COMUNE DI MONDOLFO. PROGETTO DI LOTTIZZAZIONE DEL SUBCOMPARTO PP1a IN LOCALITA' MAROTTA.

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1 E COMUNE DI MONDOLFO PROGETTO DI LOTTIZZAZIONE DEL SUBCOMPARTO PP1a IN LOCALITA' MAROTTA. PROGETTISTI: Architetti MAZZANTI & VITALI studio associato in via strada di mezzo n Fano /via Respighi n Mondolfo tel./ fax / cell / tin.it P. I MARCHEGIANI MATTIOLI ARCHITETTI ASSOCIATI con studio in Via Pergolesi n.ro Fano (Pesaro e Urbino) tel/fax cellulare tel/fax cellulare info@marchegianimattioli.it Ditte: CECCHINI Imelde ed altri - NIGRA e CEM - DONATI Delia - FEP STATO DI PROGETTO RELAZIONE IDROLOGICA FEBBRAIO 2014

2 1. STUDIO IDROLOGICO Lo studio é finalizzato alla valutazione delle curve di possibilità climatica (leggi di pioggia) e delle portate di progetto di realizzazione di una lottizzazione nel Comune di Mondolfo (PU). Dalla consultazione dei dati reperiti presso l ASSAM Marche, è emerso che la stazione pluviografica di Mondolfo dispone di una serie di dati di precipitazioni massime espresse in mm (litri/mq), di durata da 1 a 24 ore per gli anni dal 1999 al Stazione di Mondolfo - massima precipitazione espressa in mm (litri/mq) Anno 1 ora 3 ore 6 ore 12 ore 24 ore Elaborando questi dati con metodi statistici, quali la legge di Gumbel, permette di ricavare equazioni esponenziali del tipo: dove: h = altezza di pioggia (mm); h = a t n a, n = coefficiente ed esponente dell'equazione esponenziale; t = durata della pioggia (ore); nelle applicazioni la durata della pioggia che viene considerata è quella critica, quella cioè che determina l'evento di progetto, e viene assunta uguale al tempo di corrivazione "t c ", definito come l'arco temporale che impiega una particella d'acqua per arrivare dal punto più lontano del bacino alla sezione di chiusura. 1

3 I risultati ottenuti applicando la legge di Gumbel per la stazione di Mondolfo sono stati riportati nell elaborato A allegato alla presente, dove è stata anche calcolata la curva di possibilità climatica allegata per un tempo di ritorno T r di 25 anni; valore questo del tutto accettabile per la durata di vita di una condotta fognante. Relativamente al tempo di ritorno "T r ", questo definisce l'arco temporale, in anni, entro il quale si prevede statisticamente il superamento dell'altezza di pioggia critica considerata, dato che il rapporto "1/T r " rappresenta la probabilità che in un anno qualsiasi si verifichi una precipitazione maggiore di quella considerata, indipendentemente dal fatto che l'evento di superamento si sia manifestato nell'anno precedente o in anni più o meno recenti. Con riferimento ad un tempo di ritorno T r = 25 anni ed alle elaborazioni statistiche eseguite sulle piogge per tempi da 1 a 24 ore minuti, per la legge di pioggia, nel dimensionamento delle condotte, verrà utilizzata la relazione: h= t c Per quanto riguarda il sistema di raccolta e convogliamento delle acque meteoriche, questo sarà costituito da tubazioni che sono in grado di smaltire le acque, anche in eventi particolarmente intensi, con flusso a pelo libero. Per il calcolo della portata delle acque di pioggia, particolare riguardo è stato posto nello studio della curva di possibilità pluviometrica, tenendo in considerazione la situazione climatica che si sta verificando in questi ultimi anni, piogge intense in tempi ridotti, che hanno purtroppo provocato anche eventi calamitosi. 2

4 2. DESCRIZIONE DEL CODICE DI CALCOLO Il codice di calcolo si rifà alla modellazione dinamica del processo afflussi-deflussi utilizzato per simulare quantitativamente e qualitativamente il deflusso relativo ad un evento singolo o di lunga durata. Esso simula i vari processi idrologici che producono deflusso superficiale dalle aree urbane. Questi includono: - precipitazioni variabili nel tempo; - evaporazione dell'acqua permanente in superficie; - intercettazione della pioggia ad opera delle zone di accumulo superficiale; - infiltrazione della pioggia nei terreni non saturi; - percolazione di acqua infiltrata in falda; - scambi idrici tra falda e fognatura; - riproduzione della portata superficiale secondo lo schema di serbatoi non lineari. Il codice di calcolo offre diversi strumenti di modellazione idraulica, utilizzabili per trasformare il deflusso meteorico, e gli eventuali reflui in ingresso alla fognatura, in deflusso all'interno della rete. Il programma schematizza un sistema fognario come una serie di flussi d'acqua e materiali attraverso diversi principali compartimenti ambientali. Questi compartimenti e gli oggetti che essi contengono sono i seguenti: - il compartimento Atmosfera, dal quale le precipitazioni cadono e vengono depositate sul compartimento Superficie Terrestre; utilizza Ietogrammi per rappresentare l'input di precipitazione al sistema ; - il compartimento Superficie Terrestre, che viene rappresentato da uno o più oggetti Sottobacino; questo compartimento riceve la precipitazione dall'atmosfera sotto forma di pioggia, invia il flusso sotto forma di infiltrazione al compartimento Acque Sotterranee e, sotto forma di deflusso superficiale e carico inquinante, al compartimento Trasporto; - il compartimento Acque Sotterranee, che riceve l'infiltrazione dalla Superficie Terrestre e trasferisce una parte di questo ingresso al compartimento Trasporto; tale compartimento viene modellato utilizzando l'oggetto Acquifero; - il compartimento Trasporto, che contiene una rete di elementi trasportatori (canali, condotte, pompe e regolatori) e di unità di accumulo/trattamento che trasportano l'acqua sino al punto di sbocco o agli impianti di trattamento; l'acqua in ingresso a tale ambiente può provenire dal deflusso superficiale, dalle correnti sotterranee, dai reflui di scarico, o da Idrogrammi definiti dall'utente; i componenti di tale compartimento sono modellati tramite gli oggetti Nodo, Ramo, Pompa e Scaricatore. Il codice di calcolo è un modello di simulazione di tempo discreto che impiega i principi di 3

