CALCOLI IDRAULICI VERIFICA DI COMPATIBILITA' IDRAULICA DEL RECETTORE FINALE

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2 CALCOLI IDRAULICI VERIFICA DI COMPATIBILITA' IDRAULICA DEL RECETTORE FINALE TRONCHI FOGNANTI Metodologia delle verifiche idrauliche Le verifiche idrauliche delle condotte, di cui al presente progetto, sono state determinate con il metodo dell'invaso, che individua il volume minimo di invaso necessario affinché un canale capace di smaltire una determinata portata si riempia solo al termine della pioggia. L applicazione di detto metodo richiede la conoscenza dei dati pluviometrici della zona interessata, dell ampiezza del bacino, delle sue caratteristiche. Elaborazioni idrologiche Tali elaborazioni sono necessarie per il calcolo delle portate che defluiscono in rete e per il dimensionamento e la verifica delle condotte. Dal punto di vista dell approccio pluviometrico, il territorio di competenza dell Autorità di Bacino della Puglia è stato suddiviso in 6 aree pluviometriche omogenee, per ognuna delle quali è possibile calcolare la Curva di Possibilità Pluviometrica sulla base di apposite equazioni. L area di intervento ricade in zona 6, per la quale vale la seguente equazione: Il parametro geomorfologico z rappresenta la quota assoluta sul livello del mare, espressa in metri; per l area in oggetto è mediamente z=44 m. Ai valori così ottenuti vanno applicati coefficienti moltiplicativi relativamente al Fattore di Crescita K T (funzione del tempo di ritorno dell evento di progetto, espresso in anni) ed al Fattore di Riduzione 1

3 Areale K A (funzione della superficie del bacino espressa in kmq e della durata dell evento di progetto espressa in ore). Per quanto concerne il Fattore di Crescita nelle zone 5-6 (Puglia Centro-Meridionale), per un tempo di ritorno di 15 anni, si ha: K T =0,1599+0,5166lnT= 1,5589 Il Fattore di Riduzione Areale viene assunto pari ad 1, poiché l area in esame è relativamente poco estesa. Per un periodo di ritorno T=15 anni si ottiene dunque la seguente equazione: x(t=15,z=44)= 52,53t 0,287 Verifica idraulica dei tronchi fognanti La verifica idraulica dei tronchi è stato eseguito con il metodo di PUPPINI, calcolando il coefficiente udometrico con la formula: u = 2168 n (φ a) 1/n / ԝ (1/n - 1) [l /(s ha)] in cui: w = volume d invaso specifico calcolato con la formula: w = W / A 10 4 ( m 3 /m 2 ) con W corrispondente al volume d invaso calcolato con: essendo: W= Wc+Wi+Wf ( m 3 ) Wc=UL= volume d acqua nella condotta Wi =40A= volume dei piccoli invasi W f = volume fognoli affluenti U e L che corrispondono rispettivamente alla sezione della condotta prescelta ed alla sua lunghezza ed A è l'area bacino tributario della condotta. I coefficienti che compaiono nell'espressione del coefficiente udometrico sono: a = 0,05253 m 2

4 n = 0, 287 φ coefficiente unico di riduzione della portata affluente dal bacino alla condotta. Le costanti a ed n nhbg, per estensioni del bacino superiori a 10 ha, vanno così modificate: a' = a [1-0,052 A/ ,002 (A/100) 2 ] n' = n + 0,0175 A/100 Infine, per tener conto dell influenza su φ dell altezza di pioggia si moltiplica il valore di n' per 4/3: n'' = 4/3 n' Quanto al coefficiente di riduzione unico φ, esso è risultante di quattro fattori: - coefficiente di impermeabilità φ 1 - coefficiente di ritardo ψ - coefficiente di ritenuta - coefficiente legato alla distribuzione delle piogge Il primo dipende dalle caratteristiche del bacino scolante, più o meno permeabile a seconda che si tratti di un'area densamente o mediamente o scarsamente urbanizzata, piuttosto che di giardini, parchi e in generale di superfici non pavimentate. Il secondo, nella cui determinazione confluiscono anche gli effetti della ritenuta superficiale e della distribuzione delle piogge, dipende dall'estensione del bacino e dalla pendenza media dello stesso. Nel caso in esame, si sono assunti per φ 1 valori compresi tra 0,8 e 0,15 e per ψ valori compresi tra 0,76 e 0,52. Nei calcoli si è assunto un valore di φ ( φ 1 ψ) pari a 0,40. Sviluppo del procedimento di verifica delle condotte a) calcolo del coefficiente udometrico, corrispondente alla pioggia più pericolosa, utilizzando la formula di Puppini b) calcolo della portata di piena Q p Q = u A/1000 ( m 3 /s) c) calcolo della velocità di deflusso a sezione piena: 1/2 1) V = Ӽ (R i) (formula di Chezy) con V velocità dell'acqua nella condotta a sezione piena, R raggio idraulico a sezione piena e Ӽ coefficiente di conduttanza dipendente dal materiale utilizzato per le condotte. 3

