vasche di prima pioggia, svuotamento in continuo, svuotamento intermittente

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1 C. CIAPONI, S. PAPIRI, S. TODESCHINI Vasche di prima pioggia: analisi di possibili modalià di svuoameno VASCHE DI PRIMA PIOGGIA: ANALISI CRITICA DI POSSIBILI MODALITA DI SVUOTAMENTO Carlo CIAPONI, Sergio PAPIRI *, Sara TODESCHINI * Parole Chiave: vasche di prima pioggia, svuoameno in coninuo, svuoameno inermiene SOMMARIO La memoria illusra e analizza i risulai di alcune simulazioni finalizzae alla valuazione dell incidenza delle differeni modalià di svuoameno delle vasche di prima pioggia sulla loro efficacia nell abbaimeno del carico inquinane scaricao nei riceori durane eveni meeorici. Le simulazioni, applicae al caso di vasche di prima pioggia inserie in un sisema esclusivamene pluviale, sono sae condoe con riferimeno ai dai pluviomerici regisrai nel 2 nel bacino sperimenale di Cascina Scala (PV). I risulai delle simulazioni mosrano che le modalià di svuoameno influenzano in modo significaivo l efficacia della vasca. 1. INTRODUZIONE La necessià di inviare al raameno un aliquoa imporane della massa di inquinani veicolaa dalle acque meeoriche di dilavameno, senza aumenare le porae usualmene addoe in empo di pioggia agli impiani di depurazione, suggerisce, come soluzione aa ad una migliore uela del riceore, di accoppiare agli scaricaori di piena dei sisemi fognari uniari e agli scarichi delle fognaure pluviali apposii sisemi di invaso (dei vasche di prima pioggia), nei quali possano essere accumulae le prime acque di pioggia (alle quali è normalmene associaa una frazione imporane della massa di inquinani) per inviarle poi alla depurazione con porae compaibili con l impiano (Arina e Maglionico, 21; Barco e al., 24; Bornaici e al., 24; Mignosa e al., 1991; Oliveri e al., 21; Paolei e Papiri, 23; Paolei e Sanfilippo, 24). Diparimeno di Ingegneria Idraulica e Ambienale, Universià degli Sudi di Pavia, Via Ferraa, 1 27, Pavia 1

2 ACQUA E CITTÀ - I CONVEGNO NAZIONALE DI IDRAULICA URBANA Sorreno 28-3 seembre 25 Le vasche di prima pioggia rappresenano un inerveno sruurale molo efficace di conrollo della qualià degli scarichi fognari in empo di pioggia. Tuavia, ad oggi, per quesi manufai, non esisono crieri di progeazione consolidai che consenano di meere in relazione cera l efficacia che si inende conseguire in ermini di riduzione del carico inquinane scaricao con i parameri di dimensionameno uilizzai; grandi incerezze riguardano, in paricolare, l incidenza, sull efficacia delle vasche, delle modalià del loro inserimeno nell ambio del sisema fognario, nonché delle modalià gesionali relaive al loro svuoameno. In quesa noa sono esaminai, con riferimeno alla loro efficacia, alcuni possibili schemi di insallazione delle vasche e sono analizzai alcuni diversi crieri adoabili per il loro svuoameno, con lo scopo di individuare un crierio oimale che consena di conenere i volumi delle acque meeoriche da inviare al raameno, senza alerare significaivamene l efficacia ambienale della vasca. 2. TIPOLOGIA DELLE VASCHE DI PRIMA PIOGGIA E LORO IMPIEGO Secondo una classificazione molo diffusa, le vasche di prima pioggia si caraerizzano per il diverso inserimeno all inerno della ree fognaria (vasche in linea o fuori linea), per le differeni modalià di alimenazione (vasche di ransio o di caura), per le differeni modalià di svuoameno (svuoameno in coninuo o inermiene). La figura 1 mosra i possibili schemi impianisici relaivi all inserimeno e alle modalià di alimenazione di vasche in sisemi fognari uniari e separai. Indipendenemene dal ipo di sisema fognario, le vasche si dicono in linea quando l invaso è realizzao direamene