1.- PREMESSE DETERMINAZIONE DEL COEFFICIENTE DI DEFLUSSO

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2 SOMMARIO 1.- PREMESSE MODIFICA DELLE IMPOSTAZIONI PROGETTUALI METODOLOGIA GENERALE DI ANALISI STATO ATTUALE DEI LUOGHI E PREVISIONI DI PROGETTO STUDIO COMPLESSIVO DELL AREA ARTIGIANALE - INDUSTRIALE DIMENSIONAMENTO PRELIMINARE DELLE OPERE DI CAPTAZIONE E SMALTIMENTO DELLE ACQUE METEORICHE ANALISI IDROLOGICA CURVE PLUVIOMETRICHE COEFFICIENTE DI DEFLUSSO MEDIO DI PROGETTO DETERMINAZIONE DEL COEFFICIENTE DI DEFLUSSO OPERE RELATIVE AL PROGETTO GENERALE APPLICAZIONE DEL PRINCIPIO DI INVARIANZA IDRAULICA DETERMINAZIONE DEI VOLUMI DI LAMINAZIONE NECESSARI DIMENSIONAMENTO DELLA RETE FOGNARIA MANUFATTO LIMITATORE DI PORTATA CONCLUSIONI S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 0 -

3 S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 1 -

4 1.- PREMESSE Il presente studio idraulico è relativo alla realizzazione di una nuova area artigianale-industriale nel Comune di Cadoneghe (PD), ubicata in località Salgaro, situata nella zona nord-ovest del territorio Comunale al confine con il comune di Campodarsego. L estensione complessiva della futura area artigianale - industriale risulta pari a circa 17,13 Ha. L intera futura area artigianale industriale è suddivisa in n 5 comparti, di cui i primi quattro di futura urbanizzazione mentre il 5 risulta già urbanizzato ed adibito ad attività artigianali-industriali. Di seguito si riporta la suddivisione dell area nei diversi comparti e le relative estensioni: FIG. 01 UBICAZIONE DELL AREA ARTIGIANALE-INDUSTRIALE DI PROGETTO DENOMINAZIONE Comparto 1 Comparto 2 Comparto 3 ESTENSIONE mq mq mq S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 2 -

5 Comparto 4 Comparto mq mq TAB. 01 ESTENSIONE DEI VARI COMPARTI La presente relazione di compatibilità idraulica riguarda la realizzazione dell espansione dell area artigianale industriale del Comune di Cadoneghe per una superficie complessiva pari a circa 17,13 Ha; Per una parte di tale intervento (avente estensione pari a circa 3,0 Ha) era già stata presentata una richiesta di parere idraulico al Consorzio di Bonifica Acque Risorgive in data 21 Marzo 2014 e ottenuto parere favorevole. A seguito di successivi incontri tra la nuova Committenza, EFH S.p.A., il Consorzio di Bonifica competente territorialmente e il Comune di Cadoneghe, per l individuazione di soluzioni a più ampio respiro riguardanti le problematiche idrauliche dell intera futura area artigianale-industriale avente superficie complessiva pari a circa 17,13 Ha, si era convenuto tra le parti, di modificare le impostazioni generali individuate nella prima revisione del progetto, individuando quale nuovo recapito delle acque meteoriche, in alternativa allo scolo Pioga, il corso d acqua limitrofo denominato Muson dei Sassi. Tale impostazione generale era stata condivisa, tramite il Comune di Cadoneghe, con il Genio Civile di Padova, Ente Gestore del corso d acqua Muson dei Sassi, il quale aveva fornito, per via informale, in due occasioni distintie, parere positivo alla realizzazione di un impianto di sollevamento per lo scarico in pressione delle acque meteoriche all interno del Muson dei Sassi, indicando la portata massima scaricabile pari a l/s. Campodarsego Nuova area artigianale Mejaniga Cadoneghe FIG. 02 UBICAZIONE DELL AREA ARTIGIANALE-INDUSTRIALE DI PROGETTO S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 3 -

