RELAZIONE TECNICA SULL' INVARIANZA IDRAULICA

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1 localizzazione REGIONE FRIULI VENEZIA GIULIA tavola PROVINCIA DI PORDENONE COMUNE DI PORDENONE committente POLO TECNOLOGICO DI PORDENONE lavoro oggetto scala RELAZIONE TECNICA SULL' INVARIANZA IDRAULICA responsabile di progetto PROGETTAZIONE GENERALE E COORDINAMENTO PROGETTO ARCHITETTONICO PROGETTO STRUTTURALE PROGETTO IMPIANTISTICO COORDINAMENTO SICUREZZA collaborazione e aspetti specialistici data progetto rev. data motivo riferimenti 1 22/07/2019 INTEGRAZIONE COMUNE redatto controll. archivio BUS FLC 1883D_DR07_R1.doc

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3 Committente Polo Tecnologico di Pordenone Via Roveredo 20 B, Pordenone (PN) REGIONE FRIULI VENEZIA GIULIA PROVINCIA DI PORDENONE COMUNE DI PORDENONE AMPLIAMENTO DELLA SEDE DEL POLO TECNOLOGICO DI PORDENONE in Via Roveredo PORDENONE (PN) ELABORATO RELAZIONE DI INVARIANZA IDRAULICA Luogo Data Pordenone Redatto Ing. Michele Busetto

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5 Sommario Generalità... 4 Calcolo di invarianza idraulica... 5 Curva segnalatrice di possibilità pluviometrica... 5 Aree di progetto e coefficienti di afflusso... 8 Calcoli e valori preliminari... 9 Tempo di corrivazione... 9 Costante di invaso Portata critica Pozzi drenanti Coefficiente udometrico massimo ammissibile u max Metodi di calcolo per la determinazione dei volumi minimi di invaso Metodo del serbatoio lineare (Paoletti e Rege Gianas, 1979) Metodo della corrivazione o cinematico (Alfonsi e Orsi, 1967) Soluzioni ottenute TABELLA RIASSUNTIVA DI COMPATIBILITA IDRAULICA Allegati

6 Generalità L oggetto dell intervento riguarda la realizzazione dell ampliamento della sede del Polo Tecnologico in Via Roveredo a Pordenone. La linea di scarico di acque pluviali di cui verrà servito l edificio di nuova realizzazione convoglierà le acque di ruscellamento del solo ampliamento verso due pozzi perdenti, anch essi di nuova realizzazione, situati nelle vicinanze del nuovo fabbricato. Lo scopo dell indagine è l applicazione del principio dell'invarianza idraulica delle acque meteoriche, al fine di una regimentazione del deflusso verso le reti di drenaggio urbano. La relazione è stata redatta con riferimento al D.P.Reg Metodi e criteri per l applicazione del principio dell invarianza idraulica nella Regione Friuli Venezia Giulia. 4

7 Calcolo di invarianza idraulica La superficie di riferimento per il calcolo di invarianza idraulica S è pari a mq. Sulla base dell Allegato 1 al D.P.Reg.083/2018 la classe di trasformazione ricade nel livello di significatività Elevato (estensione della superficie di riferimento S compresa tra 1 e 5 ha). Curva segnalatrice di possibilità pluviometrica Lo studio di compatibilità idraulica relativo all applicazione del principio dell invarianza idraulica deve essere corredato di un analisi pluviometrica all interno della quale devono essere indicate le LSSP (Linee Segnalatrici di Possibilità Pluviometrica). Le LSPP possono essere riassunte nella seguente equazione: dove: h = a t n h è l altezza della precipitazione attesa (mm); a è il coefficiente pluviometrico orario (funzione del Tr ed espresso in mm/ora n ); n è il coefficiente di scala (assunto scala-invariante nel modello utilizzato); t è la durata della precipitazione (ore). Come riportato al 12.1 del D.P.Reg.083/2018, qualora i dispositivi idraulici vengano utilizzati come unica soluzione, come in questo caso, escludendo la realizzazione di volumi di invaso, il tempo di ritorno di progetto deve essere preso pari a 200 nei territori di pianura. Il software RainMap FVG contiene la regionalizzazione del regime pluviometrico che interessa la Regione FVG. Tale applicativo, di proprietà regionale, fornisce le linee segnalatrici di possibilità pluviometrica (LSPP) e la rappresentazione tabellare delle precipitazioni massime orarie attese, in funzione della durata e del tempo di ritorno per una determinata località assegnate le coordinate di riferimento. Per l area in esame si ottiene: Coordinate Gauss-Boaga Fuso Est E N Input Baricentro cella