in serie al colleore fognario. La poraa in ingresso coincide sempre con la poraa proveniene dal sisema di mone, menre la poraa in uscia è regolaa da una bocca di efflusso ( bocca di conrollo ), dimensionaa in modo da limiare la poraa al valore massimo q max ammesso nel sisema di valle, sia esso cosiuio dal proseguimeno della ree fognaria o da un impiano di depurazione. In corrispondenza del deflusso generao da un eveno meeorico, la poraa in arrivo da mone eccedene q max viene emporaneamene invasaa in vasca e, una vola che quesa sia compleamene riempia, viene scaricaa nel riceore. Le vasche si dicono, invece, fuori linea, quando l invaso è realizzao in derivazione rispeo alla ree fognaria. Nei sisemi uniari, l invaso è sempre accoppiao ad un apposio manufao pariore (scaricaore di piena) che alimena la vasca quando la poraa in arrivo da mone supera il valore limie di inizio sfioro q. Lo scaricaore può essere associao a un disposiivo di by-pass che esclude la vasca una vola che quesa sia compleamene riempia. Nelle fognaure pluviali, invece, lo scaricaore di piena può mancare: in queso caso, araverso il disposiivo di by-pass, ua la poraa in arrivo da mone viene convogliaa in vasca fino al suo compleo riempimeno, dopo di che viene scaricaa nel riceore by-passando la vasca. 2

3 C. CIAPONI, S. PAPIRI, S. TODESCHINI Vasche di prima pioggia: analisi di possibili modalià di svuoameno Uniaria Nera Bianca qau Riceore Riceore qn Sisema di valle Vasca di prima pioggia Sisema di valle a) b) Vasca di prima pioggia Uniaria Nera Bianca Scaricaore di piena qau qs Riceore Scaricaore di piena qs Riceore qns qn qns qus Sisema di valle Uniaria Scaricaore di piena qau qs Vasca di prima pioggia Sisema di valle qus c) d) By-pass qby qas Riceore Nera Scaricaore di piena Bianca qs By-pass qby qas Vasca di prima pioggia Riceore qns qn qns qus Sisema di valle Vasca di prima pioggia Sisema di valle qus e) f) Vasca di prima pioggia Figura 1 - Schemi impianisici di inserimeno di vasche di prima pioggia in sisemi fognari uniari e separai: in linea, casi a) e b), fuori linea di ransio, casi c) e d) e fuori linea di caura, casi e) e f) 3

4 ACQUA E CITTÀ - I CONVEGNO NAZIONALE DI IDRAULICA URBANA Sorreno 28-3 seembre 25 La presenza o l assenza del by-pass in grado di inerceare la poraa da mone una vola che la vasca sia riempia compora un uleriore disinzione delle vasche in vasche di caura e vasche di ransio. Nelle vasche di caura, raggiuno il oale riempimeno, la poraa in ingresso viene scaricaa nel riceore, ramie il by-pass, senza miscelazione con il volume già accumulao in vasca. Nelle vasche di ransio, in caso di oale riempimeno, la poraa viene scaricaa nel riceore ramie uno sfioraore poso all inerno di ali vasche. Perano, si verifica una miscelazione più o meno complea della poraa in arrivo con il volume immagazzinao. 3. MODALITA DI SVUOTAMENTO DELLE VASCHE Lo svuoameno delle vasche, ferma resando la necessià di limiare la poraa a valori compaibili con la capacià massima del sisema di ricezione poso a valle (ree o depuraore), può essere realizzao secondo differeni soluzioni, essenzialmene riconducibili a due principali modalià: svuoameno in coninuo e svuoameno inermiene. 