6 L area urbana di Mejaniga, nella zona nord-ovest, è stata oggetto negli ultimi decenni, di una importante urbanizzazione a destinazione artigianale industriale che ha comportato una elevata impermeabilizzazione dei suoli e un conseguente sovraccarico delle reti idrauliche Consortili adibite allo smaltimento delle acque meteoriche esistenti. In tale contesto, la realizzazione di una nuova espansione dell area artigianale industriale, seppur di moderate dimensioni, comporterebbe per la rete fognaria scolante un ulteriore incremento di portata che potrebbe portare al collasso idraulico le reti scolanti di valle. Si era quindi ipotizzato un nuovo recapito finale per le acque meteoriche, pur garantendo la creazione degli opportuni volumi di laminazione derivanti dall applicazione del principio di invarianza idraulica. La vicinanza del corso d acqua denominato Muson dei Sassi aveva portato all individuazione della soluzione progettuale che prevede la realizzazione di un impianto idrovoro di potenzialità adeguata per lo smaltimento delle acque meteoriche della nuova area artigianale industriale da ubicarsi nei pressi della Strada Statale del Santo. Il proponente si era quindi dotato di un progetto di fattibilità tecnicoeconomica nel quale venivano riportate le principali opere idrauliche inerenti le reti fognarie a servizio dei diversi comparti, il nuovo impianto idrovoro con scarico nel Torrente Muson dei Sassi e un sistema idraulico di scarico di sicurezza nello scolo Pioga (opportunamente dotato di limitatore di portata). In occasione della Conferenza di Servizi in data è stato espresso, da parte del Genio Civile, parere sfavorevole relativamente allo scarico nel Muson dei Sassi dell intera portata di progetto calcolata in circa 1600 l/s (pari a circa 100 l/s x Ha di superficie asservita) e inferiore alla massima portata indicata in precedenza dall Ente; come si evince dal verbale della Conferenza di Servizi il Genio Civile di Padova avrebbe potuto accettare l impianto idrovoro se progettato quale impianto di emergenza, dovendo in ogni caso individuare quale recapito del nuovo sistema idraulico, la rete idrografica minore in gestione del Consorzio di Bonifica Acque Risorgive. 1.1 MODIFICA DELLE IMPOSTAZIONI PROGETTUALI A seguito del diniego da parte del Genio Civile per lo scarico dell intera portata meteorica della nuova futura area industriale in oggetto, all interno del limitrofo corso d acqua Muson dei Sassi, si è proceduto con l individuazione di una nuova soluzione progettuale che riprende le impostazioni originarie del progetto risalente al 21 Marzo 2014, per il quale in Consorzio di Bonifica aveva espresso parere favorevole. Tale soluzione prevede lo scarico dell intera portata meteorica all interno della rete idrografica minore gestita dal Consorzio di Bonifica, recapitante nello scolo Pioga. Il nuovo sistema idraulico, con funzionamento a gravità, sarà costituito da reti fognarie e bacini di laminazione completamente interrati, sfruttando le aree a parcheggio per la realizzazione di vasche interrate. 1.2 METODOLOGIA GENERALE DI ANALISI S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 4 -

7 Al fine di valutare l impatto idraulico delle opere di progetto e di quelle future si è attuata una metodologia operativa che prevede l attuazione dei seguenti passaggi: - Analisi della configurazione attuale del bacino scolante; - Analisi della configurazione di progetto del bacino scolante; - Confronto tra destinazione d uso attuale e di progetto con riferimento al parametro relativo all impatto idraulico atteso (correlato alla percentuale di impermeabilizzazione del bacino); - Calcolo dei volumi di accumulo che dovranno essere previsti all interno del nuovo bacino urbanizzato; 1.3 STATO ATTUALE DEI LUOGHI E PREVISIONI DI PROGETTO Le aree oggetto di variante urbanistica sono rappresentate dai territori agricoli situati in località Salgaro a lato della Strada Regionale SR 307 via del Santo nel Comune di Cadoneghe nel tratto compreso tra via Pontarola e via Maiorana. L intervento di urbanizzazione di cui alla presente relazione, prevede la realizzazione di un area artigianale - industriale di superficie complessiva pari a circa 17,13 Ha che ricadrà all interno dell area artigianale - industriale esistente denominata Bragni. FIG. 03 UBICAZIONE AREA RELATIVA AL COMPARTO N 1 EFH S.R.L. Trattandosi di una completa trasformazione dei suoli attualmente agricoli, ai fini del mantenimento dei volumi di invaso esistenti e del principio dell invarianza idraulica si S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 5 -

