COMUNE DI LUCCA. Collegamento della frazione di Nozzano e di altre frazioni al depuratore di Pontetetto SCALA:

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1 G.E.A.L. S.p.A. - GESTIONE ESERCIZIO ACQUEDOTTI LUCCHESI - Viale Luporini, 1348 Lucca COMUNE DI LUCCA OGGETTO: PROGETTO DEFINITIVO Collegamento della frazione di Nozzano e di altre frazioni al depuratore di Pontetetto ELABORATO: DATA: OTTOBRE 2017 SCALA: DIRETTORE TECNICO Ing. Mario Chiarugi PROGETTISTI Ing. Giovanni Simonelli Ing. Simone Franchini GEOLOGIA Geol. Nicola Cempini Geol. Carlo Ferri Geol. Alessandro Agnelli ESPROPRI Geom. Andrea Patriarchi P.I. Davide Moretti COLLABORATORI TECNICI Reti e Impianti Ing. Alessandro Moscatelli Impianti Elettrici Ing. Carmine Miulli Studio Omega Progetti Opere Strutturali Ing. Giuseppe Lorenzo Opere Architettoniche Geom. Andrea Patriarchi Arch. Domenico Gramazio Arch. Massimo Giaconi Valutazioni ambientali Dott. Antonella Grazzini Dott. Alessandra Sani Valutazioni acustiche Ing. Matteo Betti Ing. Filippo Ciolli Indagini Archeologiche Studio Ass. Archa Rilievi topografici Geom. Alessandro Bettarini Disegni Geom. Marco Menichini

2 Sommario 1. Premessa Lo stato attuale Lo stato di progetto La portata di progetto Verifiche idrauliche... 8

3 1. PREMESSA La presente relazione ha lo scopo di verificare la capacità idraulica di un attraversamento di acque bianche posto al di sotto della strada provinciale Lungomonte Pisano Via delle Filettole (Via Giambacorti da CTR 1:2000) in sinistra idraulica del Fiume Serchio nei pressi delle cateratte di Nozzano in località Cateratte a seguito della modifica della stesso per permettere l attraversamento arginale della golena del Fiume Serchio con la condotta di collegamento fognario Nozzano - Pontetetto. La scelta delle modalità di attraversamento è scaturita a seguito dei pareri e osservazioni della Soprintendenza ai Beni Architettonici e del Paesaggio e della Direzione Urbanistica e Politiche Abitative della Regione Toscana pervenuti in sede di Conferenza dei Servizi dell 8/8/2017. La condotta in questione è una tubazione in PEAD DE 350 PN 16 che partendo dalla stazione di sollevamento denominata le Cateratte, posta sulla stessa strada provinciale circa 210 m a est, raggiunge il rilevato autostradale in area golenale per l attraversamento del Serchio mediante lo staffaggio all impalcato. 2. LO STATO ATTUALE Si riporta nella Figura 1 l ortofoto relativa all area d intervento.

4 Figura 1: Ortofoto area d intervento. L attraversamento stradale è costituito da una parte centrale relativa al manufatto originario e a due estensioni di monte e di valle realizzate con condotte circolari in calcestruzzo. (Figura 2). Il tratto di monte, in CLS del diametro del 1200mm ha una lunghezza di circa 7m. Il tratto di valle, in CLS del diametro del 1500mm ha una lunghezza di circa 12m. Il tratto centrale relativo al manufatto originario ha una lunghezza di circa 7m e è realizzato in muratura con volta ad arco appoggiata su muri laterali. Le dimensioni da quanto si è riuscito a rilevare risultano maggiori rispetto al circolare del DN1500 sia come altezza che come larghezza. La pendenza dell attraversamento sulla base dei rilievi eseguiti risulta del 2%. 3

5 Figura 2: Sezione attraversamento stradale. Figura 3: Imbocco tombino stradale in CLS Ø1200 4

6 Figura 4: Sbocco tombino stradale in CLS Ø LO STATO DI PROGETTO In considerazione della tipologia di strada e dell attraversamento disponibile, si prevede di realizzare una riduzione della sezione idraulica al fine di poter alloggiare sul fondo del tubo esistente la condotta di progetto. Si avrà quindi una nuova sezione circolare con il fondo riempito per un altezza di 40cm e una luce libera di 80cm per la sezione più piccola (CLS 1200). 5

7 Oggetto del presente studio è la verifica dell efficienza dell attraversamento modificato dal punto di vista idraulico sulla base delle portata di piena di riferimento con tempo di ritorno di 200 anni derivante dal bacino posto a monte dell attraversamento. 4. LA PORTATA DI PROGETTO E stato perimetrato il bacino idraulico di riferimento dell attraversamento stradale e rappresentato nella Figura 5. L area del bacino è di 0.03 km 2. Figura 5: Bacino riferimento dell attraversamento stradale Si riporta di seguito le caratteristiche principali del bacino: 6