8 Parametri LSPP n 0.31 Tempo di ritorno (Anni) a Precipitazioni (mm) Durata Tempo di ritorno (Anni) (Hr)

9 Curva Segnalatrice di Possibilità Pluviometrica Tr (Anni) Precipitazioni (mm) Durata (ore) Riassumendo, i valori di riferimento per l area in esame sono i seguenti: Tempo di ritorno (anni) Tr 200 E Coordinate Gauss-Boaga N Coefficiente pluviometrico orario (mm/h n ) a 84 Coefficiente di scala n 0.31 Coefficiente di scala per gli scrosci = n 4/3 n

10 Aree di progetto e coefficienti di afflusso Nella tabella sono riportati i valori di riferimento delle superfici Ante Operam, Post Operam e dei rispettivi valori dei coefficienti di afflusso ψ i, con riferimento all All.1 al D.P.Reg Tipo di copertura ψ i S i (mq) Ante S i (mq) Post Operam Operam Superficie verde Superficie semi permeabili Superficie impermeabili Superficie di riferimento (mq) S I valori dei coefficienti di afflusso medi ponderali Ante Operam e Post Operam sono: ψ med AO 0.30 ψ med PO

11 Calcoli e valori preliminari Tempo di corrivazione Il tempo di corrivazione è il tempo impiegato da una goccia d acqua che cade in un punto del bacino per raggiungere la sezione di chiusura. Sullo schema concettuale della corrivazione si basa il metodo cinematico o metodo della corrivazione per la stima delle portate di piena. Le ipotesi che si fanno sul tempo di corrivazione sono le seguenti: Ogni singola goccia di pioggia si muove sulla superficie del bacino seguendo un percorso immutabile che dipende unicamente dalla posizione del punto in cui essa è caduta; La velocità della singola goccia non è influenzata dalla presenza di altre gocce, cioè ognuna di esse scorre indipendentemente dalle altre. In realtà la velocità dell'acqua lungo un pendio o in un alveo dipende, oltre che dalle caratteristiche della superficie bagnata, anche dal tirante idrico: ne consegue che in uno stesso bacino si possono avere valori diversi dei tempi di corrivazione sia in dipendenza delle caratteristiche del suolo sia anche durante la stessa precipitazione in funzione della durata e dell'intensità dell'evento; La portata defluente si ottiene sommando tra loro le portate elementari provenienti dalle singole aree del bacino che si presentano allo stesso istante alla sezione di chiusura. Per bacini urbani il tempo di corrivazione (tc) può essere stimato, in prima approssimazione, come somma di una componente di accesso alla rete (ta), che rappresenta il tempo impiegato dalla particella d acqua per giungere alla più vicina canalizzazione della rete scorrendo in superficie, e dal tempo di rete (tr) necessario a transitare attraverso i canali della rete di drenaggio fino alla sezione di chiusura. tc = ta + tr Il valore ta varia da 5 a 15 minuti con il diminuire della pendenza superficiale. La velocità in rete, che per evitare problemi di deposito ed erosione deve essere compresa tra 0,5 e 4 m/s (valore solitamente assunto pari a 1 m/s), è responsabile invece del tempo di rete tr). Si è considerato lo stesso valore del tempo di corrivazione per la condizione Ante Operam e Post Operam, non andando il fabbricato di nuova realizzazione ad alterare significativamente il tempo di corrivazione rispetto alla condizione Ante Operam. 9

12 Tempo di corrivazione Ante Operam tc (min) 5 tc (ore) Post Operam tc (min) 5 tc (ore) Costante di invaso Viene determinata a partire dal tempo di corrivazione, facendo riferimento alla formula di Mignosa e Paoletti (1986): k = 0.7 tc Costante di invaso Ante Operam k (ore) Post Operam k (ore) Portata critica Per il calcolo della portata critica nelle condizioni Ante Operam e Post Operam si fa riferimento alle formule del metodo dell invaso lineare e della corrivazione, di seguito riportate: Invaso lineare: Q c =2.778 D a S ψ k n-1 Corrivazione: Q c =2.778 a S ψ tc n-1 Pozzi drenanti La superficie di riferimento ricade in una zona prettamente verde e poco urbanizzata, per la quale non si incorre in elevati rischi di allagamenti nel caso di eventi meteorici intensi. La Carta geolitologica di superficie dello studio geologico evidenzia in zona la presenza di miscele di ghiaie e sabbi, situazione che caratterizza anche il sottosuolo: i due sondaggi effettuati hanno rilevato una notevole omogeneità dei sedimenti, tipica dell alta pianura, con 10

13 Ampliamento della sede del Polo Tecnologico a Pordenone la presenza di ghiaia con matrice sabbioso limosa più o meno abbondante. La facies può essere inquadrata come mescolanza di sabbia e ghiaia con permeabilità idraulica K compresa tra 10-2 e 10-5 m/s. Il sottosuolo risulta pertanto avere un alta permeabilità. Il massimo livello di falda è dell ordine dei 30 metri sotto il piano campagna. I pozzi drenanti vengono impiegati quindi come misura compensativa per gli incrementi di portata risultanti a seguito della trasformazione. Il pozzo drenante è da realizzare con anelli prefabbricati in c.a. sovrapposti e forati lateralmente. Tra terreno naturale e manufatto (lateralmente e sul fondo) va interposto uno spessore di almeno 50 cm di materiale granulare ad elementi sub rotondeggianti con diametro 5-12 cm, per favorire l infiltrazione. 11