8 analizzeranno i seguenti aspetti: aumento di superficie impermeabilizzata e nuovi volumi di invaso a compensazione. 1.4 STUDIO COMPLESSIVO DELL AREA ARTIGIANALE - INDUSTRIALE La superficie di intervento pari a 17,13 Ha è suddivisa in cinque comparti e sarà asservita ad una rete fognaria scolante per le sole acque meteoriche, dotata di appositi volumi di laminazione e di un manufatto limitatore di portata, posto a monte dello scarico nella rete idrografica minore, al fine di laminare i picchi di portata meteorica. Il futuro impianto di sollevamento idrovoro rappresenta il recapito della futura rete fognaria scolante acque meteoriche a servizio dell intera area che verrà asservita ad un sistema di volumi di invaso per l accumulo delle acque meteoriche e la laminazione della portata defluita dalla rete all impianto idrovoro, al fine di limitare il valore massimo della portata di scarico nel Muson dei Sassi. Nuovo punto di scarico FIG. 04 SISTEMA FOGNARIO DI PROGETTO E NUOVO PUNTO DI SCARICO S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 6 -

9 1.5 DIMENSIONAMENTO PRELIMINARE DELLE OPERE DI CAPTAZIONE E SMALTIMENTO DELLE ACQUE METEORICHE Al fine di definire le opere fognarie per acque meteoriche asservite alla nuova urbanizzazione artigianale-industriale oggetto della presente relazione di compatibilità idraulica, è necessario definire le opere fognarie dell intera futura area, i volumi di laminazione necessari. 1.6 ANALISI IDROLOGICA E di primaria importanza che i contenuti del presente elaborato di valutazione di compatibilità idraulica pervengano a dimostrare che, per effetto delle nuove previsioni urbanistiche, non viene aggravato l esistente livello di rischio idraulico né viene pregiudicata la possibilità di riduzione di tale livello per le aree in esame e le zone limitrofe. A riguardo, pertanto, duplice è l approccio che deve ispirare lo studio. In primo luogo deve essere verificata l ammissibilità dell intervento, considerando le interferenze tra i dissesti idraulici presenti e le destinazioni o trasformazioni d uso del suolo collegate all attuazione del piano. Dall analisi del Piano delle Acque Comunale, si evince che l area in oggetto essendo ad elevata criticità idraulica presente coefficiente udometrico da porre alla base di calcolo dei volumi di laminazione per il principio di invarianza idraulica pari a 3 l/s Ha. FIG. 05 ESTRATTO PIANO DELLE ACQUE COMUNALE COEFF. UDOMETRICI AI FINI DELL INVARIANZA In secondo luogo va evidenziato che l impermeabilizzazione delle superfici e la loro regolarizzazione contribuiscono in modo determinante all incremento del coefficiente di deflusso S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 7 -

10 delle aree trasformate. Pertanto ogni progetto di trasformazione dell uso del suolo che provochi una variazione di permeabilità superficiale deve prevedere misure compensative volte a mantenere costante la risposta del bacino alle precipitazioni secondo il principio dell invarianza idraulica. Risulta quindi necessario individuare le caratteristiche pluviometriche del territorio Comunale che presentano un influenza diretta sui dimensionamenti delle reti e in particolare, per questa fase di studio, sui dimensionamenti dei volumi di laminazione. A tal fine si calcolano, nei paragrafi successivi, le curve di possibilità pluviometrica per il Comune di Cadoneghe. 1.7 CURVE PLUVIOMETRICHE Alla base di qualsiasi dimensionamento e verifica idraulica di reti scolanti per acque meteoriche è necessario determinare gli eventi pluviometrici che si possono verificare in quella determinata area geografica nel quale è inserita la rete oggetto di studio. Per quanto riguarda la curva di possibilità pluviometrica utilizzata alla base dei calcoli, si ottempera alla DGRV del 19/06/2007 n che indica, quale tempo di ritorno per la verifica di compatibilità idraulica, 50 anni. Nel presente caso si utilizzeranno, ai fini dei dimensionamenti idraulici, le curve pluviometriche determinate dal Commissario Delegato per l Emergenza idraulica di Venezia per tempi di ritorno pari 50 e 100 anni. Il calcolo dei volumi di laminazione necessari per le aree in questione, viene effettuato utilizzando il metodo razionale e le curve di possibilità pluviometrica calcolate nell ambito dello studio idrologico promosso dal Commissario Delegato per l Emergenza. Il territorio delle provincie di Padova, Treviso e Venezia è stato suddiviso in quattro zone omogenee per le quali sono state calcolate le curve segnalatrici, valutando per ciascuna durata la media dei massimi di precipitazione delle stazione del gruppo, calcolando poi le altezze di precipitazione per i vari tempi di ritorno e per le varie durate e producendo infine la stima dei parametri a,b,c per ottimizzazione numerica. La curva segnalatrice a tre parametri è nella forma: E i parametri a,b,c per la zona sud occidentale sono (con t in minuti e h in mm): TAB. 02 PARAMETRI CURVA SEGNALATRICE Nel proseguo si considerano le curvea a tre parametri relative al tempo di ritorno Tr= 50 anni. S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 8 -