5 conservazione di massa, energia e quantità di moto. I processi fisici riprodotti ed analizzati sono: - deflusso superficiale; - infiltrazione; - flusso di acqua freatica; - propagazione dei flussi; - esondazione e raccolta superficiale; 3- CALCOLO DEL DEFLUSSO SUPERFICIALE La variabilità spaziale del processo di deflusso superficiale è ottenuta dividendo l'area in studio in 61 sottobacini. Il sottobacino è l'unità idrologica che descrive le caratteristiche di un bacino imbrifero afferente ad un ramo della rete. Ogni sottobacino viene diviso in sottoaree permeabili ed impermeabili. Le acque di superficie possono infiltrarsi nella zona superiore del terreno delle sottoaree permeabili, ma non di quelle impermeabili. Le sottoaree impermeabili vengono poi divise in due regioni, una contenente zone superficiali di depressione (che costituiscono accumuli superficiali) e l'altra priva di tali zone. Si può consentire il deflusso tra queste due regioni, oppure farle drenare entrambe al nodo di uscita del sottobacino. Per ogni ramo viene identificato il nodo di uscita del deflusso di ogni sottobacino. Ogni superficie dei sottobacini è trattata come un serbatoio non-lineare. La portata in ingresso ad un sottobacino arriva dalle precipitazioni. L'input di precipitazione è definito tramite 1 ietogramma: Ietogramma di calcolo N pattern Input Intervallo di ietogramma 5 Minuti Input precipitazione Intensità di pioggia (mm/h) Esistono diversi flussi in uscita da un sottobacino, dovuti ai processi d'infiltrazione, di 4

6 evaporazione e di deflusso superficiale. La capacità di ogni "serbatoio" è data dal massimo immagazzinamento nelle proprie depressioni, che è l'accumulo massimo fornito dagli avvallamenti superficiali, dagli specchi d'acqua e dall'intercettazione vegetale. Il deflusso superficiale per unità di area (Q) avviene solo quando il livello nel "serbatoio" (d) supera il volume specifico d'invaso (dp), nel qual caso la portata viene stimata sulla base dell'equazione di Manning: Q = W (1/n) (d - dp)5/3 S1/2 (1) dove: - W, larghezza del sottobacino; - n, coefficiente di scabrezza di Manning; - dp, profondità delle zone di depressione che costituiscono accumuli superficiali; - S, pendenza del sottobacino. Per ogni sottobacino si può inoltre scrivere l'equazione di continuità: dv / dt = A ( dd / dt ) = A i* - Q (2) dove: - V = A d, volume d'acqua sul sottobacino; - d, profondità; - t, tempo; - A, superficie del sottobacino; - i* = ( intensità di precipitazione - tasso di evaporazione - tasso di infiltrazione ), eccesso di precipitazione; - Q, deflusso superficiale. Combinando la (1) e la (2) si ottiene un'equazione differenziale non lineare che può 5

7 essere risolta nella variabile profondità. Tale equazione è l'equazione del serbatoio non lineare: dd / dt = i* - [W/A (1/n) (d-dp)5/3 S1/2 ] = i* - f (W, A, n, S) (d-dp)5/3 (3) L'equazione (3) viene risolta ad ogni passo temporale per mezzo di uno schema alle differenze finite (utilizzando il metodo iterativo di Newton-Raphson). Nella tabella seguente è riportato il controllo di continuità del deflusso superficiale per la rete: Volume (m ha) Livello (mm) sul bacino Precipitazione totale Infiltrazione totale Evaporazione totale dai sottobacini Deflusso superficiale Accumulo finale in superficie CALCOLO DELL INFILTRAZIONE Il processo che maggiormente influisce sul deflusso superficiale è il processo di infiltrazione: la pioggia penetra, attraverso i terreni permeabili di un bacino, nella zona insatura del terreno. Si definisce capacità d'infiltrazione la velocità con cui l'acqua viene sottratta dalla superficie del suolo; se l'intensità di pioggia è inferiore alla capacità d'infiltrazione, l'infiltrazione coinciderà con la pioggia stessa; nel caso contrario l'infiltrazione coinciderà con la capacità di infiltrazione e l'eccesso di pioggia rispetto a questa darà luogo al deflusso superficiale. La capacità di infiltrazione dipende: dalla tipologia del terreno, dallo stato dello strato superficiale del terreno e dallo spessore del suolo saturo. L'equazione adottata per il calcolo della capacità d'infiltrazione è quella di Horton. Horton ha sviluppato uno dei primi modelli per l'infiltrazione (1933), partendo dall'osservazione che la capacità di infiltrazione del terreno si riduce in modo esponenziale da un valore iniziale e massimo (f0) ad un valore finale costante (f ). L'equazione di Horton definisce quindi la capacità di infiltrazione fp: fp = f + (f0 - f ) e-αt dove: - fp, capacità di infiltrazione nel suolo (m/s); 6