3.1 SVUOTAMENTO IN CONTINUO Lo svuoameno in coninuo, ipicamene applicao nelle vasche in linea, cosiuisce il sisema più semplice dal puno di visa cosruivo e gesionale, in quano non richiede specifici disposiivi di conrollo, se non una bocca di efflusso in grado di limiare la poraa in uscia al valore massimo ammissibile per il sisema poso a valle (q max ). In empo di pioggia, la poraa di deflusso eccedene q max viene emporaneamene accumulaa in vasca; raggiuno il compleo riempimeno, le porae eccedeni q max vengono scaricae nel riceore. Quando il deflusso orna ad essere inferiore a q max (in fase di esaurimeno del deflusso meeorico o nel corso di una sua emporanea aenuazione), la vasca si svuoa soo il conrollo della bocca di efflusso: la poraa in uscia dalla vasca, cosiuia dalla somma della poraa in arrivo e della poraa di svuoameno, resa pari a q max. A frone di una noevole semplicià di funzionameno, il sisema di svuoameno in coninuo è quello che compora, a parià di volume della vasca, l accumulo e l invio alla depurazione dei maggiori volumi di pioggia, poiché con il progredire dello svuoameno si rendono disponibili nuovi volumi per l accumulo delle acque in arrivo (per la pare di poraa eccedene q max ), indipendenemene dall isane di empo in cui quese si presenano. La vasca perde la connoazione di manufao ao all accumulo delle sole acque di prima pioggia, per assumere quella di manufao ao all accumulo, nei limii delle disponibilià volumeriche dipendeni dalla soria degli eveni e degli svuoameni precedeni, di ue le porae che eccedono q max. 4

5 C. CIAPONI, S. PAPIRI, S. TODESCHINI Vasche di prima pioggia: analisi di possibili modalià di svuoameno 3.2 SVUOTAMENTO AD INTERMITTENZA Lo svuoameno ad inermienza, applicabile a ui gli schemi impianisici con vasche fuori linea, è più complesso del precedene in quano conempla la definizione dell isane di inizio del processo di svuoameno (ed evenualmene la sua inerruzione emporanea se il deflusso meeorico orna ad essere diverso da zero), nonché il conrollo della poraa q us in uscia dalla vasca in funzione della poraa q ns defluene nel canale derivaore dello scaricaore di piena (schemi c), d), e), f)). Tuo ciò richiede una serie di apparai ecnologici di misura e di conrollo cosiuii da misuraori di livello, sisemi logici di conrollo e di comando ed auaori in grado di azionare organi meccanici di manovra. A frone della sua maggior complessià, quesa modalià, può consenire, senza alerare significaivamene l efficacia ambienale della vasca, una sensibile riduzione dei volumi immessi nel sisema di valle, con consegueni minori cosi gesionali dell impiano di depurazione. La definizione dell isane di inizio del processo di svuoameno è sreamene connessa alla definizione di un crierio che sabilisca quando due eveni meeorici debbano essere considerai disini agli effei della necessià di inerceazione delle acque di prima pioggia. Se l inervallo di empo secco che separa un eveno meeorico dal precedene è abbasanza breve, è ragionevole rienere che la qualià delle acque di deflusso meeorico associae al secondo eveno non sia ale da richiederne l accumulo in vasca e l invio al raameno. L inervallo di empo di assenza di precipiazione (o di assenza di deflusso in ree), superao il quale un nuovo eveno meeorico è considerao disino dal precedene, richiedendo conseguenemene l inerceazione delle sue acque di prima pioggia, rappresena quindi un paramero molo imporane ai fini della gesione delle vasche di prima pioggia. Al crescere di diminuisce, ovviamene, il numero di eveni per i quali si inerceano le acque di prima pioggia, con un conseguene maggiore impao sul riceore; viceversa, a valori bassi di corrisponde una maggiore proezione ambienale del riceore, ma anche maggiori oneri gesionali per la depurazione. Si raa quindi, araverso apposie analisi che possono avvalersi delle ormai consuee simulazioni in coninuo, di quanificare, su base probabilisica, gli effei in ermini di impao sul riceore e sul depuraore del valore assuno. L inerruzione emporanea del processo di svuoameno, quando il deflusso meeorico orna ad essere diverso da zero, è molo opporuna negli schemi c) ed e) di figura 1 per eviare che le acque soccae in vasca si miscelino con le acque meeoriche drenae a valle e vengano scaricae mediane manufai di sfioro posi lungo la ree uniaria di valle; può essere necessaria negli schemi d) ed f) per eviare che la poraa q UB superi il valore ammissibile per il sisema di valle. 5

