RELAZIONE TECNICO-SPECIALISTICA

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1 COMUNE DI ROSIGNANO MARITTIMO Provincia di Livorno SETTORE INTERVENTI SUL TERRITORIO E QUALITA URBANA U.O. PROGETTAZIONE e DIREZIONE LAVORI Oggetto: RIQUALIFICAZIONE AMBIENTALE AREA ARTIGIANALE LE MORELLINE a ROSIGNANO SOLVAY I-II LOTTO PROGETTO ESECUTIVO RELAZIONE TECNICO-SPECIALISTICA PER LA NUOVA RETE PLUVIALE A SERVIZIO DELL AREA DELLE MORELLINE Rosignano Marittimo, 19 Ottobre 2011 Il Tecnico Ing. S. Talamucci

2 INDICE I INTRODUZIONE... 3 II INQUADRAMENTO DELLO STATO ATTUALE... 3 III DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI... 6 IV MODELLO DI CALCOLO... 8 V CALCOLO DELLA PORTATA CRITICA... 9 IV.1 Curva di possibilità pluviometrica... 9 IV.2 Tempi di corrivazione... 9 IV.3 Coefficiente di afflusso IV.4 Determinazione della portata critica VI VERIFICA CONDOTTE VII OSSERVAZIONI VIII DIMENSIONAMENTO DELLE SEZIONI DEI CANALI

3 I INTRODUZIONE La presente relazione è relativa al dimensionamento e alla verifica della nuova rete pluviale a servizio di parte dell area industriale denominata Le Morelline. La Figura 1 riporta l indicazione dell area interessata dalla realizzazione della nuova fognatura bianca. Figura 1 L area interessata dall intervento L area oggetto d intervento è stata più volte soggetta a fenomeni di allagamento che si sono verificati in diversi periodo dell anno, causando diversi danni alle attività industriali-artigianali ivi ubicate. Dallo studio dello stato attuale del sistema fognario attualmente in servizio, condotto a supporto della progettazione di cui alla presente relazione e che sarà illustrato nel seguito, si evince che l entità dei fenomeni registrati si deve solo in parte all intensità delle precipitazioni atmosferiche. Ciò che causa diversi danni è la condizione in cui versa l attuale rete pluviale che, oltre a risultare pesantemente sottodimensionata, presenta uno sviluppo spesso irrazionale con frequenti e diffuse criticità, delle quali le più evidenti saranno dettagliate nel proseguo della presente relazione. II INQUADRAMENTO DELLO STATO ATTUALE Una criticità del sistema esistente si registra periodicamente in corrispondenza dell attività produttiva denominata Polymer, situata su Via Rossa, al numero civico 36 (Figura 2). Dietro il capannone dell attività è presente un tratto di fosso a cielo aperto il cui sviluppo è stato interrotto, nel tempo, dalla costruzione di un parcheggio e di alcuni capannoni. In condizioni normali, 3

4 l acqua proveniente dal fosso (percorso blu, Figura 2), transita attraverso la proprietà privata (tratto verde), e scarica a cielo aperto sulla strada. In condizioni di abbondanti piogge, le acque non riescono a defluire all interno del tratto di colore verde e provocano l allagamento del capannone; inoltre il suddetto tratto presenta un brusco cambio di sezione (da 800m a 315mm), che peggiora ulteriormente le condizioni di deflusso delle acque. Figura 2 Sistema di smaltimento attuale in corrispondenza della Polymer Un altra criticità riscontrata è legata alla condizione di sbocco delle acque in corrispondenza della sezione finale, ubicata su via delle Pescine: come si evince dalla Figura 3 le acque drenate dal collettore a servizio della strada vanno a sfociare in un canale presente a lato della suddetta via, percorrendo un tracciato irrazionale che presenta, tra l altro, una curva a stretto raggio e una pendenza longitudinale vicina al 7%. Tale situazione favorisce il verificarsi di abbondanti allagamenti in condizioni di forti piogge. Un analoga situazione si registra, sempre su Via delle Pescine, in corrispondenza della palestra Ego (Figura 3): qui le acque che provengono da via G.Rossa, vengono raccolte dal pozzetto testa di fogna del collettore ubicato su via delle Pescine. 4