8 - f, minima capacità di infiltrazione (per t= ) (m/s); - f0, massima capacità di infiltrazione (per t=0) (m/s); - t, tempo trascorso dall'inizio della precipitazione (h); - α, coefficiente di decadimento (h-1). L'infiltrazione è in definitiva pari a: f(t) = min [fp(t), i(t)] essendo: - f(t), infiltrazione nel suolo (m/s); - fp(t), capacità di infiltrazione nel suolo (m/s); - i(t), intensità di precipitazione (m/s). Nel caso di simulazione sul lungo periodo, la capacità d'infiltrazione si rigenera durante il tempo secco, secondo la seguente relazione: fp = f0 - (f0 - f ) e[-αd (t-tw)] dove: - αd, coefficiente di decadimento della curva di rigenerazione (h-1); - tw, tempo di progetto ipotetico in corrispondenza del quale fp = f sulla curva di rigenerazione (h). 7

9 Quello di Horton è il metodo tipicamente utilizzato per gli eventi in cui l'intensità di precipitazione supera la capacità d'infiltrazione. 5- CALCOLO DELL EVAPORAZIONE Nel codice di calcolo l'evaporazione può avvenire dalla superficie dei sottobacini afferenti ai rami della rete in esame, dagli acquiferi eventualmente considerati nell'analisi del processo afflussi-deflussi e dalle unità di accumulo eventualmente presenti lungo la rete. Per l'area in studio: - si è assunto un tasso di evaporazione giornaliera pari a 3.00 (mm/giorno); - è stata calcolata l'evaporazione dai sottobacini afferenti ai rami della rete, in base al tasso di evaporazione giornaliera; - non si è considerata la presenza di un acquifero; - non si è considerata l'evaporazione dalle unità di accumulo. 5- CALCOLO DELLA PROPAGAZIONE DEI FLUSSI La propagazione dei flussi attraverso i condotti è governata dalle equazioni di conservazione della massa e di quantità di moto per i moti gradualmente variati nonstazionari, ovvero dalle equazioni di De Saint Venant: A / t + Q / x = 0 (4) Q / t + (Q2/A) / t + g A S H / x + g A Sf = 0 (5) dove: - A, sezione trasversale bagnata; - Q, portata; - g, accelerazione di gravità; 8

10 - H = z + h, carico idraulico; - z, quota dello scorrimento; - h, tirante idrico; - Sf, cadente piezometrica; - t, tempo; - x, distanza lungo l'asse del canale/condotto. Nell'analisi del modello in studio, la propagazione del flusso nella rete fognaria è stata calcolata secondo lo schema dell'onda dinamica. Il metodo dinamico consiste nella risoluzione completa del problema di De Saint Venant (equazione del momento della quantità di moto per i condotti ed equazione di continuità del volume ai nodi) e quindi fornisce i risultati teoricamente più accurati. Con questo metodo di calcolo è possibile rappresentare il funzionamento in pressione dei condotti, per cui la portata può superare il valore calcolato a bocca piena con l'equazione di Manning. L'esondazione avviene quando il livello di acqua in un nodo eccede la profondità disponibile massima, per cui il flusso eccedente può essere perso dal sistema o venire accumulato per poi essere immesso nel sistema. Con lo schema di onda dinamica è possibile rappresentare la capacità di invaso, i fenomeni di rigurgito, le perdite di carico all'ingresso ed all'uscita dei condotti, l'inversione di flusso ed il funzionamento in pressione. Poiché accoppia la soluzione dei livelli d'acqua ai nodi e delle portate nei condotti, tale metodo può essere applicato a qualsiasi rete, anche a quelle che contengono nodi con molteplici deviazioni a valle o anelli. È indicato per studiare sistemi in cui siano significativi gli effetti di rigurgito dovuti a restringimenti o in presenza di regolazioni di portata mediante scaricatori o soglie. La potenza di questa soluzione è controbilanciata dalla necessità di utilizzare time step particolarmente ridotti, dell'ordine del minuto o anche meno il codice di calcolo ridurrà automaticamente il time step prestabilito dall'utente, se necessario, per ottenere la stabilità numerica. Per questo calcolo è stato impiegato un time step pari a 1.00 secondo. La durata complessiva della simulazione è di 1.00 ora. Nella tabella seguente è riportato il controllo di continuità nella rete: Volume (m ha) Volume (Mlitri) 9