11 1.8 COEFFICIENTE DI DEFLUSSO MEDIO DI PROGETTO Le direttive sulle piene di progetto da assumere per le progettazioni e le verifiche di compatibilità idraulica sottolineano come la stima del coefficiente di afflusso sia estremamente difficile e costituisca il maggior elemento di incertezza nella valutazione della portata meteorica. Il coefficiente di afflusso rappresenta il rapporto tra il volume totale di deflusso e il volume totale di pioggia caduta sul bacino. I fattori che intervengono a determinare la relazione tra la portata al colmo e l intensità media di pioggia, come la natura dei terreni e la loro copertura vegetale, la capacità di accumulo del bacino e l effetto di laminazione del reticolo, la dimensione del bacino e l acclività dei versanti, per citarne alcuni, sono rappresentati nel loro insieme dal coefficiente di afflusso il cui valore è oltre tutto sensibile, in misura elevata, alle condizioni climatiche che precedono l evento, alla tipologia di evento, all intensità, alla durata, al tempo di ritorno. In fase di verifica e progettazione è opportuno far riferimento a coefficienti di afflusso critici cioè determinati nelle condizioni limite in cui si può trovare un determinato bacino. Secondo quanto proposto in Handbook of Applied Hydrology, Ven Te Chow, 1964, per terreni con infiltrazione media si sono assunti valori di variabili tra 0,20 e 0,30. Tipi di suolo Coefficiente di afflusso Uso del suolo Coltivato Bosco Suolo con infiltrazione elevata, normalmente sabbioso o ghiaioso Suolo con infiltrazione media, senza lenti argillose; suoli limosi e simili Suolo con infiltrazione bassa, suoli argillosi e suoli con lenti argillose vicine alla superficie, strati di suolo sottile al di sopra di roccia impermeabile TAB COEFFICIENTI DI AFFLUSSO PER TERRENI AGRICOLI Nel caso delle aree urbane i coefficienti di afflusso sono stimabili in funzione della percentuale di superficie permeabile e impermeabile e in funzione del tempo di ritorno di progetto secondo quanto riportato nella formula seguente facendo riferimento ai valori dei coefficienti di deflusso indicati nella tabella successiva: = perm (1-I m) + imper I m Dove Im rappresenta l aliquota di aree impermeabili del bacino afferente ad una determinata rete. Tempo di ritorno (anni) dell evento meteorico Coefficiente di afflusso S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N - 9 -

12 Superficie permeabile Superficie impermeabile Tr < < Tr < Tr > TAB COEFFICIENTI DI AFFLUSSO PER AREE URBANE Nel presente caso si adotteranno i valori indicati convenzionalmente nell Allegato A della DGRV 1841 del 19/06/2007: Aree agricole -> = 0.10 Superfici permeabili (aree a verde) -> = 0.20 Superfici semi-permeabili (strade bianche, stabilizzate, grigliati drenanti) -> = 0.60 Superficie impermeabile (tetti, lastricati, strade e piazzali asfaltati)-> = DETERMINAZIONE DEL COEFFICIENTE DI DEFLUSSO 2.1 OPERE RELATIVE AL PROGETTO GENERALE Per il calcolo dei volumi di invaso da realizzarsi ai fini dell invarianza idraulica, si riporta di seguito il calcolo delle superfici scolanti di progetto e relativi coefficienti di deflusso. L intervento da realizzare comporta una modifica completa dell area attualmente adibita a coltivazioni, trasformandole in superfici principalmente impermeabilizzate, variazioni che danno origine ad aumento del coefficiente di deflusso. La superficie complessiva modificata con la realizzazione delle opere di urbanizzazione complessive risulterà pari a circa 17,13 Ha. Il coefficiente di afflusso medio di calcolo è stato stimato pari a 0,83. S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

13 TAB. 05 DETERMINAZIONE COEFFICIENTE DI DEFLUSSO PER CIASCUN COMPARTO S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