6 ACQUA E CITTÀ - I CONVEGNO NAZIONALE DI IDRAULICA URBANA Sorreno 28-3 seembre SIMULAZIONE QUASI CONTINUA DI TRE MODALITA DI SVUOTAMENTO Nel seguio sono presenai i risulai di alcune simulazioni relaive a differeni modalià di svuoameno di una vasca di prima pioggia inseria in una fognaura di ipo pluviale, condoe con riferimeno ai dai pluviomerici regisrai nel 2 nel bacino sperimenale di Cascina Scala (PV), adoando, per la ricosruzione degli idrogrammi e dei relaivi polluogrammi, un modello conceuale di ipo globale, basao sullo schema dell invaso lineare (Ciaponi e al., 22). Gli eveni pluviomerici sono sai selezionai sulla base di un Iner Even Time (IET) di un ora, scarando gli eveni con alezza di pioggia 1,2 mm; gli ieogrammi sono sai ricosruii con discreizzazione pari a un minuo, a parire dai basculameni (alezza di pioggia,2 mm) regisrai al pluviografo. Sono sai selezionai 86 eveni, aveni le segueni caraerisiche: alezza di precipiazione variabile ra 1,4 mm e 67,4 mm; duraa di precipiazione variabile ra 5 e 1721 minui; inensià media di precipiazione variabile ra,3 mm/h e 71,1 mm/h. La cosane del modello dell invaso lineare è saa assuna pari a 2 minui e il coefficiene di afflusso è sao assuno pari a 1. La simulazione ha riguardao le due segueni ipologie di vasca: - vasca di ransio (con svuoameno coninuo); - vasca di caura alimenaa mediane by-pass e senza scaricaore di piena (con svuoameno inermiene). Per lo svuoameno inermiene sono sai analizzai sia il caso in cui lo svuoameno, una vola aivao, prosegue fino al compleo esaurimeno del volume accumulao, sia il caso in cui lo svuoameno si inerrompe emporaneamene se il deflusso meeorico da mone orna ad essere diverso da zero. In ogni caso, una vola aivao lo svuoameno, la vasca resa disconnessa dalla ree di drenaggio fino a quando lo svuoameno non è sao compleao. Le figure 2 e 3 illusrano i funzionameni delle vasche oggeo di simulazione. In paricolare, la figura 2 mosra l andameno nel empo della poraa enrane (q AB ) e uscene (q UB ) nel caso della vasca di ransio (di volume W v ) con svuoameno in coninuo, menre la figura 3 pone a confrono le due modalià di svuoameno ad inermienza nella vasca di caura. La prima modalià di svuoameno ad inermienza prevede che quando si annulla l afflusso meeorico da mone (q AB =), si aivi un imer che, dopo un empo prefissao ( aesa ) in assenza di afflusso, dà il consenso allo svuoameno della vasca. Qualora durane il empo di aesa si verifichi un eveno meeorico, il imer si azzera e la vasca, se non è piena, accoglie sino a compleo riempimeno la poraa in arrivo. Il imer si riaiva quando q AB orna ad essere pari a zero. Una vola iniziao, lo svuoameno prosegue anche qualora inervenga un nuovo eveno meeorico e si complea in un empo sv dipendene dal volume da svuoare e dalla poraa di svuoameno ( sv = sv-max quando la vasca è compleamene piena). La vasca sarà comunque vuoa enro un empo 6