11 Ingresso nel periodo secco Ingresso nel periodo bagnato Apporto ipodermico da falda Uscita da nodi di recapito Uscita da esondazione Evaporazione totale dalla rete Accumulo iniziale Accumulo finale CALCOLO DELL ESONDAZIONE Come principio generale, nell'analisi eseguita dal codice di calcolo utilizzato, quando si eccede la capacità di trasporto del sistema a valle del nodo, l'eccesso di portata esce dal sistema e viene perso. Il codice di calcolo utilizzato offre però anche un'altra possibilità: accumulare la portata al di sopra del nodo, e reintrodurla nel sistema quando la sua capacità lo permette. Con lo schema dell'onda dinamica, poiché influenzato dal livello dell'acqua nei nodi, l'eccesso di volume viene eventualmente accumulato in una superficie ad area costante posta sopra al nodo. L'area di tale superficie (area di raccolta) è un parametro di input assegnato ai nodi. Nella rete in esame nessun nodo ha area di raccolta diversa da zero, per cui la portata eventualmente in eccesso esce dal sistema e viene persa. 10

12 7-DESCRIZIONE DELLA RETE DELLE ACQUE BIANCHE DEL COMPARTO PP1A E PARTE DEL COMPARTO PP1B Nel presente paragrafo viene preso in esame il calcolo della rete delle fognature bianche che interessano: a)- tutto il comparto PP1a compreso l apporto delle acque meteoriche provenienti dalla rete stradale di progetto e dall area verde di competenza di detto comparto, b)- le sole acque bianche provenienti dalle abitazioni e scivoli presenti nel comparto PP1b. Tutte queste acque meteoriche verranno convogliate verso l attraversamento della ferrovia già esistente per poi essere convogliate a mare ELEMENTI DELLA RETE Il modello di simulazione della rete viene creato utilizzando elementi: - di tipo puntuale per descrivere pozzetti, giunzioni, vasche di accumulo e punti di recapito; - di tipo lineare per descrivere condotti, organi di sollevamento, scaricatori. La rete è costituita da: - 69 nodi (di cui 68 sono nodi generici, 0 sono nodi di accumulo e 1 sono nodi di recapito); - 68 rami; - 0 pompe; - 0 scaricatori MATERIALI UTILIZZATI Nella rete sono presenti le seguenti tipologie di condotto: Condotto Sezione Area (m2) Diametro (m) Altezza massima (m) Larghezza massima (m) Coefficiente di Manning (-) PE CORRUGATO DN 1000 SN8 Circolare PVC DN 315 SN8 Circolare PVC DN 400 SN8 Circolare PVC DN 500 SN8 Circolare PVC DN 630 SN8 Circolare SCAT 100X70 Rettangolare SCAT 120X70 Rettangolare SCAT 180X80 Rettangolare Per la individuazione dei tratti e nodi si vedano le planimetrie allegate. 11

13 7.3-SOTTOBACINI L'area in studio è stata suddivisa nei sottobacini riportati nella tabella allegata. Sottobacino afferente Nodo ingresso Area afferente (ha) al ramo deflusso T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T

14 Sottobacino afferente Nodo ingresso Area afferente (ha) al ramo deflusso T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T TE TE TE TE TE TE TE TE NODI I nodi che costituiscono la rete sono i seguenti: 13

15 Nodo Tipo di nodo Quota del terreno (m slm) Quota cielo (m slm) Quota del fondo (m slm) 1 Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico

16 Nodo Tipo di nodo Quota del terreno (m slm) Quota cielo (m slm) Quota del fondo (m slm) 44 Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo di recapito Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico

17 7.5- ELEMENTI LINEARI Gli elementi lineari che costituiscono la rete sono i seguenti: Elemento Nodo Nodo finale Tipo Condotto iniziale T Ramo PVC DN 630 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo SCAT 120X70 16

18 Elemento Nodo Nodo finale Tipo Condotto iniziale T Ramo PVC DN 630 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 400 SN8 T Ramo PVC DN 630 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 630 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 630 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 400 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 400 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 400 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 400 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 17

19 Elemento Nodo Nodo finale Tipo Condotto iniziale T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 630 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PVC DN 630 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PVC DN 500 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 400 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 T Ramo PE CORRUGATO DN 1000 SN8 T Ramo PVC DN 315 SN8 TE Ramo SCAT 180X80 TE Ramo SCAT 180X80 TE Ramo SCAT 180X80 TE Ramo SCAT 180X80 TE Ramo SCAT 180X80 TE Ramo SCAT 180X80 TE Ramo SCAT 180X80 TE Ramo SCAT 100X70 18

20 8-SOMMARIO DEI RISULTATI 8.1-SOTTOBACINI Per ogni sottobacino afferente ad un ramo della rete, vengono riportati: - Precipitazione totale: la precipitazione totale (mm) caduta sul sottobacino durante l'intera simulazione; - Evaporazione totale: l'evaporazione totale (mm) avvenuta dal sottobacino durante l'intera simulazione; - Infiltrazione totale: l'infiltrazione totale (mm) avvenuta nel sottobacino durante l'intera simulazione; - Deflusso superficiale totale: il deflusso superficiale totale (mm) che si è avuto sul sottobacino durante l'intera simulazione; - Picco deflusso superficiale: il valore massimo del deflusso superficiale (m3/s); - Coefficiente di deflusso: il rapporto tra deflusso superficiale totale e precipitazione totale; indica la frazione dell'afflusso al sottobacino che si trasforma in deflusso superficiale. 19

