Comune di Ferrara. Provincia di Ferrara RETI TECNOLOGICHE: RELAZIONE DI CALCOLO ACQUE BIANCHE E NERE

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1 Comune di Ferrara Provincia di Ferrara All. I.4 RETI TECNOLOGICHE: RELAZIONE DI CALCOLO ACQUE BIANCHE E NERE OGGETTO: RICHIESTA DI APPROVAZIONE DI PIANO URBANISTICO ATTUATIVO PER AREA LIMITROFA A VIA VALLE RILLO E AREA IN VIA VOLANO A FERRARA (SCHEDA POC N. 6 ANS-01) COMMITTENTE: Sig. ANDRIOTTO ROBERTO ELLEGI S.r.l. - EDILFERRO DI BONINI ROVEDO & C. S.A.S. IDROCALOR DI BRINA SERGIO & C. S.N.C. Il Progettista Studio Arch. Marcello Bosi (Arch. Marcello Bosi) Studio Arch. Marcello Bosi Via Trento, 64 - S. Maria Maddalena - Occhiobello architetto.bosi@gmail.com

2 CALCOLO FOGNATURE ACQUE BIANCHE DIMENSIONAMENTO IN BASE AL METODO DELLA CORRIVAZIONE Per il dimensionamento e la verifica delle condotte fognarie si è fatto riferimento allo schema riportato di seguito, in cui è stato identificato un unico bacino contribuente

3 L intera area oggetto di piano attuativo ha una superficie pari a circa 1,4 ettari; di questi il lotto 1 (847 mq), il verde pubblico ad esso adiacente (228 mq) e i due tratti di strada a completamento di via Giorgio De Chirico (425 e 523 mq) scaricheranno le acque meteoriche in pubblica fognatura (in condotti parzialmente esistenti e parzialmente di progetto). Il bacino contribuente restante ha una superficie pari a circa 1,2 ettari. Il calcolo delle portate delle acque meteoriche è stato eseguito con il metodo della corrivazione. Si è scelto un tempo di ritorno di progetto (T) di 10 anni per il dimensionamento dei collettori. Ammettendo una vita media dell opera di 50 anni, molto superiore al tempo di ritorno di progetto, il rischio statistico d insufficienza risulta pari al 99.48%. Nell uso tradizionale la formula razionale, per il progetto delle reti di drenaggio, viene utilizzata adottando il metodo di corrivazione, considerando una durata critica pari al tempo di corrivazione del bacino T C e t, ) = = 1, dove corrisponde alla durata di pioggia. Il tempo di corrivazione in un bacino urbano dotato di una rete di fognatura può essere stimato come la somma del tempo di scorrimento sul bacino prima del raggiungimento della rete di drenaggio (tempo di ingresso in rete, T e ) e del tempo di propagazione all interno di quest ultima (tempo di rete, T r ). Usando le unità di misura adottate usualmente nella pratica ed esprimendo l intensità di pioggia mediante una curva di possibilità pluviometrica a due parametri, i( ) = a* mm/h), si avrà: n-1 Q c = S * u = 2.78 * S * * a(t) * T c dove: Q c = portata critica (mc/s) 2,78 = fattore di conversione: 1(ha mm)/h = 2,78 l/sec S = area del bacino scolante considerato (mq) u = coefficiente udometrico (mc/(s*mq)) = coefficiente di afflusso ( 1) a(t) = coefficiente della curva di possibilità pluviometrica = 46 mm/h n-1-3 -