7 C. CIAPONI, S. PAPIRI, S. TODESCHINI Vasche di prima pioggia: analisi di possibili modalià di svuoameno massimo o ( o = aesa + sv-max ) a parire dall ulima aivazione del imer. 1 Una vola vuoa, la vasca è prona ad accogliere il deflusso proveniene dalla ree di mone. La seconda modalià di svuoameno ad inermienza è del uo analoga alla prima, salvo che, se durane lo svuoameno la poraa proveniene da mone divena diversa da zero, pur manenendo la vasca disconnessa dal sisema a mone finché non è vuoa, lo svuoameno viene inerroo. In definiiva, le grandezze che caraerizzano la modalià di svuoameno sono: - o : inervallo di empo, misurao a parire dall ulimo annullameno della poraa di mone, enro il quale la vasca si svuoa e superao il quale un nuovo eveno meeorico è considerao disino dal precedene, richiedendo conseguenemene l inerceazione delle sue acque di prima pioggia; - sv-max : duraa di svuoameno della vasca se il suo riempimeno è oale ( sv-max = Wv / q US ); - aesa : duraa di aesa, in assenza di afflusso meeorico da mone, prima di iniziare lo svuoameno, funzione di o e di sv-max, ( aesa = o - sv-max ). Le simulazioni sono sae effeuae adoando, per i parameri in gioco, i segueni valori: - o : 24, 48 e 96 ore; - volume della vasca W V = m 3 /ha imp ; - poraa di svuoameno q US =,5-1, - 1,5-2, l/(s ha imp ). W < W < Figura 2 - Funzionameno di una vasca in linea con svuoameno in coninuo in una ree pluviale 1 Il empo o è l inervallo di empo di assenza di precipiazione (o di deflusso meeorico in ree) superao il quale un nuovo eveno meeorico è considerao disino dal precedene, richiedendo conseguenemene l inerceazione delle sue acque di prima pioggia (vedi paragrafo 3.2). 7

8 ACQUA E CITTÀ - I CONVEGNO NAZIONALE DI IDRAULICA URBANA Sorreno 28-3 seembre 25 W < - W o o W < W < W < W < o o o o W < W < W < W < o Figura 3 - Vasca di caura in una ree pluviale. Confrono ra le due modalià di svuoameno inermiene simulae o 5. RISULTATI DELLE SIMULAZIONI 5.1 RISULTATI DELLE SIMULAZIONI CON SVUOTAMENTO IN CONTINUO La figura 4 mosra le percenuali di volume e di massa annui inerceai al variare del volume specifico della vasca e della poraa specifica di svuoameno. A parià di volume specifico della vasca, le percenuali di volume specifico annuo inerceao variano in maniera apprezzabile in funzione della poraa specifica di svuoameno. La percenuale di massa specifica annua inerceaa che, per piccoli volumi specifici di vasca (25 m 3 /ha imp ), cresce in maniera significaiva 8

9 C. CIAPONI, S. PAPIRI, S. TODESCHINI Vasche di prima pioggia: analisi di possibili modalià di svuoameno all aumenare della poraa di svuoameno, assume valori superiore all 8% per qualsiasi poraa specifica di svuoameno quando il volume della vasca è almeno di 5 m 3 /ha imp e, al crescere del volume specifico della vasca, diminuisce la sua dipendenza dalla poraa di svuoameno. 5.2 RISULTATI DELLE SIMULAZIONI CON SVUOTAMENTO INTERMITTENTE SENZA INTERRUZIONE La figura 5 presena le percenuali di volume e di massa annui inerceai al variare del volume specifico della vasca e della poraa specifica di svuoameno per o = 24, 48 e 96 ore. I grafici mosrano che, al variare del volume specifico della vasca, la percenuale di volume inerceao segue una legge di crescia quasi lineare, menre la percenuale di massa inerceaa presena incremeni sempre meno consiseni. Tali andameni sono quasi indipendeni dalla poraa di svuoameno. All aumenare di o i volumi e le masse specifici annui inerceai diminuiscono in maniera significaiva. 5.3 RISULTATI DELLE SIMULAZIONI CON SVUOTAMENTO INTERMITTENTE CON INTERRUZIONE La figura 6 mosra le percenuali di volume e di massa annui inerceai al variare del volume specifico della vasca e della poraa specifica di svuoameno per o = 24, 48 e 96 ore. I grafici mosrano che le percenuali di volume e di massa specifici annui inerceai sono quasi indipendeni dalla poraa di svuoameno per volumi specifici della vasca di 25-5 m 3 /ha imp, menre crescono leggermene all aumenare della poraa di svuoameno per volumi superiori. Anche in queso caso, all aumenare di o le percenuali di volume e di massa annui inerceai diminuiscono in maniera consisene. Per o = 96 ore la percenuale di massa inerceaa non supera il 6% neppure per valori molo elevai del volume specifico della vasca. Vol. inerceao [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Volume specifico della vasca [m 3 /haimp] Massa inerceaa [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Figura 4 - Svuoameno in coninuo. Percenuale (sui oali dilavai) del volume e della massa annui inerceai al variare del volume specifico della vasca e della poraa specifica di svuoameno 9