14 3.- APPLICAZIONE DEL PRINCIPIO DI INVARIANZA IDRAULICA DETERMINAZIONE DEI VOLUMI DI LAMINAZIONE NECESSARI Ai fini della valutazione di compatibilità idraulica applicata all opera in oggetto, è necessario valutare la variazione di rischio idraulico indotto dalla variazione dell uso dei suoli e individuare le mitigazioni adottabili al fine dell applicazione del principio di invarianza idraulica delle aree oggetto di variazione. Il rischio idraulico, nelle zone fortemente urbanizzate, è direttamente collegato alla maggiore impermeabilizzazione del suolo. A questa si può porre rimedio con interventi diffusi a piccola scala che, nell insieme, sono determinanti ai fini di un migliore deflusso delle acque meteoriche quale la conservazione dei volumi d invaso. Un dato di fatto è che l urbanizzazione territoriale avvenuta negli ultimi anni non ha tenuto conto dell equilibrio raggiunto dalla rete idraulica esistente. L impermeabilizzazione ha provocato un aumento del coefficiente di deflusso (da 0.2 per le zone agricole a per le zone urbanizzate), incrementando così la quantità di acqua meteorica che defluisce nei canali. In tal modo, si sono ridotti notevolmente i tempi di corrivazione con conseguente aumento dei coefficienti udometrici, utilizzati per il dimensionamento dei canali e delle reti di scolo dei Consorzi di Bonifica. Questo fenomeno ha causato una riduzione del tempo che passa dalla formazione dell onda di piena al suo passaggio in un determinato punto. Per l applicazione dell invarianza idraulica è necessario calcolare il valore dei volumi di laminazione necessari alle aree in oggetto al fine della conservazione della capacità idraulica delle aree stesse. A tale scopo verrà applicato il metodo razionale che consiste nel determinare i volumi entranti e uscenti nel sistema al variare del tempo di pioggia, dalla cui differenza si ottiene il valore del volume di invaso cercato. Il contributo in ingresso reso dalle differenti superfici in cui un sito è suddiviso, è dato dal prodotto tra l estensione S e il suo relativo coefficiente di afflusso Kaff, il cui valore è dato dalla media pesata dei coefficienti indicati dalla normativa, e precedentemente citati, mediante le superfici a diversa permeabilità: Contributo netto = S x Kaff La ripartizione quantitativa viene stimata in relazione alla portata generata dalla superficie totale di progetto tramite il metodo razionale: Q = C J S in cui: Q portata allo scarico in m 3 /h C coefficiente di afflusso S superficie di raccolta in m 2 J intensità di pioggia in m/h determinata secondo le curve di possibilità pluviometrica con tempo di ritorno pari a 50 anni (riferite al territorio in esame) per scrosci e piogge intense superiori all ora. Moltiplicando questa relazione per il tempo si ottiene il volume in ingresso cercato. Nel caso del volume uscente, esso è dato esclusivamente dall aliquota dovuta allo scarico nei corpi idrici superficiali non considerando perciò l aliquota dovuta alla filtrazione nel fondo dell invaso. S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

15 La portata diretta al corpo idrico superficiale rappresentato dal corso d acqua Scolo Pioga risulta pari a 3 l/s per ettaro di superficie urbanizzata; tale valore di portata, moltiplicato per la superficie oggetto di variazione di permeabilità e per il tempo, fornisce il volume in uscita dallo scarico superficiale. In formule, si ottiene la seguente relazione: Vinvaso = Vin - Vout= ( C j S ) t [ Qscarico] t Riportando in un grafico Volume / tempo la precedente relazione, si ottiene la curva caratteristica dei serbatoi, avente un valore massimo che non è altro che il valore cercato del volume da invasare. Si riportano di seguito i grafici ottenuti dall applicazione della precedente formulazione, per i diversi comparti, per eventi pluviometrici con tempo di ritorno pari a 50. S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

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17 FIG METODO RAZIONALE - CALCOLO VOLUMI INVASO - TR50 ANNI S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