4 n = esponente della curva di possibilità pluviometrica = T c = tempo di corrivazione (h) = T e + T r Per la scelta di T e si è utilizzata la tabella di Wisner-Kassem (1983); estrapolando un tempo pari a 10 min. Mentre T r è dato dalla somma dei tempi di percorrenza di ogni singolo condotto dalle sezioni più a monte fino alla sezione di chiusura, seguendo il percorso più lungo della rete fognaria. Pertanto sarà: T r =, dove L i e V i sono le lunghezze e le velocità dei vari condotti. Per tener conto della variabilità nel tempo della precipitazione e quindi non sottostimare la portata al colmo, si fa riferimento a 1,5 volte la velocità di moto uniforme, per cui: T r =. Si sono adottati condotti circolari con scabrezza di Chezy Strickler (k s ) pari a 70 m 1/3 /s. Si inizia con il dimensionamento del primo collettore ipotizzando un diametro di partenza D1. Dal disegno si ricavano i dati sulla sua lunghezza (L), pendenza (i) e sulla sua area contribuente (A P ). Per il calcolo del coefficiente di impermeabilità (IMP%), sempre utilizzando il disegno, si ricavano i valori delle aree impermeabili e l area totale del bacino, e consecutivamente se ne fa il rapporto. In funzione del tempo di ritorno (secondo la AA.VV. 1997) si scelgono i valori dei coefficienti di afflusso per le aree permeabili ( e quelle impermeabili ( ); da cui si ricava il coefficiente di afflusso in funzione del tempo di ritorno di progetto: *IMP + *(1-IMP). Inoltre, poiché un bacino è composto da zone con tipologie urbanistiche diverse, il coefficiente di afflusso complessivo deve essere calcolato come media pesata, in funzione delle aree, dei coefficienti di afflusso di ogni zona, cioè utilizzando la relazione:

5 Deve essere definita la pendenza di progetto (i) del collettore. A questo punto è possibile calcolare la velocità dell acqua in condotto a sezione piena con la formula: (m/s). Successivamente si ricava la portata a sezione piena: (mc/s). Si calcola i c = a(t) * T c n-1 (m/s). In seguito si ottiene la portata di acqua meteorica (Q c ): = * (mc/s). Successivamente di utilizza la tabella seguente per ricavare il grado di riempimento h/d, entrando con il rapporto Q max /Q p. Occorre verificare che h/d sia circa 0.7 e comunque < di 1; altrimenti devo cambiare il diametro della tubazione ipotizzato e rifare i calcoli precedenti

6 Se il valore di h/d è circa 0.7, si estrapola dalla tabella il valore V max /V p relativo. Quindi, poiché V p è noto, si ricava il valore di V max, verificando che sia minore di 5 m/s. Se V max supera suddetto limite, si ipotizza un diametro D maggiore e si ripetono i calcoli. Analogamente si procede con il dimensionamento degli altri condotti, considerando laddove presenti anche i collettori a monte. I calcoli sono stati effettuati mediante foglio excel, che si riporta nelle pagine successive. L urbanizzazione prevede un innalzamento del piano di campagna rispetto alle quote esistenti, come già è avvenuto in parte per le aree limitrofe. In ogni caso la realizzazione di muretti e cordoli di contenimento, nonché la presenza di fossi esistenti, farà si che lo smaltimento delle acque meteoriche avvenga mediante i sistemi previsti, all interno della lottizzazione e non si verifichi sgrondo di acque verso i lotti limitrofi. SMALTIMENTO E DRENAGGIO DELLE ACQUE METEORICHE Poiché la rete di smaltimento delle acque miste collocata a nord della lottizzazione in via Valle Zavelea ha esaurito la capacità di ricezione, le acque meteoriche dovranno essere convogliate prevalentemente al condotto Misericordia, che è situato a sud della lottizzazione, oltre alla ferrovia, parallelamente a via Boschetto. Per limitare l impatto sulla rete consorziale, a valle della rete di smaltimento delle acque bianche della lottizzazione lo scarico avviene in una vasca di laminazione per il contenimento delle acque meteoriche. Per esigenze di quote e per soddisfare i requisiti previsti dal RUE la nuova vasca sarà indipendente da quella esistente a servizio della lottizzazione adiacente, al contrario di quanto previsto inizialmente. In questo modo, in condizioni di precipitazioni normali, l acqua verrà convogliata al condotto Misericordia tramite una tubazione in P.V.C. di diametro 400 mm; quando la rete inizierà a saturarsi, l acqua raggiungerà la quota dei tubi di collegamento alla vasca di laminazione, che inizierà a riempirsi. Il dimensionamento della vasca è stato effettuato sulla base della deliberazione del Consorzio di Bonifica Pianura di Ferrara n. 61 Procedure di calcolo dei volumi di accumulo per l applicazione del principio di invarianza idraulica determinazioni