21 8.2- NODI Per ogni nodo vengono riportati: - Massima quota: la massima quota (m slm) raggiunta dal refluo in corrispondenza del nodo e l'istante a cui è stata calcolata (ore:minuti); - Livello massimo: il livello (m) corrispondente alla massima quota, misurato a partire dal fondo del nodo; - Sovraccarico: il sovraccarico alla massima quota (m) e la relativa durata (min); in un nodo si ha sovraccarico quando la differenza tra quota calcolata e quota cielo del nodo risulta essere positiva; - Durata raccolta: la durata (min) dell'accumulo del refluo in eccesso alla rete nell'area di raccolta eventualmente presente al di sopra del nodo; - Esondazione: il volume (mm ha) esondato dal nodo (e quindi perso dal sistema) e la durata (min) di tale esondazione; - Errore continuità: la percentuale di errore relativa al bilancio di continuità del nodo (indice che permette di valutare l'esattezza del calcolo; permette di individuare eventuali situazioni locali di instabilità numerica). 20

22 8.3-NODI DI RECAPITO Per ogni nodo di recapito vengono riportati: - Frequenza flusso: la percentuale di tempo (rispetto alla durata totale della simulazione) per cui il nodo è interessato dal flusso; - Portata media: il valore medio della portata (m3/s) in uscita dal nodo durante l'intera simulazione; - Portata massima: il valore massimo della portata (m3/s) in uscita dal nodo durante l'intera simulazione; - Massa totale (Kg) di ogni inquinante in uscita dal nodo nel corso dell'intera simulazione. Nodo Frequenza flusso (%) Portata media (m3/s) Portata massima (m3/s) ELEMENTI LINEARI Per ogni ramo vengono riportati: 21

23 - Pendenza ramo: la pendenza del ramo (m/m) utilizzata ai fini del calcolo idraulico (calcolata sulla base delle quote di scorrimento del ramo); - Altezza sezione: l'altezza (m) della sezione trasversale del ramo; - Area sezione piena: l'area (m2) della sezione trasversale del ramo; - Raggio idraulico sezione piena: il raggio idraulico (m) della sezione trasversale del ramo (rapporto tra area e perimetro della sezione piena); - Portata di moto uniforme: la portata (m3/s) calcolata con l'equazione di Manning relativa all'intera sezione del ramo; - Portata massima di calcolo: la portata (m3/s) massima calcolata nel ramo e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Velocità massima di calcolo: la velocità (m/s) massima calcolata nel ramo e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Portata massima normalizzata: il rapporto tra portata massima di calcolo e portata di moto uniforme; - Livello massimo: il massimo valore del livello (m) calcolato nel ramo e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Livello massimo normalizzato: il rapporto tra livello massimo ed altezza della sezione (permette di valutare il massimo riempimento del ramo); - Durata del sovraccarico: la durata (min) totale per cui il ramo è in sovraccarico (il ramo è in sovraccarico quando è completamente pieno o quando defluisce al suo interno una portata superiore a quella di moto uniforme a sezione piena). Per ogni scaricatore vengono riportati: - Altezza sezione: l'altezza (m) della sezione dello sfioro (solamente per luci d'efflusso e soglie); - Area sezione piena: l'area (m2) della sezione dello sfioro (solamente per luci d'efflusso e soglie); - Portata massima di calcolo: la portata (m3/s) massima calcolata nello scaricatore e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Livello massimo: il massimo valore del livello (m) calcolato nello scaricatore e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica (solamente per luci d'efflusso verticali e soglie); - Livello massimo normalizzato: il rapporto tra livello massimo ed altezza della sezione dello sfioro (solamente per luci d'efflusso verticali e soglie) PORTATE Per ogni ramo vengono riportati: 22

24 - Lunghezza equivalente/iniziale: il rapporto tra lunghezza equivalente e lunghezza del ramo; se è stata abilitata l'opzione Abilita allungamento, il codice individua i rami che non soddisfano la condizione di stabilità e li sostituisce con rami equivalenti (aventi diversa lunghezza e scabrezza, ma stessa perdita di carico) in modo da soddisfare la condizione di Courant; questo rapporto è pari ad 1 se l'opzione non è abilitata oppure se è abilitata ma il ramo non necessità di allungamento; il parametro permette di individuare eventuali rami che generano instabilità del calcolo; - Frazione temporale asciutto: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui il ramo è stato completamente asciutto; - Frazione temporale asciutto a monte: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui l'estremità di monte del ramo è stata asciutta; - Frazione temporale asciutto a valle: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui l'estremità di valle del ramo è stata asciutta; - Frazione temporale Q subcritica: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui il ramo è stato interessato da regime di corrente subcritica (lenta); - Frazione temporale Q supercritica: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui il ramo è stato interessato da regime di corrente supercritica (veloce); - Frazione temporale Q critica a monte: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui la corrente nell'estremità di monte del ramo è in stato critico; - Frazione temporale Q critica a valle: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui la corrente nell'estremità di valle del ramo è in stato critico; - Media numero di Froude: il valore medio del numero di Froude calcolato sull'intera simulazione; il numero di Froude è il rapporto tra la velocità calcolata e la velocità critica; se la media del numero di Froude è maggiore di 1 significa che il ramo è mediamente in condizioni di corrente veloce, viceversa è mediamente in condizioni di corrente lenta. 9-DESCRIZIONE DELLA RETE ACQUE BIANCHE DEL COMPARTO PP1B 23