5 Figura 3 Tratto finale del sistema di smaltimento esistente L acqua raccolta dal collettore su Via Rossa lungo lo sviluppo della stessa, subisce un accelerazione nell ultimo tratto, dove la pendenza longitudinale della strada è pari a circa il 7%. Giunta in corrispondenza della testa fogna su via delle Pescine, viene costretta a seguire una curva a 90 per imboccare il collettore di Via delle Pescine e qui, spesso, fuoriesce, causando allagamenti e danni agli edifici esistenti. Oltre alla criticità puntuali descritte in precedenza, sono state individuate altre problematiche di carattere generale che contribuiscono a rendere inefficiente la rete attualmente in esercizio e sono, nella fattispecie: 1. Insufficiente pendenza trasversale delle sezioni stradali: le sezioni stradali non presentano valori di pendenza trasversale sufficienti a consentire una corretta captazione delle acque da parte delle griglie a raso esistenti; 2. Mancanza di invaso in corrispondenza del piano di captazione delle griglie: il piano di captazione delle griglie è alla stessa quota del piano viabile e ciò non favorisce l ingresso dell acqua piovana all interno della caditoia, specie nei tratti a pendenza longitudinale elevata; 3. Presenza di ostruzioni e di intasamenti diffusi: in sede di ispezione delle condotte si sono riscontrati frequenti fenomeni d intasamento delle condotte e delle caditoie a raso; 4. Mancanza di collegamento tra le rete di drenaggio interne ai piazzali e la rete fognaria pubblica: le acque provenienti dai piazzali, nella maggior parte dei casi, s immettono direttamente in strada in quanto non esistono tratti di collegamento che le convoglino direttamente alla fognatura pubblica. 5

6 III DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI Al fine di eliminare le criticità descritte al paragrafo precedente, il progetto prevede l esecuzione dei seguenti interventi principali: 1. Sistemazione del tratto di fognatura interno alla Polymer ; 2. Realizzazione di un nuovo collettore su via Guido Rossa; 3. Realizzazione di un nuovo collettore su via degli Artigiani; 4. Alleggerimento delle portate affluenti al collettore in esercizio su via delle Pescine. Sistemazione del tratto di fognatura interno alla Polymer. Si è cercata una soluzione che permettesse di sanare la situazione esistente all interno dell attività Polymer, consentendo l allontanamento delle acque e allo stesso tempo la dismissione del tratto di fognatura pubblica in proprietà privata : tuttavia, non è possibile ottenere quest ultimo obiettivo a causa della situazione altimetrica dell area che non consente la deviazione delle acque su via Mattei e quindi su via del Mondiglio, se non mediante l adozione di un sistema di sollevamento. Pertanto, l intervento che si andrà ad eseguire (Figura 4) prevede: la ricavatura della sezione del fosso esistente e il successivo rivestimento in cls delle pareti, la realizzazione di una vasca di calma al confine con la proprietà privata e la realizzazione di un tratto di fognatura in proprietà privata che sostituisca quella in essere e che sia collegata direttamente al testa fogna del nuovo collettore su via Guido Rossa di cui al punto successivo. Figura 4 Schema dell intervento in prossimità della Polymer Realizzazione di un nuovo collettore su via Guido Rossa. Si provvederà a realizzare un nuovo collettore fognario lungo via Guido Rossa che andrà a sostituire quello attualmente in uso che risulta fortemente sottodimensionato per le esigenze dell area. Le tavole grafiche allegate forniscono in maniera dettagliata tutte le informazioni 6