7 Tale deliberazione prevede, per superfici urbanizzate oltre l ettaro, una portata massima alla rete consorziale di 8 lt/sec Ha e un volume minimo invasabile pari al valore più alto tra 350 mc/ha di urbanizzato e 500 mc/ha di impermeabilizzato. Come evidenziato nella tabella riportata nella tavola I.1.a il volume invasabile necessario alla lottizzazione è pari a 420 mc. Tale valore è stato calcolato escludendo dalla superficie del piano (circa 1,4 ettari) la porzione di ambito che contiene il lotto 1 (circa 0,2 ettari), in quanto le acque reflue provenienti da quest ultima scaricheranno nella rete fognaria mista esistente su via De Chirico. 1,2 Ha x 350 mc/ha= 420 mc La vasca, di capacità 380 mc, verrà collocata nella fascia di compensazione più vicina alla ferrovia e avrà una profondità massima di 0,4 metri. Concorreranno all accumulo delle acque meteoriche i pozzetti e le condutture (per circa 40 mc complessivi). Di seguito viene presentata una tabella coi calcoli relativi ai volumi minimi di accumulo. La quota della falda risulta essere a circa 70 cm di profondità rispetto al fondo della vasca, pertanto non dovrebbero verificarsi interferenze e problemi di permeabilità. Le condutture in PVC progettate per convogliare le acque meteoriche alla vasca di laminazione, collocate molto superficialmente a causa della ridotta profondità della vasca stessa saranno protette da una camicia in c.l.s

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9 SCARICO DELL INVASO INCIDENZA DELLE URBANIZZAZIONI GIA PRESENTI L invaso in oggetto sarà scaricato a gravità verso la rete esistente asservita al Comune di Ferrara che ha come recettore finale il canale consortile denominato Condotto Misericordia. La portata massima consentita per il recapito al canale viene fissato dal Consorzio di Bonifica in 8 l/sec ha. In tale Condotto Misericordia, tramite il medesimo tratto di tubazione finale (tubo in acciaio DN 400), allo stato attuale, scaricano già due lottizzazioni in corso di costruzione, le quali risultano di dimensioni inferiori rispetto a quella in oggetto. L intera area oggetto di piano attuativo ha una superficie pari a circa 1,4 ettari; di questi il lotto 1 (847 mq), il verde pubblico ad esso adiacente (228 mq) e i due tratti di strada a completamento di via Giorgio De Chirico (425 e 523 mq) scaricheranno le acque meteoriche in pubblica fognatura (in condotti parzialmente esistenti e parzialmente di progetto). Il bacino contribuente restante ha una superficie pari a circa mq = 1,20 Ha La portata massima consentita risulta pertanto pari a 8 x 1,2 = 9,60 litri/sec. Per il dimensionamento della tubazione in uscita che consenta di rispettare il parametro richiesto si utilizza la formula: Q amm = µ A (2gh) 1/2 In cui: Q amm = portata ammissibile affluente al recettore (9,60 l/s) µ = coefficiente di contrazione (0,6) A = area della condotta di scarico G = costante di accelerazione di gravità (9,81 m/s 2 ) h = battente idrico (altezza massima di progetto del pelo libero 0,4 m) A max = Q amm / µ A (2gh) 1/2 = area massima della strozzatura di scarico = 5711 mmq. r = (A max / π) 1/2 = 42,7 mm - 9 -

10 d = 85,4 mm Si adotta pertanto una strozzatura con diametro approssimato pari a 90 mm. Tale valore risulta idoneo, anche in considerazione di eventuali problemi di intasamento e per ridurre gli interventi manutentivi. In ogni caso la portata di scarico risulterà pari o inferiore a quella massima consentita. Sarà posato un tubo interrato in PVC DN 400 in uscita dalla vasca di laminazione nel percorso evidenziato nella relativa tavola grafica. * * * Di seguito si verifica l adeguatezza della condotta affluente verso il recettore finale Condotto Misericordia, anche in virtù dei contributi addotti dalle lottizzazioni esistenti, ovvero le lottizzazioni La Ginestra e Sardo. Il contributo di tali lottizzazioni, di superficie inferiore a quella in esame, può essere approssimato a 8 l/s. La portata complessiva nella tubazione DN 400 di scarico finale al condotto misericordia risulta pertanto pari a: Q Sardo + Q Ginestra + Q ValleRillo = 8,0 + 8,0 + 9,6 = 25,6 5 l/s La verifica della canalizzazione viene effettuata adottando la Formula di Chezy con coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler: Q = K s A R 2/3 i 1/2 In cui: K s = coefficiente di scabrezza (tubi acciaio = 90 m 1/3 /s) A = Area della sezione del tubo R = raggio idraulico (r/2) i = pendenza della condotta (0.1%) La tubazione finale di scarico DN 400 presenta diametro interno pari a 393,8 mm. La portata massima calcolata secondo la formula di Chezy risulta essere 0,074 m 3 /s = 74 l/s, ben superiore alla portata di 25,6 l/s. La canalizzazione risulta pertanto adeguata alla portata finale nel recettore