18 Per quanto riguarda l area oggetto del futuro intervento di urbanizzazione avente superficie complessiva pari a circa 17,13 Ha si determina con l applicazione del metodo razionale, il volume minimo di invaso pari a m 3 cioè pari a circa 1001 mc/ha. FIG. 06 METODO RAZIONALE - CALCOLO VOLUMI INVASO TR100 ANNI L intervento che si andrà a realizzare presso l area in oggetto, prevede la realizzazione di una rete fognaria costituita da tubazioni in cls di diametro interno variabile dal DN 1000 mm al DN 1400 mm, a base piana, dotate di guarnizione di tenuta idraulica tipo Glipp innestate nei bicchieri per una perfetta tenuta idraulica e da numero 4 vasche di laminazione in cls completamente interrate aventi complessivamente i seguenti volumi utili. FIG. 07 RETE FOGNARIA DI PROGETTO: RIEPILOGO VOLUMI INVASO S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

19 FIG. 08 VASCHE DI LAMINAZIONE DI PROGETTO: RIEPILOGO VOLUMI INVASO FIG. 09 RIEPILOGO VOLUMI DI INVASO DI PROGETTO Dal riepilogo si evince che il volume complessivo di invaso risulta pari a mc superiore al volume di invaso determinato dall applicazione del Principio di invarianza idraulica pari a mc. 4.- DIMENSIONAMENTO DELLA RETE FOGNARIA In questa fase di progettazione di fattibilità tecnico-economica si effettua il dimensionamento preliminare della rete fognaria acque meteoriche con metodi speditivi che consentono il predimensionamento dei collettori fognari principali. Si rimanda alla successiva fase di progettazione definitiva / esecutiva, il calcolo e verifica delle reta fognaria mediante apposito modello idraulico agli afflussi deflussi (EPASWMM5). Il modello che verrà utilizzato, è formato da 4 blocchi principali, destinati a studiare ognuno un singolo aspetto della rete; i 4 moduli possono essere interconnessi, ma permettono anche di essere utilizzati singolarmente in quei casi in cui sia necessario lo studio di un particolare aspetto. In particolare il modulo EXTRAN a cui è devoluto il compito di analizzare la rete a moto vario è stato sviluppato come programma autonomo nel 1973; nel 1974 è stato poi acquistato dall EPA per essere integrato in SWMM. Per quanto riguarda la restituzione delle acque al recipiente finale, SWMM è in grado di simulare varie condizioni tra le quali anche la possibilità di sbocco in un recipiente con il livello variabile nel tempo. Runoff Runoff è il modulo di SWMM destinato all analisi quantitativa e qualitativa dei fenomeni di scorrimento superficiale e di trasporto di acqua dalle superfici scolanti ai collettori principali della rete idraulica. Il bacino viene schematizzato come un aggregato di sottobacini e di collettori. I dati S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

20 relativi alle precipitazioni possono essere inseriti come intensità o come altezza cumulata di precipitazione. L afflusso è considerato uniformemente distribuito su tutto il bacino (se non diversamente specificato). La trasformazione degli afflussi in deflussi viene fatta secondo la schematizzazione di un serbatoio non lineare. La portata in ingresso è calcolata sulla base della precipitazione, la portata in uscita, che rappresenta l idrogramma in ingresso alla rete idraulica, è ridotta dalle perdite dovute all evaporazione, all infiltrazione e alla capacità d invaso del bacino stesso. Il volume di questi ipotetici serbatoi è dato dalla capacità di immagazzinamento delle depressioni. Il deflusso si innesca quando l altezza d acqua nel serbatoio supera l altezza delle depressioni. Questo viene determinato tramite l equazione: Ogni sottobacino viene considerato come una superficie inclinata divisa in zone permeabili e impermeabili, equamente distribuite ai lati del serbatoio. La larghezza, la pendenza e il coefficiente di Manning della superficie di scolo sono parametri importanti ai fini del calcolo del tempo di corrivazione e della determinazione del deflusso superficiale. Extran Extran è un modello per la determinazione delle condizioni di moto in reti di canali o condotte; riceve idrogrammi come input in specifici nodi generati o dal modulo RUNOFF o immessi direttamente dall utente. Il modello analizza il moto all interno delle condotte mediante la risoluzione delle equazioni di De Saint-Venant nella loro forma completa. E in grado di simulare sia reti chiuse che dendritiche e può simulare i fenomeni sia di rigurgito che di moti in pressione. Permette di studiare stazioni di sollevamento e vasche di prima pioggia. Accetta vari tipi di condotte e permette l analisi di canali naturali. Il modello, al fine di produrre l idrogramma in uscita, utilizza la forma completa delle equazioni di De Sain-Venant. La soluzione viene cercata mediante l utilizzo di uno schema esplicito alle differenze finite denominato metodo di Eulero modificato. L attrito sul fondo è dato dall equazione di Manning nella quale però la velocità viene espressa in valore assoluto in modo da rendere l attrito direzionale e sempre rivolto in direzione contraria al moto. Equazioni alla base della modellazione Le equazioni alla base del codice usato da SWMM sono le equazioni differenziali alle derivate parziali del primo ordine di De Saint Venant, composte da: Dove: S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