25 Nel presente paragrafo viene preso in esame il calcolo della rete delle fognature bianche che interessano l allontanamento delle acque meteoriche, con esclusione di quanto previsto nel precedente punto 7, del comparto PP1b, e precisamente le acque meteoriche provenienti dalla rete stradale di progetto e dall area verde di competenza di detto comparto. Tutte queste acque meteoriche, non trovando la possibilità di essere convogliate verso la ferrovia per la non capacità di smaltimento di detto collettore, dovranno essere oggetto di valutazione insieme all Amm.ne comunale per la individuazione del loro possibile convogliamento. Premesso che anche per questa simulazione si è partiti dagli stessi parametri di pioggia riportati nello itogramma di cui al precedente punto 3 e che i parametri su cui si basa il relativo calcolo idraulico sono quelli di seguito riportati ELEMENTI DELLA RETE Il modello di simulazione della rete viene creato utilizzando elementi: - di tipo puntuale per descrivere pozzetti, giunzioni, vasche di accumulo e punti di recapito; - di tipo lineare per descrivere condotti, organi di sollevamento, scaricatori. La rete è costituita da: - 63 nodi (di cui 62 sono nodi generici, 0 sono nodi di accumulo e 1 sono nodi di recapito); - 62 rami; - 0 pompe; - 0 scaricatori. La variabilità spaziale del processo di deflusso superficiale è ottenuta dividendo l'area in studio in 60 sottobacini. Nella tabella seguente è riportato il controllo di continuità del deflusso superficiale per la rete: Volume (m Livello (mm) sul bacino ha) Precipitazione totale Infiltrazione totale Evaporazione totale dai sottobacini Deflusso superficiale Accumulo finale in superficie Nella tabella seguente è riportato il controllo di continuità nella rete: 24

26 Volume (m ha) Volume (Mlitri) Ingresso nel periodo secco Ingresso nel periodo bagnato Apporto ipodermico da falda Uscita da nodi di recapito Uscita da esondazione Evaporazione totale dalla rete Accumulo iniziale Accumulo finale MATERIALI UTILIZZATI Nella rete sono presenti le seguenti tipologie di condotto: Condotto Sezione Area (m2) Diametro (m) Altezza massima (m) Larghezza massima (m) Coefficiente di Manning (-) PE CORRUGATO DN 800 SN8 Circolare PVC DN 315 SN8 Circolare PVC DN 400 SN8 Circolare PVC DN 500 SN8 Circolare PVC DN 630 SN8 Circolare Per la individuazione dei tratti e nodi si vedano le planimetrie allegate. 9.3-SOTTOBACINI L'area in studio è stata suddivisa nei sottobacini riportati nella tabella allegata. Sottobacino afferente Nodo ingresso Area afferente (ha) al ramo deflusso

27 Sottobacino afferente Nodo ingresso Area afferente (ha) al ramo deflusso

28 Sottobacino afferente Nodo ingresso Area afferente (ha) al ramo deflusso NODI I nodi che costituiscono la rete sono i seguenti: Nodo Tipo di nodo Quota del terreno (m slm) Quota cielo (m slm) Quota del fondo (m slm) 27

29 Nodo Tipo di nodo Quota del terreno (m slm) Quota cielo (m slm) Quota del fondo (m slm) 1 Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico

30 Nodo Tipo di nodo Quota del terreno (m slm) Quota cielo (m slm) Quota del fondo (m slm) 42 Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo generico Nodo di recapito Nodo generico Nodo generico Nodo generico ELEMENTI LINEARI Gli elementi lineari che costituiscono la rete sono i seguenti: Elemento Nodo iniziale Nodo finale Tipo Condotto Ramo PVC DN 630 SN8 29

31 Elemento Nodo iniziale Nodo finale Tipo Condotto Ramo PVC DN 500 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 630 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 630 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 500 SN Ramo PVC DN 630 SN Ramo PVC DN 500 SN Ramo PVC DN 500 SN Ramo PVC DN 630 SN Ramo PVC DN 630 SN8 30

32 Elemento Nodo iniziale Nodo finale Tipo Condotto Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 400 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 630 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 500 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PVC DN 315 SN Ramo PE CORR. DN 800 SN Ramo PVC DN 500 SN Ramo PVC DN 500 SN Ramo PVC DN 500 SN8 31

33 10-SOMMARIO DEI RISULTATI 10.1-SOTTOBACINI Per ogni sottobacino afferente ad un ramo della rete, vengono riportati: - Precipitazione totale: la precipitazione totale (mm) caduta sul sottobacino durante l'intera simulazione; - Evaporazione totale: l'evaporazione totale (mm) avvenuta dal sottobacino durante l'intera simulazione; - Infiltrazione totale: l'infiltrazione totale (mm) avvenuta nel sottobacino durante l'intera simulazione; - Deflusso superficiale totale: il deflusso superficiale totale (mm) che si è avuto sul sottobacino durante l'intera simulazione; - Picco deflusso superficiale: il valore massimo del deflusso superficiale (m3/s); - Coefficiente di deflusso: il rapporto tra deflusso superficiale totale e precipitazione totale; indica la frazione dell'afflusso al sottobacino che si trasforma in deflusso superficiale. 32