11 CALCOLO FOGNATURE ACQUE NERE Calcolo portata acque nere Per il calcolo della portata delle acque nere, si è utilizzata la seguente espressione: Qn =Nab* Cpg*Cmc*Crid*D.I./3600* β Dove: Nab Cpg è l entità della popolazione servita; è un coefficiente di punta giornaliero (cioè tiene conto delle punte orarie), usualmente si considera pari a 2,4; Cmc è il coefficiente di massimo consumo, che tiene conto delle oscillazioni stagionali; è stato assunto pari a 1,4; Crid D.I. β è il coefficiente che tiene conto dell' effettiva aliquota di acqua potabile distribuita che dopo l'utilizzo viene scaricata nella fognatura, valutato pari a 0,8; è la dotazione idrica procapite giorno erogata dall acquedotto, valutata 300 l/ab*g; è il numero di ore durante le quali si presume avvenga l uso dell acqua, solitamente si assume pari a 8. Nota la portata, per determinare il diametro si procede in maniera analoga a quanto già descritto per la rete delle acque bianche. Data la piccola entità dell area e della popolazione servita, il calcolo dà luogo a portate massime di acque nere molto limitate (vedi tabella di calcolo nella pagine seguente), quindi si è assunto come diametro delle condotte della rete nera il diametro minimo, pari a 200mm. Il dimensionamento dei condotti per acque nere verte più che altro sulla verifica riguardante la velocità minima di progetto, per evitare depositi di refluo nelle tubazioni in condizioni di portata minima

12 VIA VALLE RILLO FOGNATURA ACQUE BIANCHE BACINO U.d.M. fonte Note A Atot area totale mq disegno superficie totale del lotto in esame Acop+strade area impermeab mq disegno 7600 superficie di tipo impermeabile Averde area verde mq disegno 6400 superficie di tipo permeabile IMP corff. di impermeabili - - 0,543 (Astrada+Atetto)/Atot tà Ks coeff. di scabrezza m^1/3/s ipotesi 70 coefficiente di Strickler At area contribuente totale mq disegno area contribuente totale, che tiene in considerazione anche eventuali superfici contribuente a monte i % pendenza - ipotesi 0,1 pendenza della tubazione L lunghezza ramo m disegno 164 lunghezza del ramo di tubazione coeff. di φperm afflusso aree perm ,5 coefficiente relativo alle aree di tipo permeabile φimp φ φdef a n Te D Vp Qp Tr Tc coeff. di afflusso aree imperm. coeff. di afflusso bacino coeff. di afflusso totale coeff. curva possibilità pluviom. esponente curva possibilità pluviom. tempo di ingresso in rete diametro condotta velocità in condotta a sez. piena portata a sez. piena tempo di percorrenza rete tempo di corrivazione Tr+Te - - 1,000 (Atetto*1+Astrada*0,8)/(Atetto+Astrada) - - 0,771 (φimp*imp)+(1-imp)*φperm - - 0,771 considera anche φ di eventuali tratti a monte mm/h relazione 46 - relazione 0,408 min tabella 10 coeff. a nella curva di possibilità pluviometrica definita dalla h = a*t^n coeff. n nella curva di possibilità pluviometrica definita dalla h = a*t^n tempo di scorrimento sul bacino prima del raggiungimento della rete di drenaggio m ipotesi 0,600 Diametro ipotizzato m/s - 1,575 velocità di sezione piena = Ks*D^(2/3)*(i%/100)^0,5 mc/s - 0,445 portata di sezione piena = Vp*D^2*π/4 min - 1,736 L/(60*Vp) h - 0,19 (Te+Tr/1,5)/60 in cui, per tener conto della variabilità nel tempo della precipitazione e quindi non sottostimare la portata al colmo, si fa riferimento a 1,5 volte la velocità di moto uniforme ic intensità di pioggia mm/h - 124,529 a*tc^(n-1) Qmax portata acqua meteorica mc/s - 0,374 At*ic*φ*(3600*1000) Qmax/Qp Qmax/Qp - - rapporto tra portata massima e portata di sezione 0,840 piena Verifica Qmax/Qp < ok Verifica della portata Verifica h/d 0,7 - tabella 0,702 da tabella: Verifica del grado di riempimento N.B.: il calcolo è di tipo cautelativo in quanto considera l'area cotribuente pari a mq (area intera dell'ambito di scheda POC) includendo anche le aree che scaricano sulla fognatura pubblica di Via De Chirico 1/2