8 Lunghezza asta principale: 0.18 km; Hmax: 65.5 mslm; Hmin: 13.5 mslm; Pendenza media: 28.8%. Il tempo di corrivazione è stato calcolato come media dei metodi di Ventura, Kirpich e Puglisi. Il risultato è pari a circa 13 minuti. Le curve di possibilità pluviometrica sono state stimate a partire da quelle calcolate dall'università di Firenze per conto della Regione Toscana utilizzando i dati pluviometrici aggiornati al Il suddetto studio fornisce le curve di possibilità pluviometrica nella forma generica: h = a t n dove: h: altezza di pioggia [mm/h]; t: durata evento [h]; a: coefficiente dipendente dal tempo di ritorno [mm/h n ]; n: esponente della curva di possibilità pluviometrica. I valori di a e n su maglie di 1 km x 1 km su tutto il territorio regionale sono disponibili per i tempi di ritorno di 2, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 150, 200 e 500 anni. E stato assunto come tempo di ritorno di riferimento per l attraversamento pari a TR 200 anni. Bacino Tr 20 a medio 94,55 n medio 0,313 Tabella 1: Parametri della LSPP >1h. I valori ricavati sono relativi a eventi per durata di pioggia maggiore a 1h. Al fine di determinare i parametri validi anche per durate di pioggia inferiori all ora si è fatto riferimento alla curva di possibilità pluviometrica aggiornata al 2002 di riferimento per Ripafratta; nella Tabella 2 sono indicati i relativi valori dei parametri della curva di possibilità pluviometrica aggiornata al 2002 per le durate inferiori e superiori all'ora. 7

9 Aggiornamento: 2002 t > 1 ora t < 1 ora CODICE stazione a n m a' n' m' 520 Ripafratta 22,870 0,580 0,140 28,610 0,300 0,190 Tabella 2: Parametri delle curve di possibilità pluviometrica al 2002 Conoscendo il valore di n maggiore di un'ora aggiornato al 2012, per il parametro n inferiore all'ora è stato calcolato un valore corretto con la seguente espressione: n 2012 < 1ora = n 2012 > 1ora n n 2002 < 1ora 2002 > 1ora In Tabella 3 si riporta i parametri aggiornata per eventi di durata inferiore all ora. Bacino idraulica Tr 20 a medio 154,17 n medio 0,1619 Tabella 3: Parametri della LSPP <1h. L altezza d acqua di riferimento per l evento di progetto (TR 200 anni durata 13 minuti) risulta di 31.95mm. In corrispondenza di tale altezza d acqua mediante il metodo semplificato razionale la portata proveniente dal bacino d interesse risulta pari a: Q max A Φ h = t Dove: A è l area del bacino [m 2 ]; H è l altezza d acqua [m]; T è la durata critica di pioggia [sec]; Ø è il coefficiente di afflusso posto cautelativamente pari a La portata di progetto per TR 200 anni risulta pari a circa 0.95 m 3 /s con un contributo unitario pari a oltre 30 m 3 /s*km VERIFICHE IDRAULICHE Le portate di progetto assunte alla base dei calcoli idraulici sono state ricavate sulla base dei calcoli esposti in precedenza. 8

10 La formula adottata per il calcolo della portata massima che un canale a cielo aperto o un manufatto scatolare è in grado di smaltire, ipotizzando il verificarsi del moto uniforme, è: Q max = A χ ( ) R m i f dove: Q max = portata massima [m 3 /s] A = sezione del condotto [m 2 ] R m = raggio idraulico medio pari ad A/C [m] C = condotto bagnato [m] if = pendenza del fondo χ = 87/(1+γ/ R) coefficiente di scabrezza secondo Bazin γ = indice di scabrezza. Le condizioni di moto considerate sono quelle usuali di correnti assolutamente turbolente ossia per numero di Reynolds superiore a 2500, in queste situazioni il parametro di resistenza al moto, x, dipende solo dalla scabrezza relativa della condotta e non più dal numero di Reynolds. Il parametro di resistenza al moto,, viene quindi calcolato tramite l'espressione di Gauckler e Strickler: χ = K R dove k (m 1/3 /s -1 ) è il coefficiente di scabrezza di della condotta secondo Gaukler e Strickler, il cui valore è in funzione del tipo di materiale e dello stato di conservazione è stato stimato, a titolo cautelativo, pari a 80 per i condotti in cls. L area e il perimetro bagnato in una sezione circolare, in riferimento alla figura sotto riportata sono espresse secondo le seguenti formulazioni. 9

11 Figura 6: Bacino riferimento dell attraversamento stradale A seguito della modifica alla sezione della condotta circolare, avendo riempito la parte bassa della condotta per 40cm la formulazione relativa all area e al perimetro bagnato risultano così modificate. 2 r A = ( ϕ sinϕ) C = r ϕ r sinϕ / 2 La portata massima transitabile con un grado di riempimento del 80% (della condotta originaria considerando il riempimento di 40cm al fondo) è di 3.14 m 3 /s > rispetto alla portata di progetto. L altezza che si viene a instaurarsi con la portata di progetto è di 23 cm al di sopra della nuova soglia ovvero 63 cm dal fondo originario della condotta. Si riportano di seguito i risultati della verifica idraulica condotta con le caratteristiche geometriche dei tratti di verifica. Quota Quota Portata Tratto Lungh Pend. finale progetto iniziale [m] [m] [m] [-] [mc/s] attraversamento Tabella 4: Caratteristiche geometriche condotte di progetto 10

12 Perime N. Froude Raggio Portata in Tira Area tro Tratto Franco Franco idraulic Ks Velocità moto nte Bagnata bagnat o uniforme o [m] [%] [m] [mq] [m] [m] [m^(1/ 3)/s] [m/s] [mc/s] Attraver samento 0,160 0,200 0,6 40 0,2715 1,6 0,176 80,0 3, ,352 Tabella 5: Risultati verifica idraulica. Sulla base delle verifiche eseguite, la condotta originaria modificata al fine di permettere la posa della nuova infrastruttura fognaria sul fondo, andando ad occupare circa 40cm del fondo, si mantiene ampiamente idonea a garantire il passaggio della portata di riferimento per TR 200 anni con adeguati franchi di sicurezza. Sarà necessario adeguare i tratti di monte e di valle al fine di evitare fenomeni erosivi all imbocco e allo sbocco dell attraversamento. Il Progettista Ing. Simone Franchini 11