5 Assumendo Ӽ = Ks R 1/6 Gauckler - Strickler con K s = coefficiente di scabrezza, la formula di Chezy diventa: 1/2 V = K s R2/3 i d) Calcolo della portata a sezione piena Q = V Ω, con Ω sezione della condotta e) verificare che risulti : Q p Q f) calcolo del rapporto Q p /Q tra la portata di piena e la portata a sezione piena. g) calcolo del grado di riempimento y/d della condotta e dell'altezza dell'acqua h) calcolo del rapporto V p /V tra la velocità dell'acqua nella condotta a sezione parzializzata e la velocità a sezione piena i) calcolo della velocità nella condotta corrispondente alla portata di piena. I calcoli corrispondenti ai punti g, h si possono eseguire con l'ausilio di grafici disponibili sui manuali di settore ( "La moderna tecnica delle fognature" fig Vittorio NANNI) Di seguito i calcoli relativi ai collettori in progetto. Collettore Ф via G. La Pira ( da via P.Nenni a via V. Nenni) Ф 1000COLLETTORE L (m) i A (ha) φ a (m) , ,00 0,40 0,05253 w u (m 3 /m 2 ) (l/s ha) Q p n n' n ' W c W i (m 3 ) W f (4/3n') (m 3 ) (m 3 ) 0,286 0,29 193,0 0, , , V Q Q p /Q max ) h/d Vp/V Vp h (m 3 /s) (m/s) (m 3 /s) (m/s) (m) 0, ,38 1,44 2,52 1,98 0,73 0,63 1,11 2,80 0,63 u = ,393 0,021 2,544 / 0,0152 1,544 ) = 29,38 l/(s ha) Q p = u A = 29,38 49,00/ 1000 = 1,44 m 3 /s V = 80 0,5 2/3 0,0025 1/2 = 2,52 m/s coefficiente udometrico portata di piena velocità a sezione piena 4

6 Q = V Ω = 2,52 π 0,5 2 = 1,98 m 3 / s Q p / Q = 1,44/1,98 = 0,73 Si ha: - Grado di riempimento h/d = 0,63 portata a sezione piena - Altezza di riempimento = 0,63 1,00 = 0,63 m - Vp/V = 1,11 - Vp = 1,11 V = 1,13 2,52 = 2,80 m/s Collettore Ф ( tratto via V. Nenni - via Terracini) Ф 1200COLLETTORE L i A φ a n n' n ' (m) (ha) (m) (4/3n' W c W i W f (m 3 ) (m 3 ) (m 3 ) ) ,002 54,60 0,40 0, ,286 0,294 0, , ,00 w u (m 3 /m 2 ) (l/s ha) Q p V Q Q p /Q max ) h/d Vp/V Vp h (m 3 /s) (m/s) (m 3 /s) (m/s) (m) 0, ,30 1,70 2,54 2,88 0,59 0,56 1,07 2, u = ,393 0,021 2,544 / 0,0146 1,544 ) = 31,30 l/(s ha) Q p = 31,30 54,60/1000 = 1,70 m 3 /s V = 80 0,6 2/3 0,002 1/2 = 2,54 m/s Q = V Ω = 2,54 π 0,6 2 = 2,88 m 3 /s coefficiente udometrico portata a sezione piena velocità a sezione piena portata a sezione piena Q p / Q = 1,70/2,88 = 0,59 Si ha: 5

7 - Grado di riempimento h/d = 0,56 - Altezza di riempimento = 0,56 1,20 = Vp/V = 1,07 - Vp = 1,07 V = 1,07 2,54 = 2,72 m/s Collettore Ф 1400 esistente, con sfocio nel Canale "Li Pampi" Sezione a m. 110 dal suo inizio Ф 1400COLLETTORE L i A φ a n n' n ' W c W i W f (m) (ha) (m) (4/3n') (m 3 ) (m 3 ) (m 3 ) 110 0,002 30,26 0,40 0, ,286 0,294 0, , ,00 w u (m 3 /m 2 ) (l/s ha) Q p Q Q p /Q) h/d Vp/V V Vp h (m 3 /s) (m 3 /s) (m/s) (m/s) (m) 0,018 25,84 0,78 4,06 0,20 0,30 0,73 2, ,42 u = ,393 (0,4 0,05253) 2,544 / 0,018 1,544 u = 25,84 l/ (s ha) Q p = 25,84 30,26/1000 = 0,78 mc/ s) V = 75 0,7 2/3 0,002 1/2 = 2,64 m/s Q = 2,64 π 0,7 0,7 = 4,06 m 3 /s Q p / Q = 0.78/4,06 = 0,20 Dai grafici, si ha: - Grado di riempimento h/d = 0,30 - Altezza di riempimento = 0,30 1,40 = Vp/V = 0,73 - Vp = 0,73 V = 0,73 2,64 = 1,75 m/s 6

