vasche volao i parallelo 3 Drate il riempimeto Drate lo sfioro dalla vasca piea A B Co sfioratore di troppo pieo La correte viee ivasata solo qado la portata è speriore ad certo valore. Vataggi: - la portata verso valle è meo variabile rispetto allo schema i serie; - la vasca è più facilmete iseribile el tessto rbao. - la vasca è ascitta drate i periodi di tempo secco. Svataggi: - i collegameti idralici soo più complessi; - è spesso ecessario ricorrere a impiati di sollevameto per lo svotameto. A B Co doppio scaricatore di piea a mote Soo più complicate dal pto di vista idralico e possoo cosetire lo scarico di rifiti galleggiati. Corso di Costrzioi Idraliche

4 Combiazioe di vasche volao 4 Drate il riempimeto Drate lo sfioro dalla vasca piea A B Combiazioe serie-parallelo L idea di base è qella di tratteere ella prima vasca (i serie) la prima parte dell eveto (più iqiata) e di prificare i qalche modo (essezialmete per sedimetazioe) la parte sccessiva. esto è particolarmete tile ei casi i ci il feomeo del è sigificativo. A B Combiazioe di vasche i parallelo Ha il vataggio lteriore di avere portate meo variabili verso valle. Corso di Costrzioi Idraliche

5 Eqazioe di cotiità 5 q e ( t) q ( t) [ ( )] W ( t) W h t [ h( t t] q ( t) q ), dw ( t) dt W max, h max Corso di Costrzioi Idraliche

6 Modelli idrologici 6 Soo modelli che cosetoo, slla base di alce ipotesi semplificative, di itegrare l eqazioe di cotiità ricavado relazioi che cosetoo di stimare i modo diretto il volme massimo ivasato e la corrispodete drata critica della pioggia. q e ( t) q ( t) dw ( t) dt Ipotesi semplificativa sll idrogramma i scita: portata i scita costate drate il colmo (lamiazioe ottimale) Schematizzazioe dell idrogramma i igresso slla base di modello cocettale di trasformazioe afflssideflssi Corso di Costrzioi Idraliche

7 Metodo delle sole piogge 7 W e S ϕ h(θ) S ϕ a θ W W e W S ϕ a θ θ W θ W k θ h [mm] θ a θ ϕ a θ W max /S θ /S Drata [miti] Go, 99 θ S ϕ a W Sϕa Sϕa Sϕa Corso di Costrzioi Idraliche

8 Corso di Costrzioi Idraliche 8 c η η θ ϕ a S W 2 a S C ϕ ϕ θ rapporto di lamiazioe η η C t max W c Metodo dell ivaso - Moriggi e Zampaglioe, 978

9 Corso di Costrzioi Idraliche 9 k m ), ( θ c m η m G m ( ) e D m m m D m D m D D m g l l ), ( 2 0 l ) ( 2 + e m D D m D m c ), ( ), ( ), ( k W m m g m G Metodo dell ivaso - 2 Paoletti e Rege-Giaas, 979

10 Corso di Costrzioi Idraliche 0 c (θ ) c (θ c ) θ c T c θ W c c T a A T a A W + θ ϕ θ θ ϕ 2 0 ) ( 2 + c a A T a A ϕ θ θ ϕ 0, , 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 η y 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 c t y θ Metodo ciematico - Alfosi e Orsi, 979 c η

11 Metodo ciematico - 2 Modica (996) ha esteso il metodo ciematico, rimovedo alce ipotesi semplificative: ipotesi rimossa: pioggia costate e crva aree-tempi lieare Ietogr. Chicago e crva aree-tempi o lieare 2,0,5,0 0,5 0,0 0,20 0,45 Ietogramma: costate Crva aree-tempi: lieare Portata scete: costate d) 0,0 0,5,0,5 q t 2,0,5,0 0,5 0,0 0,20 0,45 Ietogramma: Chicago Crva aree-tempi: α Portata scete: costate b) 0,0 0,5,0,5 q t 2,0,5 Ietogramma: Chicago Crva aree-tempi: α /3 Portata scete: costate 2,0,5 Ietogramma: Chicago Crva aree-tempi: α 3 Portata scete: costate,0 0,5 0,20 0,45 a),0 0,5 0,20 0,45 c) 0,0 0,0 0,5,0,5 q t 0,0 0,0 0,5,0,5 q t Corso di Costrzioi Idraliche

12 Metodo ciematico ipotesi rimossa: portata i scita costate Legge d efflsso a battete Legge d efflsso a stramazzo 2,0,5,0 Ietogramma: costate Crva aree-tempi: lieare Legge d efflsso: a battete 0,45 0,5 0,20 0,0 0,0 0,5,0,5 q t 2,0,5,0 0,5 0,0 0,20 Ietogramma: costate Crva aree-tempi: lieare Legge d efflsso: a stramazzo 0,45 0,0 0,5,0,5 q t 2,0,5,0 0,5 0,0 0,20 0,45 Ietogramma: costate Crva aree-tempi: lieare Portata scete: costate d) 0,0 0,5,0,5 q t Corso di Costrzioi Idraliche

13 Metodo ciematico Combiazioe dei de casi: Legge d efflsso a battete e ietogramma Chicago Legge d efflsso a stramazzo e ietogramma Chicago 2,0,5,0 0,5 0,20 Ietogramma: Chicago Crva aree-tempi: α Legge d efflsso: a battete 0,45 0,0 0,0 0,5,0,5 q t 2,0,5,0 0,5 0,0 0,20 Ieto gramma: Chicago Crva aree-tempi: α Legge d effls s o : a s tramazzo 0,45 0,0 0,5,0,5 q t 2,0,5,0 0,5 0,0 0,20 0,45 Ietogramma: costate Crva aree-tempi: lieare Portata scete: costate d) 0,0 0,5,0,5 q t Corso di Costrzioi Idraliche