7 tecniche di questa parte d intervento. Nel proseguo della relazione, verranno illustrate invece le procedure di calcolo e verifica delle sezioni adottate. Figura 5 Particolare plano-altimetrico del nuovo collettore su via Guido Rossa In questa sede, si sottolinea solamente che, come evidenziato in Figura 5, l intervento prevede sia l eliminazione della curva attualmente percorsa dall acqua prima di raggiungere la zona di sbocco, sia la correzione della pendenza longitudinale attraverso l adozione di una serie di salti. Inoltre, l apposizione di un tratto di griglia in direzione trasversale, poco prima dell isola triangolare dell intersezione a rotatoria, garantisce la captazione delle portate eventualmente non raccolte dalle griglie puntuali a causa delle eccessive velocità assunte. Realizzazione di un nuovo collettore su via degli Artigiani. Su via degli Artigiani verrà realizzato un nuovo collettore, in vista della futura edificazione delle aree limitrofe a quelle di proprietà comunale. Alleggerimento delle portate affluenti al collettore in esercizio su via delle Pescine Il tratto di fognatura esistente su via delle Pescine verrà alleggerito della portata proveniente da via Guido Rossa, mediante la realizzazione di un collegamento diretto tra il collettore esistente e il fosso parallelo a vie delle Pescine. L intervento prevede il rivestimento di un tratto di tale fosso, al fine di aumentarne la porta defluente. La Figura 6 riporta uno schema dell intervento. 7

8 Figura 6 Tratto di canale parallelo a via delle Pescine IV MODELLO DI CALCOLO Nel proseguo, verrà illustrato il procedimento adottato per il dimensionamento della rete pluviale. Il calcolo della portata critica, di cui al paragrafo successivo, è stato effettuato utilizzando la formula razionale, che mette in relazione la portata di piena critica per il collettore fognario d interesse con l intensità di pioggia che l ha generata e con altri parametri, quali la superficie del bacino e il coefficiente di afflusso. Nell eccezione più generale, la formula assume la seguente espressione: I diversi metodi di calcolo della portata di progetto si differenziano per l espressione del coefficiente di laminazione e, dipendente dal modello di trasformazione afflussi-deflussi scelto. Nella presente relazione è stato utilizzato il modello di trasformazione afflussi-deflussi detto cinematico o della corrivazione che schematizza il bacino come un insieme di canali lineari caratterizzati da tempi di percorrenza invarianti. Il modello, che esclude qualunque fenomeno d invaso, si basa sulle seguenti ipotesi: 8

9 - la formazione della piena è dovuta solo al trasferimento di volumi d acqua all interno del bacino; - ogni goccia che cade sulla superficie del bacino segue un percorso invariabile nel tempo che dipende solo dal punto in cui essa è caduta; - la velocità con cui ciascuna goccia si muove sulla superficie non è influenzata dalla presenza della altre gocce; - la portata nella sezione terminale della generica condotta, in un determinato istante, è data dalla somma delle portate elementari che provengono dalle diverse parti del bacino in quel determinato istante. V CALCOLO DELLA PORTATA CRITICA IV.1 Curva di possibilità pluviometrica Ai fini della determinazione dell intensità di pioggia è stata utilizzata la curva segnalatrice di possibilità pluviometrica estratta dalla pubblicazione : Linee segnalatrici di probabilità pluviometrica. Analisi delle precipitazioni intense delle stazioni del compartimento di Pisa", edita dall Ufficio Idrografico e Mareografico di Pisa. I dati sono aggiornati all anno La curva presenta l espressione di seguito riportata: Il tempo di ritorno della precipitazione è stato assunto pari a 10 anni, che corrisponde alla ricorrenza media accettata in letteratura per l insufficienza di una rete fognaria. Il procedimento per il calcolo dei tempi di corrivazione sarà illustrato nel paragrafo seguente. IV.2 Tempi di corrivazione Il tempo di corrivazione è definito come il tempo necessario affinchè una particella d acqua raggiunga la sezione di chiusura in corrispondenza della quale si vuole calcolare la portata critica, partendo dal punto idraulicamente più lontano del bacino. Esso è stato calcolato, per ogni collettore, come somma di due contributi, ovvero: del tempo d ingresso in rete (Te) assunto pari a 5 min per ogni condotta e del maggiore dei tempi di percorrenza nella rete per raggiungere la sezione finale del collettore che si sta dimensionando (Tr), diviso per 1,5. In base alla metodologia di calcolo adottata, il tempo di corrivazione 9