8 Verifica idraulica dell'emissario Ф 1400 esistente a valle dell'immissione del collettore in progetto In seguito alla prevista immissione del collettore in progetto Ф 1200 proveniente da via Terracini nell'emissario esistente, la portata nella sezione immediatamente a valle sara': Q tot = ,70 = 2,45 m 3 /s Q tot / Q = 2,45/4,06 = 0,60 Si ha: - Grado di riempimento h/d = 0,57 - Altezza di riempimento = 0,57 1,40 = 0,80 m - Vp/V = 1,07 - V = 1,07 V = 1,07 2,64 = 2,82 m/s Verifica di compatibilità idraulica del canale ricettore a seguito dell'intervento di progetto Il ricettore delle acque meteoriche, previo passaggio nel manufatto di grigliatura e dissabbiatura in progetto, è costituito dal canale naturale a cielo aperto denominato "Li Pampi". Si tratta ora di verificare la compatibilità idraulica del canale ricettore rispetto alla maggiore portata in arrivo in seguito all'intervento di progetto. I dati del canale sono i seguenti: - Larghezza B del fondo del canale = 1,50 m - Altezza massima del pelo libero = 1,60 m - scarpa n delle sponde = 0,5 (cotangente dell'angolo tra la parete e l'orizzontale) - pendenza del fondo pari a 0, portata Q in arrivo dall'emissario Ф 1400 esistente = 2,6 mc/s - coefficiente di Gauckler-Strickler K = 0,40 Si considera, per sicurezza, un tirante idrico y pari a 1,40 m. Ne discendono i seguenti dati : - Sezione bagnata A = B y + 2 1/2 y y n = 3.08 mq - Perimetro bagnato P = B + 2 (y 2 + y 2 n 2 ) 1/2 = 4,63 - Raggio idraulico R i = A/P = 3.08/4.63 = 0,665 m Dalla formula di Gauckler - Strickler si ha: 7

9 -Velocità del flusso V = 40 0,665 2/3 0,0015 1/2 = 1,17 m/s - Portata smaltibile Q* = V A = 1, = 3,60 mc/s. La compatibilità idraulica del canale ricettore resta ampiamente verificata. Stazione di grigliatura e dissabbiatura Si tratta di un manufatto a cielo aperto con pareti e fondo in c. a., costituito da una vasca di calma, da una di dissabbiatura e da una terza vasca, di dimensioni più contenute della prima, nella quale è praticato il foro di uscita delle acque dalla stazione. Tra la vasca di calma e quella di dissabbiatura, così come tra questa e la successiva, sono interposte due griglie in acciaio zincato. Le acque provenienti dall emissario sverseranno nella vasca di calma e saranno intercettate, prima di raggiungere la vasca di dissabbiatura, dalla prima griglia, che consentirà di alleggerire le stesse dai materiali grossolani. Dopo avere attraversato la vasca di dissabbiatura, i fluidi procederanno verso la vasca di uscita dal manufatto, non prima di avere superato un setto di sfioro di altezza pari a 1,20 m ed attraversato la seconda griglia. Il dissabbiatore è del tipo a canale, ha le dimensioni complessive in pianta di 20,55 x 4,60 m ed in altezza di 3,28 m nella prima e nella terza vasca e di 4,18 m nella vasca di dissabbiatura. Al suo interno, le acque hanno un flusso idraulico orizzontale, di velocità massima di 0,3 m/s, in modo tale che si crei una situazione di calma idraulica, che favorisce la sedimentazione delle sabbie. Il fondo del canale è rastremato dalle pareti verso il centro, affinchè sia consentito l accumulo delle sabbie sedimentate all interno di una apposita canaletta. Per il dimensionamento del canale dissabbiatore e per l'altezza del setto di sfioro, tra la vasca di dissabbiatura e quella di uscita dei fluidi dalla stazione, si è fatto riferimento ai modelli costruiti sulla base di prove sperimentali effettuate da Balmfort. L efficienza ottimale si raggiunge considerando i seguenti parametri: -la lunghezza del canale corrispondente a 9/10 volte il diametro della condotta in arrivo; -la larghezza nell ordine di circa 3 volte il diametro; - l altezza del setto di sfioro pari a circa l 80% del diametro; 8

10 La lunghezza del dissabbiatore è tale da assicurare che le particelle presenti nel flusso entrante ed in posizione più sfavorevole, vale a dire quelle posizionate in superficie, sedimentino completamente in un tempo minore di quello ad esse occorrente per percorrere il canale in tutta la sua lunghezza. Data Aprile 2019 Il Progettista Ing, Roberto IMPERIALE PODO 9

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