10 ACQUA E CITTÀ - I CONVEGNO NAZIONALE DI IDRAULICA URBANA Sorreno 28-3 seembre 25 a) Vol. inerceao [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Massa inerceaa [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Volume specifico della vasca [m 3 /haimp] b) Vol. inerceao [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Massa inerceaa [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) c) Vol. inerceao [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Massa inerceaa [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Figura 5 - Svuoameno inermiene senza inerruzione. Percenuale (sui oali dilavai) del volume e della massa annui inerceai al variare del volume specifico della vasca e della poraa specifica di svuoameno: a) per o =24 ore, b) per o =48 ore, c) per o =96 ore 1

11 C. CIAPONI, S. PAPIRI, S. TODESCHINI Vasche di prima pioggia: analisi di possibili modalià di svuoameno a) Vol. inerceao [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Volume specifico della vasca [m 3 /haimp] Massa inerceaa [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) b) Vol. inerceao [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Massa inerceaa [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) c) Vol. inerceao [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Massa inerceaa [%] ,5 l/(s haimp) 1 l/(s haimp) Volume specifico della vasca [m 3 /haimp] Figura 6 - Svuoameno inermiene con inerruzione. Percenuale (sui oali dilavai) del volume e della massa annui inerceai al variare del volume specifico della vasca e della poraa specifica di svuoameno: a) per o =24 ore, b) per o =48 ore, c) per o =96 ore 6. CONFRONTO TRA LE TRE MODALITA DI SVUOTAMENTO SIMULATE La figura 7 mosra, a iolo di esempio, l andameno delle percenuali di volume e di massa annui inerceai al variare del volume specifico della vasca e della modalià di svuoameno per una poraa specifica di svuoameno di 1 l/(s ha imp ). Dai grafici emerge chiaramene che, a parià di volume specifico della vasca, lo svuoameno in coninuo invia verso valle una frazione più consisene di volumi e di masse inquinani rispeo ai 11

12 ACQUA E CITTÀ - I CONVEGNO NAZIONALE DI IDRAULICA URBANA Sorreno 28-3 seembre 25 due svuoameni ad inermienza. Ad esempio, una vasca di 25 m 3 /ha imp convoglia verso la depurazione il 33% del volume di acque meeoriche di dilavameno e il 69% della massa dilavaa se lo svuoameno avviene in coninuo, menre, se lo svuoameno è inermiene con inerruzione, inercea l 11% del volume e il 49% della massa per o =24 ore, l 8% dei volumi e il 39% della massa per o =48 ore, il 6% dei volumi e il 32% della massa per o =96 ore. A parià di o, le curve dei volumi inerceai sono prossime per le due modalià di svuoameno inermiene e crescono in maniera poco meno che lineare con il volume specifico della vasca. Anche le curve delle masse inerceae sono prossime per le due modalià di svuoameno ad inermienza, ma crescono in maniera molo meno che lineare con il volume specifico della vasca. Le simulazioni effeuae mosrano che il 7% della massa inquinane annua può essere inerceao mediane una vasca di 25 m 3 /ha imp se lo svuoameno è coninuo, mediane una vasca di 5 m 3 /ha imp se lo svuoameno è inermiene