La modellazione numerica del sistema fognario della città di Rimini: riduzione degli sversamenti in tempo di pioggia nel mare Adriatico

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1 La modellazione numerica del sistema fognario della città di Rimini: riduzione degli sversamenti in tempo di pioggia nel mare Adriatico Numerical modelling of the sewer system of Rimini: CSOs reduction on the Adriatic Sea Sara Cipolla, Marco Maglionico, Universitàdi Bologna Andrea Casadio, Pierpaolo Martinini Hera S.p.A. Rimini, 7 Novembre 2013

2 Introduzione L obiettivo dello studio è stato l analisi del sistema di drenaggio urbano della città di Rimini attraverso la costruzione di un modello numerico. Verranno descritte le fasi necessarie alla realizzazione del modello definendo i dati necessari per la sua costruzione e calibrazione. Verranno illustrati alcuni esempi di uso del modello numerico per la gestione del sistema, per individuare le criticità idrauliche e ambientali, per la progettazione e pianificazioni di nuovi interventi. 2

3 Configurazione complessiva della rete fognaria della città di Rimini: RETE ACQUE METEORICHE: 181 km RETE ACQUE REFLUE: 170 km RETE ACQUE MISTE : 425 km 3

4 Differenze tra una fognatura reale e un modello matematico 4

5 Fasi del lavoro per la realizzazione del modello numerico mediante il software InfoWorks CS sviluppato da Wallingford Software Ltd: Importazione delle basi cartografiche: Inserimento dei nodi (Manhole) Inserimento delle condotte (Link) Inserimento dei manufatti e opere: Invasi di laminazione e di prima pioggia (Pond) Impianti di sollevamento (Pump) Paratoie telecontrollate (Sluice gate) Definizione dei bacini drenanti (Subcatchment) Simulazioni di eventi di pioggia reali per la calibrazione del modello 5

6 Basi cartografiche disponibili DTM Rilievi di dettaglio (circa il 30% della rete totale) Circa nodi GIS CTR 6

7 Impianti di sollevamento per acque reflue e meteoriche 52 impianti di sollevamento 7

8 Inserimento delle paratoie telecontrollate e delle logiche di funzionamento Sono presenti 28 paratoie telecontrollate 8

9 Definizioni dei sottobacini e uso del suolo Attraverso il metodo dei poligoni di Thiessen sono state assegnate in automatico le aree afferenti ad ogni nodo Ad ogni area drenante è stato poi assegnato un determinato uso del suolo e quindi la sua frazione impermeabile e permeabile 9

10 Dati relativi alle acque reflue di tempo secco 10

11 Andamento delle acque reflue di tempo secco 11

12 Dati pluviometrici 120 h(tr) [mm] Tr=2 anni Tr=5 anni Tr=10 anni Tr=25 anni tempo [ore] 12

13 Dati del sistema di telecontrollo per la calibrazione del modello - Misure di portata, livello; - attivazione pompe e paratoie; - riempimento vasche, scarichi. Risultati Storico Orario _28_M_MI_LIV3 Ora Valore Valore minimo Valore Massimo 13/08/ ,16 1,15 1,17 13/08/ ,16 1,15 1,17 13/08/ ,16 1,15 1,17 13/08/ ,16 1,15 1,17 13/08/ ,16 1,15 1,17 13/08/ ,16 1,15 1,16 13/08/ ,16 1,15 1,16 13/08/ ,16 1,15 1,16 13/08/ ,16 1,15 1,16 13/08/ ,16 1,15 1,16 13/08/ ,16 1,15 1,16 13

14 CALIBRAZIONE PIOGGIA 29/05/2009 Tirante osservato Tirante simulato CALIBRAZIONE PIOGGIA 29/05/2009 Tirante osservato Tirante simulato Calibrazione del Modello Matematico VALIDAZIONE Serie Continua Tirante osservato Tirante simulato 14

15 Uso del modello per verificare le criticità idrauliche della rete 15

16 Verifica del comportamento di manufatti Monte impianto Ingresso vasca Livello vasca Scarico a mare Impianto reale Schematizzazione nel modello 16