10 coincide con la durata critica dell evento meteorico, valore per il quale vengono calcolate l intensità di pioggia e la relativa portata critica. IV.3 Coefficiente di afflusso Trattandosi di aree occupate quasi esclusivamente da piazzali e capannoni ad uso commerciale o industriale, i coefficienti di afflusso relativi a ciascun collettore sono stati assunti vicini all unità. Gli scostamenti tra i valori adottati, nascono dalla presenza di aree verdi la cui estensione è stata valutata durante i sopralluoghi effettuati. IV.4 Determinazione della portata critica La portata critica è stata calcolata per ogni collettore impiegando la formula razionale, la cui espressione è stata già esplicitata, con il metodo della corrivazione. I risultati del calcolo sono riportati nella seguente Figura 7: Figura 7 Determinazione delle portate critiche relative ad ogni collettore Il significato dei simboli riportati nella prima riga della tabella è di seguito specificato: S (ha): superficie di competenza del singolo collettore, misurata in ettari. D (m) : diametro di tentativo della sezione del singolo collettore; L (m): lunghezza del collettore; K (m^(1/3)/s) : coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler ; I (m/m) : pendenza di fondo del collettore; Ridr (m) : raggio idraulico della sezione adottata; Vr (m/s), Tr (s) : rispettivamente, velocità e tempo di percorrenza dell acqua nel collettore per sezione piena; Te (s), Tc (s): rispettivamente, tempo d ingresso in rete e tempo di corrivazione calcolati per il singolo collettore; f : coefficiente di afflusso; J (mm/h): intensità di pioggia calcolata per il valore del tempo di corrivazione; Qc (l/s): valore della portata critica di competenza del singolo collettore; Qctot (l/s): valore della portata di competenza del singolo collettore, sommato alle portate dei tratti di collettore che stanno a monte. 10

11 VI VERIFICA CONDOTTE Nel presente paragrafo verrà illustrata la procedura adottata per la verifica del dimensionamento di tentativo già eseguito al paragrafo precedente. In pratica, si andrà a verificare che le singole condotte, col diametro assegnato, siano in grado di smaltire le portate di competenza con un sufficiente grado di riempimento. La tabella riportata in Figura 8, sintetizza i risultati del suddetto procedimento : Figura 8 Sintesi dei dati di verifica delle condotte Il significato dei simboli riportati nella prima riga della tabella è di seguito specificato: Qctot (l/s): valore della portata di competenza della singola condotta, sommato alle portate dei tratti di condotta che stanno a monte. Tali valori sono identici a quelli riportati nell ultima colonna della tabella di cui alla Figura 7 ; D (m) : diametro della sezione utilizzata nel dimensionamento di tentativo del singolo collettore; h/d (%): grado di riempimento assegnato alla sezione; h (m) : altezza di riempimento della sezione corrispondente al grado di riempimento assegnato; r (m) : raggio della sezione; Pb (m), Ab (m2) : rispettivamente, perimetro bagnato e area bagnata corrispondenti al grado di riempimento assegnato; Vh (m/s): velocità dell acqua all interno del condotto per il grado di riempimento assegnato; Qh (l/s): portata smaltita dalla sezione per il grado di riempimento assegnata; TEST: vengono qui riportati gli esiti delle verifiche eseguite. VII OSSERVAZIONI 1. Il procedimento di verifica delle sezioni dei collettori è stato effettuato assegnando il grado di riempimento voluto e verificando che la sezione adottata fosse in grado di smaltire la portata di competenza con un valore pari o inferiore ad esso. In particolare, per i diametri 11