14 Altri metodi 4 Maroe (97) ; Boyd (982 e 987) η c W N W e N Wycoff e Sigh (976) W.29 We T b Tc c Abt e Grigg (978) W + m 2 2 t c ( α) Corso di Costrzioi Idraliche

15 Limiti dei modelli idrologici 5 Lamiazioe ottimale Pioggia costate Regolatori di flsso a portata variabile Ietogrammi variabili Eveto sigolo Possibilità di pre-riempimeto Vasca semplice Vasche mlti-camera Sottostima o sovrastima del volme della vasca Predimesioameto vasca Simlazioe dettagliata Corso di Costrzioi Idraliche

16 Modelli di simlazioe 6 Serie plviometrica cotia lga (almeo 0 20 ai) Simlazioe cotia Serie plviometrica cotia corta (5 0 ai) Modello stocastico delle piogge + simlazioe cotia Serie plviometrica ridotta (pochi eveti critici) Ietogramma reale + simlazioe d eveto Crve di possibilità plviometrica Ietogramma di progetto + simlazioe d eveto Corso di Costrzioi Idraliche

17 Simlazioe co eveti reali 7 Pecher, 980 Mambretti, 99 T (ai) (l/sha) Icremeto % del volme rispetto alla simlazioe co eveto sigolo e pioggia costate Marelli, 994 W 50 % (T5 ai) 00 %(T2 ai) Corso di Costrzioi Idraliche

18 Possibilità di pre-riempimeto 8 Esempio: Piogge di Milao 97-99: 296 eveti co h > 3 mm Itervallo medio (ts) tra gli eveti: 5.37 giori Nmero eveti co ts < 0 ore: 356 Simlado le piogge reali co il metodo ciematico, si ottiee volme di circa 720 m 3 /ha imp per a vasca volao co T 20 ai e portata i scita costate pari a 20 l/s ha imp. Il tempo di completo svotameto sarà qidi circa pari a 0 ore. I 6 casi s 2 ai la vasca o sarebbe stata completamete vota all iizio dell eveto. Il valore massimo del preriempimeto è risltato pari a circa il 40% Corso di Costrzioi Idraliche

19 Vasche mlticamera 9 Vasche i serie Vasche i parallelo Corso di Costrzioi Idraliche

20 W 2 W 3 Vasche mlticamera co precamera 20 W W o t Il volme di a vasca mlticamera co precamera di igresso è miore di qello di a vasca semplice (+W o ) a parità di massima portata i scita. Lo schema più efficiete è qello co camere i serie e co riempimeto e svotameto attraverso la precamera d igresso. Corso di Costrzioi Idraliche

21 Vasche volao e qalità delle acqe 2 Nel caso che la vasca volao abbia come ricettore direttamete corso d acqa, è opporto favorire al massimo l abbattimeto degli iqiati prima dello scarico. Sedimetazioe dei solidi sospesi (SS) Ameto dei tempi di resideza, ache per gli eveti più freqeti Limitazioe della trboleza ella vasca a) Sedimetazioe dei SS b) Dimizioe del BOD c) Dimizioe del DO!!! Tempi di resideza o troppo elevati : circa 24 ore (Grizzard et al., 986) Aerazioe delle vasche. Corso di Costrzioi Idraliche

22 Regolatori di portata a lce fissa 22 Soo essezialmete lci a battete: legge di efflsso µ A 2 gh µ C c C c + h a C v Co parete verticale (δ 90 ) e per a/h 0, µ 0.6; Per a/h grade µ si ridce a casa della preseza d aria riscchiata che rede l efflsso irregolare. Corso di Costrzioi Idraliche

23 Regolatori di portata a lce variabile 23 Il loro scopo è qello di mateere la portata i scita il più possibile costate al variare del carico idralico h. Geeralmete soo bocche a battete co paratoie regolabili, co imbocco mobile o deformabile. La lce miima, i codizioi di carico massimo, o deve essere iferiore a 25*25 cm per evitare possibili occlsioi. Corso di Costrzioi Idraliche

24 Regolatori di portata a vortice 24 Chiamati ache hydrobrake o vortex amplifier ella termiologia aglosassoe Possoo essere a de o a tre vie. Il moto vorticoso ridce sesibilmete il coefficiete d efflsso µ ( ) Lci più ampie, qidi meo itasabili; Atoplizia dovta al vortice. Corso di Costrzioi Idraliche

25 Scarichi di sperficie Soo geeralmete lci a stramazzo : 25 Sfioro libero i atmosfera e o rigrgitato legge di efflsso µ l h 2gh µ 0.4 Corso di Costrzioi Idraliche

26 Scarichi di sperficie Caso a) L l µ L h l h L H 2 Caso b) µ Caso c) L l µ L h l h L H 2 Caso d) l eff l 2 K p h Corso di Costrzioi Idraliche

27 Apparati di lavaggio 27 Possoo essere sistemi co cotrollo maale o sistemi atomatizzati, co vasca di accmlo la ci dimesioe e geometria dipede dal sistema di lavaggio prescelto. Possoo tilizzare sia l acqa i arrivo da mote sia acqa plita. Corso di Costrzioi Idraliche