34 10.2- NODI Per ogni nodo vengono riportati: - Massima quota: la massima quota (m slm) raggiunta dal refluo in corrispondenza del nodo e l'istante a cui è stata calcolata (ore:minuti); - Livello massimo: il livello (m) corrispondente alla massima quota, misurato a partire dal fondo del nodo; - Sovraccarico: il sovraccarico alla massima quota (m) e la relativa durata (min); in un nodo si ha sovraccarico quando la differenza tra quota calcolata e quota cielo del nodo risulta essere positiva; - Durata raccolta: la durata (min) dell'accumulo del refluo in eccesso alla rete nell'area di raccolta eventualmente presente al di sopra del nodo; - Esondazione: il volume (mm ha) esondato dal nodo (e quindi perso dal sistema) e la durata (min) di tale esondazione; - Errore continuità: la percentuale di errore relativa al bilancio di continuità del nodo (indice che permette di valutare l'esattezza del calcolo; permette di individuare eventuali situazioni locali di instabilità numerica). 33

35 10.3-NODI DI RECAPITO Per ogni nodo di recapito vengono riportati: - Frequenza flusso: la percentuale di tempo (rispetto alla durata totale della simulazione) per cui il nodo è interessato dal flusso; - Portata media: il valore medio della portata (m3/s) in uscita dal nodo durante l'intera simulazione; - Portata massima: il valore massimo della portata (m3/s) in uscita dal nodo durante l'intera simulazione; - Massa totale (Kg) di ogni inquinante in uscita dal nodo nel corso dell'intera simulazione. Nodo Frequenza flusso (%) Portata media (m3/s) Portata massima (m3/s) ELEMENTI LINEARI Per ogni ramo vengono riportati: 34

36 - Pendenza ramo: la pendenza del ramo (m/m) utilizzata ai fini del calcolo idraulico (calcolata sulla base delle quote di scorrimento del ramo); - Altezza sezione: l'altezza (m) della sezione trasversale del ramo; - Area sezione piena: l'area (m2) della sezione trasversale del ramo; - Raggio idraulico sezione piena: il raggio idraulico (m) della sezione trasversale del ramo (rapporto tra area e perimetro della sezione piena); - Portata di moto uniforme: la portata (m3/s) calcolata con l'equazione di Manning relativa all'intera sezione del ramo; - Portata massima di calcolo: la portata (m3/s) massima calcolata nel ramo e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Velocità massima di calcolo: la velocità (m/s) massima calcolata nel ramo e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Portata massima normalizzata: il rapporto tra portata massima di calcolo e portata di moto uniforme; - Livello massimo: il massimo valore del livello (m) calcolato nel ramo e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Livello massimo normalizzato: il rapporto tra livello massimo ed altezza della sezione (permette di valutare il massimo riempimento del ramo); - Durata del sovraccarico: la durata (min) totale per cui il ramo è in sovraccarico (il ramo è in sovraccarico quando è completamente pieno o quando defluisce al suo interno una portata superiore a quella di moto uniforme a sezione piena). Per ogni scaricatore vengono riportati: - Altezza sezione: l'altezza (m) della sezione dello sfioro (solamente per luci d'efflusso e soglie); - Area sezione piena: l'area (m2) della sezione dello sfioro (solamente per luci d'efflusso e soglie); - Portata massima di calcolo: la portata (m3/s) massima calcolata nello scaricatore e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica; - Livello massimo: il massimo valore del livello (m) calcolato nello scaricatore e il tempo (ore:minuti) al quale si verifica (solamente per luci d'efflusso verticali e soglie); - Livello massimo normalizzato: il rapporto tra livello massimo ed altezza della sezione dello sfioro (solamente per luci d'efflusso verticali e soglie) PORTATE 35

37 Per ogni ramo vengono riportati: - Lunghezza equivalente/iniziale: il rapporto tra lunghezza equivalente e lunghezza del ramo; se è stata abilitata l'opzione Abilita allungamento, il codice individua i rami che non soddisfano la condizione di stabilità e li sostituisce con rami equivalenti (aventi diversa lunghezza e scabrezza, ma stessa perdita di carico) in modo da soddisfare la condizione di Courant; questo rapporto è pari ad 1 se l'opzione non è abilitata oppure se è abilitata ma il ramo non necessità di allungamento; il parametro permette di individuare eventuali rami che generano instabilità del calcolo; - Frazione temporale asciutto: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui il ramo è stato completamente asciutto; - Frazione temporale asciutto a monte: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui l'estremità di monte del ramo è stata asciutta; - Frazione temporale asciutto a valle: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui l'estremità di valle del ramo è stata asciutta; - Frazione temporale Q subcritica: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui il ramo è stato interessato da regime di corrente subcritica (lenta); - Frazione temporale Q supercritica: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui il ramo è stato interessato da regime di corrente supercritica (veloce); - Frazione temporale Q critica a monte: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui la corrente nell'estremità di monte del ramo è in stato critico; - Frazione temporale Q critica a valle: la frazione temporale (rispetto l'intera durata della simulazione) per cui la corrente nell'estremità di valle del ramo è in stato critico; - Media numero di Froude: il valore medio del numero di Froude calcolato sull'intera simulazione; il numero di Froude è il rapporto tra la velocità calcolata e la velocità critica; se la media del numero di Froude è maggiore di 1 significa che il ramo è mediamente in condizioni di corrente veloce, viceversa è mediamente in condizioni di corrente lenta. 11)-CALCOLO DELLA PORTATA DI TEMPO ASCIUTTO 36