13 VIA VALLE RILLO FOGNATURA ACQUE BIANCHE U.d.M. fonte BACINO A Note Vmax/Vp - tabella 1,121 valore da tabella Vmax m/s - 1,765 ((Vmax/Vp)da tabella)*vp Verifica Vmax < 5 m/s - - ok Verifica sulla velocità N.B.: il calcolo è di tipo cautelativo in quanto considera l'area cotribuente pari a mq (area intera dell'ambito di scheda POC) includendo anche le aree che scaricano sulla fognatura pubblica di Via De Chirico 2/2

14 Calcolato il rapporto Q n,min /Q p ed estrapolato il valore da tabella di V min /V p, noto V p, si controlla che V min sia maggiore 0.5 m/s. Nel caso non si verifiche tale condizione, si dovrà modificare la pendenza della condotta. Come detto, i calcoli sono stati effettuati mediante foglio excel, che si riporta nelle pagine successive. Occhiobello, Settembre 2018 Arch. Marcello Bosi

15 VIA VALLE RILLO FOGNATURA ACQUE NERE U.d.M. rif. TRATTO L1 Note Nab numero di abitanti a monte del condotto Numero di abitanti da considerare per il calcolo del condotto Cpg Cmc Coeff. di punta giornaliero Coeff. di massimo consumo stagionale - - 2,4 coefficiente di punta giornaliero, valutato pari a 2, ,4 coefficiente di massimo consumo stagionale, valutato pari a 1,4 Crid Coeff. di riduzione per perdite - - 0,8 coefficiente che tiene conto dell' effettiva aliquota di acqua potabile distribuita che dopo l'utilizzo viene scaricata nella fognatura, valutato pari a 0,8. quantità di acqua individuale che deve essere garantita D.I. Dotazione idrica l/ab*g mediamente durante l'anno β coeff. h è il numero di ore durante le quali si presume avvenga 8 l uso dell acqua, si assume pari a 8; Qn max portata max di acqua nera l/sec - 3,696 Qn =Nab* Cpg*Cmc*Crid*D.I./3600*β Qn min portata minima di acqua nera l/sec 1,848 si auume pari a 0,5*Qn max Ks coeff. di scabrezza m^1/3/s ipotesi 70 coefficiente di Strickler i % pendenza - ipotesi 0,2 pendenza della tubazione L lunghezza ramo m disegno 102 lunghezza del ramo di tubazione D diametro condotta m ipotesi 0,200 Diametro ipotizzato velocità in Vp condotta a sez. piena m/s - 1,071 velocità di sezione piena = Ks*D^(2/3)*(i%/100)^0,5 Qp portata a sez. piena mc/s - 0,034 portata di sezione piena = Vp*D^2*π/4 Qmax/Qp Qmax/Qp - - 0,110 rapporto tra portata massima e portata di sezione piena Verifica Qmax/Qp < ok Verifica della portata Verifica h/d - tabella 0,222 da tabella: Verifica del grado di riempimento Vmax/Vp - tabella 0,653 valore da tabella Vmax m/s - 0,699 ((Vmax/Vp)da tabella)*vp Verifica Vmax < 5 m/s - - ok Verifica sulla velocità Qn,min/Qp Qn,min/Qp - - rapporto tra portata minima nera e portata di sezione 0,0550 piena h/d - tabella 0,158 da tabella: Verifica del grado di riempimento Vmin/Vp - tabella 0,532 valore da tabella Verifica Vmin 0,5 m/s - - 0,570 Verifica velocità acque nere 1/1