21 A è l area bagnata del flusso; Q è la portata; x è la distanza lungo l asse del condotto; t è il tempo; g è la costante gravitazionale; H è il carico idraulico totale dato da z + h; z è il livello dello scorrimento; h è il livello idrico; Sf è la cadente piezometrica. La prima è l equazione di continuità del moto vario in assenza di flussi e deflussi laterali, la seconda è l equazione del momento della quantità di moto. Considerando che: dove con V si intende la velocità media lungo il condotto. Sostituendo nell equazione del momento della quantità di moto: Sapendo che Q 2 =A 2 V 2 l equazione di continuità può essere riformulata come: nella quale, moltiplicando per V : Sostituendo quest ultima equazione nell equazione precedente si ottiene: che è l equazione del moto risolta lungo i rami da SWMM. La formula adottata per descrivere la perdita di carico è definita dall equazione di Manning: S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

22 dove: k è un parametro; n è il coefficiente di scabrezza di Manning; g è la costante gravitazionale; Q è la portata; V è la velocità media; RH è il raggio idraulico. Il termine V compare in valore assoluto per rendere direzionale la grandezza Sf, assicurando, inoltre, che le forze di attrito siano sempre opposte al moto. Sostituendo la precedente nell equazione del moto ed esprimendo il tutto alle differenze finite: dove: Δt è il passo di calcolo; L è la lunghezza del condotto. Risolvendo la precedente equazione si ottiene: dove V, R ed A sono le medie pesate, al tempo t, lungo il condotto ed è calcolata al passo temporale precedente. Le incognite dell equazione sono t, Q, H1 e H2. E possibile esprimere le variabili V, R ed A in funzione di Q e di H. Ora si rende necessario mettere a sistema un ulteriore equazione, che può essere ricavata scrivendo l equazione di continuità del moto: Stabilità numerica del metodo di eulero Il metodo permette di arrivare ad una soluzione numerica dell equazione del moto per il calcolo delle portate nei rami e dell equazione di continuità per il calcolo del carico idraulico nei nodi. Si presta bene all implementazione per la sua semplicità, che induce una minore memoria utilizzata per i calcoli, ma proprio per questo il metodo non è stabile e richiede passi di calcolo brevi. Dall esperienza è risultato che il programma è numericamente stabile quando si verificano le seguenti condizioni: S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

23 Per i rami: dove: dt è il passo di calcolo; L è la lunghezza della condotta; g è la costante gravitazionale; D è il diametro della condotta. Questa non è altro che una forma della condizione di Courant, in cui il passo di calcolo temporale è limitato dal tempo necessario alla propagazione dell onda nella condotta. Per i nodi: dove: dt è il passo di calcolo; C è una costante adimensionale approssimativamente pari a 0,1; As è l area della superficie libera corrispondente al nodo; ΔHmax è il massimo sovralzo della superficie dell acqua durante il passo di calcolo dt ; Q afflusso netto al nodo. Quindi, dalle precedenti disuguaglianze si deduce che il passo di calcolo massimo ammissibile dt è determinato dal più piccolo e corto condotto con elevati afflussi. In genere un passo di calcolo di 5-10 secondi è sufficientemente piccolo da garantire idrogrammi esenti da oscillazioni irregolari e soddisfa la continuità della massa in condizioni di allagamento. Nel presente progetto di fattibilità tecnico economica, come anticipato si effettua il predimensionamento speditivo delle condotte fognarie che verranno in seguito calcolate e verificate in fase di progettazione definitiva-esecutiva. Le portate afferenti ai collettori finali di scarico di ciascun comparto risultano essere le seguenti: FIG. 10 RIEPILOGO PORTATE MASSIME DEFLUITE DA CIASCUN COMPARTO (CALCOLO SPEDITIVO) Le tubazioni di scarico dai diversi comparti sono costituite da condotte in cls di diametro nominale pari a DN1200 mm e DN1400 mm. Le portate massime di tali tubazioni, in relazione alle pendenze di posa, risultano pari a: S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