17 Uso del modello per valutare il grado di diluizione degli scarichi di tipo misto Coefficiente di diluizione: q + Q q c c mn b n = = mn m r Portata a monte della paratoia q mn c + Q c = ( q + Q ) c n b b mn b m q nm portata nera media con concentrazione c n Q b portata bianca con concentrazione c b posta pari a zero Portata a valle della paratoia 17

18 Uso del modello per valutare il grado di diluizione degli scarichi di tipo misto Portata a monte della paratoia Tracciante a monte della paratoia Portata a valle della paratoia Tracciante 23% r = 4.3 Tracciante a valle della paratoia Tracciante 50% r = 2.0 Apertura paratoia Chiusura paratoia 18

19 Uso del modello per valutare l efficacia dei manufatti e delle logiche di funzionamento Sversamenti dal Colonnella II nello stato attuale Sversamenti dal Colonnella II senza invasi 19

20 Uso del modello per valutare l impatto degli scarichi a mare e scenari di progetto Colonnella II 50% Con invasi Senza invasi 76% Volumi (m 3 ) Masse (kg) Volumi sversati in un anno Volumi SST Simulazione in continuo di tutti gli eventi del

21 Caratteristiche degli eventi di pioggia che determinano l attivazione o meno dello scarico in funzone del tipo di controllo e manufatti presenti in rete Intensità di pioggia [mm/hr] COLONNELLA 2 Attivazione dello scarico RTC+Vasche: Senza scarico RTC: Senza scarico Altezza di pioggia mm] 21

22 Il modello realizzato e le considerazioni viste hanno trovato applicazione nelle seguenti successive attività: Piano di indirizzo per la gestione delle acque di prima pioggia ( Il Piano di Indirizzo rappresenta lo strumento di attuazione delle Norme del Piano di Tutela delle Acque regionale ed èstato redatto in accordo con la DGR1083/2010 che rappresentano le linee guida per la redazione dei Piani di indirizzo in riferimento all'applicazione della DGR 286/2005. Riduzione del 70% del carico versato nell ambiente a causa delle acque di prima pioggia rispetto ai sistemi fognari attuali privi di invasi. 22

23 Attraverso il modello numerico si è individuato il peso ambientale di ciascun scaricatore di piena Il peso ambientale deriva dalla valutazione della massa di COD sversata durante gli eventi di pioggia nei ricettori. Più dell 85% del carico inquinante deriva da 9 scolmatori L Ausa da solo contribuisce a quasi il 50% del totale 23

24 Evento di pioggia del 24 giugno 2013 Intensità di pioggia (mm/h) Pluviometro HERA -24 Giugno Parco XXV Aprile Intensità di pioggia (mm/h) Cumulata (mm) :00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Tempo (h:mm:s) Cumulata (mm) Il pluviometro ARPA ha registrato: 24

25 Confronto tra l evento di pioggia del 24 giugno 2013 e le Curve di Possibilità Pluviometrica di diverso Tempo di Ritorno per la città di Rimini calcolate attraverso i dati degli Annali Idrologici dal 1935 al 2012 Altezza precipitazione (mm) Durata (ore) h (mm) TR 2 anni h (mm) TR 3 anni h (mm) TR 4 anni h (mm) TR 5 anni h (mm) TR 7 anni h (mm) TR 10 anni h (mm) TR 15 anni h (mm) TR 20 anni h (mm) TR 25 anni h (mm) TR 30 anni h (mm) TR 50 anni h (mm) TR 100 anni h (mm) TR 200 anni h (mm) TR 300 anni h (mm) TR 500 anni Cà Sarzana Piazzale Kennedy Parco XXV Aprile Torre Pedrera 25

26 Evento di pioggia del 24 giugno 2013 Simulazione idraulica 26

27 Evento di pioggia del 24 giugno 2013 Interventi vigili del fuoco 27

28 Evento di pioggia del 24 giugno 2013 Simulazione idraulica Ore 17:15 Ore 16:45 28

29 29

30 Grazie per l attenzione 30