con o = 24 ore, mediane una vasca di 75 m 3 /ha imp se lo svuoameno è inermiene con o = 48 ore; se invece lo svuoameno è inermiene con o = 96 ore, queso obieivo non può essere conseguio neppure uilizzando una vasca con volume specifico di m 3 /ha imp. E anche imporane osservare che alla sessa percenuale di rimozione della massa inquinane (nell esempio il 7%) conseguibile con le diverse modalià di svuoameno, corrispondono percenuali di riduzione dei volumi scaricai sensibilmene diverse; in paricolare, lo svuoameno in coninuo compora una riduzione dei volumi allo scarico (e quindi un aumeno dei volumi inviai alla depurazione) più che doppia rispeo a quella connessa allo svuoameno inermiene con o = 24 ore. Vol. specifico annuo inerceao [%] Svuo. in coninuo Svuo. inermiene senza inerr. 24 h Svuo. inermiene senza inerr. 48 h Svuo. inermiene senza inerr. 96 h Svuo. inermiene con inerr. 24 h Svuo. inermiene con inerr. 48 h Svuo. inermiene con inerr. 96 h Massa specifica annua inerceaa [%] Svuo. in coninuo Svuo. inermiene senza inerr. 24 h Svuo. inermiene senza inerr. 48 h Svuo. inermiene senza inerr. 96 h Svuo. inermiene con inerr. 24 h Svuo. inermiene con inerr. 48 h Svuo. inermiene con inerr. 96 h Figura 7 - Volume e massa specifici annui inerceai rispeo a quelli dilavai [%] al variare del volume specifico della vasca e della modalià di svuoameno: q US = 1 l/(s ha imp ) 12

13 C. CIAPONI, S. PAPIRI, S. TODESCHINI Vasche di prima pioggia: analisi di possibili modalià di svuoameno 7. CONCLUSIONI Anche in Ialia, da ormai alcuni anni, è sao proposo l impiego delle vasche di prima pioggia quale inerveno sruurale ao al conrollo della qualià degli scarichi fognari in empo di pioggia. L aivià di ricerca, sviluppaa da alcuni auori con paricolare riferimeno alla siuazione pluviografica ialiana, consene oggi di rarre alcune conclusioni che possono uilmene informare la progeazione dei sisemi fognari e dei loro manufai di conrollo degli scarichi nei riceori. Non ancora sufficienemene indagai risulano, invece, gli aspei relaivi alla gesione delle vasche di prima pioggia, con riferimeno in paricolare alle modalià del loro svuoameno. Le simulazioni descrie in quesa memoria hanno preso in considerazione re differeni modalià di svuoameno e hanno evidenziao come la scela fra quese condiziona in modo rilevane l efficacia della vasca e gli aspei economici connessi con il risanameno ambienale. Nel caso esaminao (vasca inseria in un sisema fognario separao pluviomeria relaiva alla zona di Pavia bacino caraerizzao da una cosane di invaso di 2 minui), le simulazioni effeuae mosrano che, a parià di beneficio ambienale (in ermini di riduzione di massa inquinane scaricaa nel riceore), una vasca in linea con svuoameno in coninuo convoglia alla depurazione un volume di acque meeoriche di dilavameno alquano maggiore di quello convogliao da una vasca fuori linea con svuoameno inermiene e quindi compora maggiori oneri gesionali dell impiano di raameno. D alra pare, lo svuoameno in coninuo consene di conseguire lo sesso beneficio ambienale dello svuoameno ad inermienza con un volume specifico della vasca molo più conenuo e quindi con oneri di invesimeno alquano minori. Per i sisemi con svuoameno inermiene, la poraa di svuoameno non condiziona in modo significaivo l efficacia della vasca, che invece risene in modo rilevane del valore dell inervallo di empo ( o ) di assenza di precipiazione (o di deflusso meeorico in ree) superao il quale un nuovo eveno meeorico è considerao disino dal precedene, richiedendo conseguenemene l inerceazione delle sue acque di prima pioggia. I risulai delle simulazioni evidenziano, come ci si poeva aspeare, che, all aumenare del