24 FIG. 11 RIEPILOGO PORTATE MASSIME COLLETTORI FOGNARI DN 1400 PENDENZA DN 1200 PENDENZA DN 1400 PENDENZA S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

25 DN 1400 PENDENZA FIG. 12 GRAFICI PORTATA LIVELLO NEI COLLETTORI FOGNARI Dal confronto dei diversi valori di portata, si verifica che la portata massima in uscita dalle reti fognarie di ciascun comparto (ottenuta con metodi speditivi) risulta inferiore alla portata massima di ciascun collettore finale. Con la futura creazione del modello idraulico mediante software agli afflussi-deflussi, in fase di progettazione definitiva-esecutiva sarà possibile effettuare una verifica piu accurata di tutta la rete e del corretto funzionamento a riempimento dei collettori e dei bacini di invaso interrati. 5.- MANUFATTO LIMITATORE DI PORTATA Il manufatto limitatore di portata verrà posto a valle del sistema di laminazione delle future reti fognarie e sarà costituito da una soglia di stramazzo trasversale al flusso in uscita, dotata di una bocca tassata posta alla quota di scorrimento del collettore foganrio in ingresso al manufatto. La luce della bocca tassata sarà dimensionata per ottenere una portata massima in uscita pari a 3 l/s Ha x 17,13 Ha = 51,39 l/s, considerando un battente a monte pari alla quota massima di invaso nella rete fognaria e nei bacini di laminazione di monte, che consente di ottenere il volume di invaso di progetto. Lo scorrimento della luce di eflusso sarà posto a quota pari a m sl.m. mentre la sommità della soglia di stramazzo è posta a quota m sl.m come si evince dai profili delle condotte riportati nell allegato n 4. FIG. 13 ESTRATTO PROFILO IDRAULICO CONDOTTE QUOTA SETTO DI SFIORO MANUFATTO LIMITATORE S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

26 Si riporta di seguito il calcolo della portata massima in uscita dalla luce di efflusso e il dimensionamento della stessa. La luce di efflusso dovrà avere un diametro pari a 13,4 cm. FIG. 14 DIMENSIONE LUCE DI EFFLUSSO Il particolare del pozzetto limitatore di portata verrà sviluppato nella successiva fase di progettazione definitiva ed esecutiva. Dal pozzetto limitatore si dipartirà un collettore DN 1000 in cls di lunghezza pari a circa 640 metri, che porterà la portata laminata dal limitatore di portata, sino al punto di scarico posto all interno del perimetro dell area artigiale esistente. In particolare il punto di scarico sarà ubicato a valle del sistema di invaso esistente asservito all area artigianale posta a sud della futura espansione, al fine di non inficiare il sistema realizzato per garantire l invarianza idraulica dello stato di fatto. Tale punto di scarico era già stato approvato dal Consorzio di Bonifica Acque Risorgive con l approvazione della lottizzazione Salgaro presentata in data 21 Marzo CONCLUSIONI In riferimento al nuovo studio idraulico relativo al futuro assetto dell area Artigianale Industriale, a seguito delle osservazioni sollevate dal Genio Civile di Padova in occasione della conferenza di servizi in data , con il presente nuovo studio idraulico si modifica l impostazione assunta con precedente studio idraulico nel quale era stato individuato, quale recapito finale delle acque meteoriche raccolte dalla futura rete fognaria il limitrofo corso d acqua denominato Muson dei Sassi. Il nuovo assetto della rete fognaria prevede (come prescritto dal Genio Civile di Padova) uno scarico a gravità nella rete idrografica minore gestita dal Consorzio di Bonifica Acque Risorgive, afferente allo scolo Pioga. Dall applicazione del principio di invarianza idraulica si desume che, imponendo un coefficiente udometrico ai fini dell invarianza pari a 3 l/s x Ha (corrispondenti ad una portata massima di scarico pari a circa 51 l/s); i volumi di invaso necessari per l intera area, ammontano a circa mc, considerando alla base dei calcoli uan curva pluviometrica con tempo di ritorno pari a 50 anni. Il progetto prevede la realizzazione di tubazioni interrate e vasche di laminazione S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N

27 interrate che determinano un volume di invaso complessivo pari a circa mc superiore al volume calcolato ai fini dell invarianza idraulica. Rovigo li, Ing. David Voltan S T U D I O D I I N G E G N E R I A V O L T A N