38 Queste portate derivano dalle acque provenienti da abitazioni private, edifici pubblici, esercizi commerciali. Per il calcolo della portata nera si adotta la seguente formula: P x d x γ Q = (6) 1000 dove: Q= portata nera m 3 /g γ = coefficiente di afflusso assunto pari a 0.80 d = carico idraulico specifico pari a 300 l/abxg P = popolazione Il valore del parametro d trova un suo riscontro positivo al punto 10.2 delle norme UNI EN Per il calcolo della portata nera di punta (Qp) è stato considerato, vista la tipologia della zona da servire, un coefficiente moltiplicatore pari a 2 che tiene conto della contemporaneità nelle ore di punta, tanto che: Qp = 2 x Q (7) Dove Qp = portata nera di punta che verrà totalmente inviata al depuratore Comparto PP1a Nel comparto PP1a si prevedono di insediare circa 101 abitanti e con i parametri sopra indicati risulta una portata pari a Q= m 3 /g e Qp = m 3 /g considerando che l afflusso avvenga in circa 14 ore giornaliere, si ottiene Qp = 3.46 m 3 /h = 0.96 l/sec. Considerando una pendenza media della zona di circa il 0.3% la tubazione richiesta per lo smaltimento di tali reflui risulta minima, considerando che in detta tubazione dovranno essere eseguite manutenzioni e secondo anche le richieste dell Ente gestore, la tubazione che verrà utilizzata sarà in PVC-U DN 315 SN Comparto PP1b 37

39 Nel comparto PP1b si prevedono di insediare circa 157 abitanti e con i parametri sopra indicati risulta una portata pari a Q= m 3 /g e Qp = m 3 /g considerando che l afflusso avvenga in circa 14 ore giornaliere, si ottiene Qp = 5.38 m 3 /h = 1.50 l/sec. Considerando una pendenza media della zona di circa il 0.3% la tubazione richiesta per lo smaltimento di tali reflui risulta minima, considerando che in detta tubazione dovranno essere eseguite manutenzioni e secondo anche le richieste dell Ente gestore, la tubazione che verrà utilizzata sarà in PVC-U DN 315 SN 8. 12)-POZZETTI I pozzetti di linea sono stati posti l uno dall altro, nella quasi totalità dei tratti, ad una distanza reciproca di circa 42 ml, per facilitare le operazioni di controllo delle condotte, tale distanza è stata derogata quando si sono dovuti inserire dei pozzetti in punti fissi, per l effettuazione di allacci, per attraversamenti e quant altro. Per la raccolta delle acque meteoriche sono state utilizzate delle caditoie in ghisa, oppure delle griglie secondo quanto indicato nei disegni. Le caditoie sono state previste anche nell area a verde qualora scrosci improvvisi possano portare alla presenza di acqua in superficie in dette aree. Di quest ultimi apporti si è tenuto in debito conto nel relativo complessivo calcolo della fognatura. 13)-VASCA DI PRIMA PIOGGIA In attuazione a quanto previsto: 1- dall art.113 del D.Leg. 152/2006, 2- dal comma 7 e 10 dell art.42 delle Norme Tecniche di Attuazione del Piano di Tutela delle Acque della Regione Marche, è stata prevista la realizzazione di due vasche di raccolta delle acque di prima pioggia, quella che serve il comparto PP1a è stata ubicata nella relativa planimetria, mentre quella che servirà il comparto PP1b, verrà posizionata successivamente dopo la conoscenza di quale sarà il ricettore finale di tali acque. Queste acque verranno poi immesse nella rete della fognatura nera per essere inviate al depuratore, attraverso l uso di pompe. 38

40 In riferimento alla normativa sopra richiamata detta vasca di raccolta delle acque di prima pioggia dovrà essere dimensionata considerando di assumere i coefficienti di afflusso convenzionali pari: 1- ad 1.00 per le superficie impermeabili, 2- a 0.30 per le superficie permeabili. Considerando per le varie superficie per ogni comparto si ottiene quanto riportato nella seguente tabella. CALCOLO DELLE SUPERFICI IMPERMEABILI COMPARTO PP1a volume vasca di prima pioggia mqx1,00 mqx0,3 mc piazza annessa al lotto park pubblici (pavimento filtrante) 4053 park P5 (pavimento filtrante) 2172 viabilità carrabile 6981 marciapiedi 3248 totale COMPARTO PP1b park pubblici (pavimento filtrante) 7824 park P11 (pavimento filtrante) 4374 viabilità carrabile marciapiedi 7282 totale Secondo quanto previsto dal comma 7 dell art.42 delle Norme Tecniche di Attuazione del Piano di Tutela delle Acque della Regione Marche, per il calcolo del volume della vasca si deve considerare un altezza di pioggia, sulla superficie come 39