valore di queso inervallo di empo, il raggiungimeno di deerminai obieivi ambienali richiede valori alquano maggiori del volume specifico della vasca. I risulai oenui mosrano, in paricolare, che non è opporuno aumenare il valore di o olre le 48 ore, poiché non sarebbe possibile conseguire consiseni rendimeni sulle masse inerceae neppure con vasche di volume specifico molo elevao; peralro, il beneficio conseguibile in ermini di minor volume raao è modeso in ermini assolui. I risulai delle simulazioni mosrano inolre che l inerruzione dello svuoameno, qualora inervenga un eveno meeorico, non alera sensibilmene l efficacia della vasca rispeo alla siuazione di svuoameno senza inerruzione. Infine, va soolineao che ue le considerazioni relaive all efficacia delle vasche al variare delle loro dimensioni e delle modalià del loro svuoameno hanno validià solo nei casi in cui la poraa si svuoameno della vasca, in aggiuna evenualmene a quella derivaa dallo scaricaore di piena, venga conferia direamene all impiano di depurazione o ad una fognaura nera collegaa 13

14 ACQUA E CITTÀ - I CONVEGNO NAZIONALE DI IDRAULICA URBANA Sorreno 28-3 seembre 25 all impiano sesso. Negli alri casi in cui, invece, le acque meeoriche inerceae dal sisema scaricaore-vasca vengano inviae alla depurazione araverso un sisema fognario uniario che ne consene la miscelazione con alre porae meeoriche conflueni in fognaura a valle della vasca e il conseguene possibile scarico nel riceore, l efficacia della vasca può essere quanificaa solo con una valuazione globale che prenda in esame il funzionameno dell inero sisema fognario. 8 RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI Arina S., Maglionico M., Dimensionameno di vasche di prima pioggia secondo crieri di sream sandard, Ai della II Conf. Nazionale sul Drenaggio Urbano, 1-12 maggio 2, Palermo (Ialia), La Loggia G (a cura di), pp , CSDU, Milano, 21. Barco O.J., Ciaponi C., Papiri S., Inquinameno delle acque meeoriche di dilavameno. Il caso del bacino urbano residenziale di Cascina Scala (Pavia), Ai del XXIX Conv. di Idr. e Cosr. Idr., 7-1 seembre 24, Treno (Ialia), pp , Ed. Bios sas, Cosenza, 24. Bornaici L., Ciaponi C., Papiri S., Sul conrollo degli scarichi fognari nei corpi idrici riceori in empo di pioggia auao mediane scaricaori di piena e vasche di prima pioggia, Ai del XXIX Conv. di Idr. e Cosr. Idr., 7-1 seembre 24, Treno (Ialia), pp , Ed. Bios sas, Cosenza, 24. Ciaponi C., Mui M., Papiri S., A concepual model for he esimaion of loadographs in sewer neworks during meeorological evens, New Trends in Waer and Environmenal Engineering for Safey and Life: Eco-compaible Soluions for Aquaic Environmens, 2 nd In. Conf., June 22, Capri (Ialy), Becciu G. e al., cd, CSDU, Milano, 22. Mignosa P., Paolei A., Paasoni G., Carichi efflueni dagli scaricaori di piena di fognaure uniarie, Idroecnica, n. 3, pp , Oliveri E., Viviani G., La Loggia G, Comporameno ed efficienza delle vasche di pioggia, Ai della II Conferenza Nazionale sul Drenaggio Urbano, 1-12 maggio 2, Palermo (Ialia), La Loggia (a cura di), pp , CSDU, Milano, 21. Paolei A., Papiri S., Sisemi fognari uniari e separai: aspei funzionali e ambienali, Ai della Giornaa di Sudio La Separazione delle Acque nelle Rei Fognarie Urbane,25 giugno 23, Roma (Ialia), in corso di pubblicazione. Paolei A., Sanfilippo U., Srucural and non-srucural measures o reduce polluans discharged in receiving waer bodies, Susainable Techniques and Sraegies in Urban Waer Managemen, 5 h In. Conf., Novaech 6-1 june 24, Lyon (France), pp (I), Ed. GRAIE, Villeurbanne Cedex, 24. RINGRAZIAMENTI Si ringrazia l Ing. Cone Giuseppe per il conribuo fornio alla ricerca con la sua esi di laurea. 14