12 adottati, si è ritenuto accettabile un grado di riempimento massimo pari al 70%. Nei tratti a pendenza longitudinale elevata, tale limite viene di poco superato: tuttavia, si ritiene comunque accettabile, trattandosi di un compromesso tra necessità di mantenere velocità non troppo superiori a quelle massime e necessità di contenere i costi di realizzazione; 2. Sono stati effettuati i test di verifica sia sulle portate che sulle velocità. In particolare, per le portate il test consiste nel verificare che la portata Qh risulti superiore alla portata Qc, con il grado di riempimento adottato. In alcuni casi, specie nei collettori a monte, la sezione adottata risulta sovradimensionata rispetto alle effettive esigenze di smaltimento e ciò al fine di evitare fenomeni di intasamento che possono nascere da scarsa manutenzione della rete; 3. Per le velocità, i test effettuati consistono nel verificare che l acqua percorra il collettore con valori i velocità Vh superiori a 0,50 m/s ed inferiori a 5,00 m/s: ciò al fine di scongiurare fenomeni di deposito di materiale solido all interno del collettore. La verifica sulla velocità massima non risulta soddisfatta nell ultimo tratto del collettore su via Rossa: si accetta, tuttavia, il valore desunto dal calcolo, sia perché di poco superiore al limite massimo, sia perché si tratta del tratto di rete che arriva al punto di recapito finale delle acque (si veda anche il punto 1. del presente paragrafo); 4. Il passo adottato per il posizionamento delle griglie di captazione delle acque è pari a 25,00 m: tale valore nasce dalla necessità di assegnare ad ogni griglia una portata di competenza non superiore a quella associabile ad un area scolante di estensione pari a 400,00 m2; 5. Per il corretto funzionamento della nuova rete pluviale così come dimensionata è necessario che vengano eseguiti i seguenti interventi: ripristino delle pendenze trasversali delle sezioni stradali, creazione di un invaso della profondità di almeno 3 cm tra il piano di captazione delle griglie e il piano viabile, collegamento dei sistemi di drenaggio a servizio dei piazzali alla nuova rete di fognatura pubblica, creazione di una linea d impluvio longitudinale ai margini della carreggiata che rappresenti una via preferenziale per le acque di scolo e, inoltre, utilizzo di griglie concave. Infine, è indispensabile verificare periodicamente la stato di funzionamento dei collettori, provvedendo ad eseguire le operazioni di pulizia necessarie ad eliminare eventuali ostruzioni ed intasamenti. Inoltre, prima dell inizio dei lavori, risulta indispensabile verificare: l effettiva ubicazione dei sottoservizi presenti, non avendo informazioni dettagliate in merito, al momento della redazione della presente relazione. In particolare, i nuovi collettori ubicati su via G. Rossa verranno posizionati al posto delle condotte attualmente in esercizio; 12

13 i profili altimetrici di progetto ed eseguire un accurato tracciamento del percorso dei collettori, individuando i punti critici e le esatte zone di ubicazione di griglie e pozzetti d ispezione. VIII DIMENSIONAMENTO DELLE SEZIONI DEI CANALI Tra gl interventi previsti in progetto vi è anche la posa in opera di elementi prefabbricati in c.a.v. di forma trapezia, per il rivestimento di alcuni tratti dei fossi di guardia ubicati in corrispondenza dell attività Polymer e del fosso parallelo a via delle Pescine. Lo studio della corrente a pelo libero nel canale è stata condotta con le equazioni del moto uniforme e allo scopo di far defluire la massima portata possibile, si è adottata la sezione di minima resistenza, che corrisponde, tra l altro, alla sezione di minimo scavo. Canale parallelo a via delle Pescine (Figura 6): La portata da smaltire in questo caso si assume pari a quella che giunge alla sezione H e quindi pari a Q = 4.954,69 l/s. Di seguito è riportato il procedimento adottato per il dimensionamento della sezione: Figura 9 Sezione di minima resistenza del canale parallelo a via delle Pescine In pratica, adottando una pendenza di fondo e un altezza y, con la formula di Manning si è dedotta la portata smaltita dal canale che risulta sufficiente a far defluire quella in arrivo alla sezione. La Figura 9 riporta le dimensioni della sezione di calcolo del canale: Canale in corrispondenza della Polymer" (Figura 2): 13

14 La portata da smaltire in questo caso si assume pari a quella che giunge alla sezione A e quindi pari a Q = 819,24 l/s. Di seguito è riportato il procedimento adottato per il dimensionamento della sezione: Anche in questo caso, adottando una pendenza di fondo e un altezza di tentativo, con la formula di Manning si è dedotta la portata smaltita dal canale che risulta sufficiente a far defluire la quella in arrivo al tratto intubato (in verde in Figura 2). Figura 10 Sezione di minima resistenza del canale in prossimità della Polymer La Figura 10 riporta le dimensioni della sezione di calcolo del canale. 14