14 La valutazione della capacità filtrante di un pozzo drenante è stata eseguita mediante le seguenti relazioni, assumendo infine come valore di progetto la media delle due portate ottenute: 1. Darcy: = 2. Tertskate: = ( ) dove: K = 10-4 m/s (coefficiente di permeabilità) J = 1 (cadente piezometrica: livello di falda a profondità > 30 m dal piano campagna) Af = superficie netta filtrante (superficie orizzontale di un anello circolare con diametro maggiore H e diametro minore D) (mq) D = 1.5 m (diametro del pozzzo) =. (adim) H = 4 m (altezza utile del pozzo) r = 0.75 m (raggio interno del pozzo) Cr = 3.0 coefficiente di riduzione. Si ipotizza di realizzare pozzi di altezza utile 4 m e raggio 0.75 m. Si riportano di seguito i risultati ottenuti con le due formulazioni, insieme al valore medio: Q (l/s) Darcy 5.5 Tertskate 6.1 Valore medio 5.8 Si ha una portata filtrante del singolo pozzo pari a 5.8 l/s, e quindi per i due pozzi il valore è pari a 11.6 l/s. Per calcolare la capacità massima del singolo pozzo si considera uno strato di materiale granulare di 50 cm lateralmente e al fondo.!"#$% &!''! (#!)!= (* + ), =* =7.07 $1 Strato di 50 cm di materiale granulare alla base del pozzo:!"#$% 234%=(* + ) 0.5= 0.88 $1 12

15 Strato di 50 cm di materiale granulare attorno al pozzo:!"#$% "3)%+3"%=(* (++0.5) ), (* + ), = $1 I volumi degli strati di materiale granulare vanno moltiplicati per la porosità del materiale, assunta pari a 0.3: Il volume totale del pozzo è quindi pari a:!"#$% 234%= =0.26 $1!"#$% "3)%+3"%= =3.77 $1!"#$% )!) &!''!= =11.1 $1 La capacità offerta dai due pozzi drenanti è perciò pari a 22.2 mc. Il tempo di svuotamento del pozzo è pari a circa 31 minuti, cioè 0.53 ore (<< 48 ore). Nell immagine seguente è evidenziata l ubicazione dei due pozzi di nuova realizzazione. 13

16 Ampliamento della sede del Polo Tecnologico a Pordenone Linea scarico acque pluviali Edificio in progetto Pozzi drenanti Coefficiente udometrico massimo ammissibile u max E la portata massima specifica ammissibile che può essere scaricata nel sistema di drenaggio di valle nella situazione Post Operam dalla superficie trasformata, espressa in l/s/ha. Da u max si ricava la portata massima ammissibile di scarico come: Q max = u max S Come riportato al 10 del D.P.Reg.083/2018, u max è generalmente indicato oppure concordato con l ente gestore del sistema di drenaggio di valle. In assenza di tale indicazione il valore va determinato nella condizione Ante Operam ovvero in assenza della proposta di trasformazione urbanistico-territoriale o fondiaria. In questo caso, come valore di portata massima in uscita si prende il valore della portata filtrante dei pozzi drenanti. Il volume da destinare alla laminazione delle piene è quello necessario a garantire che il massimo valore del coefficiente udometrico allo scarico nella situazione Post Operam 14

17 rimanga costante rispetto alla situazione Ante Operam oppure non ecceda l eventuale valore concordato o imposto dall ente gestore. 15

18 Metodi di calcolo per la determinazione dei volumi minimi di invaso Per il calcolo dei volumi di invaso sono stati utilizzati due metodi: 1. Metodo del serbatoio lineare (Paoletti e Rege Gianas, 1979); 2. Metodo della corrivazione o cinematici (Alfonso e Orsi, 1967). Al fine di procedere alla validazione dei risultati è necessario confrontare le durate critiche di pioggia ottenute mediante i diversi metodi con le ipotesi di assunzione del coefficiente di scala n della curva di possibilità pluviometrica. Metodo del serbatoio lineare (Paoletti e Rege Gianas, 1979) Tale procedura si basa sull ipotesi che il bacino a monte dell invaso di laminazione si comporti come un invaso lineare e quindi che le portate in ingresso possano essere stimate mediante il modello dell invaso. Le ipotesi semplificative del metodo sono: Ietogrammi netti di pioggia ad intensità costante; Applicazione del metodo dell invaso lineare per la determinazione dell onda di piena in arrivo all invaso di laminazione; Svuotamento dell invaso di laminazione a portata costante Q u,max durante la fase di colmo (laminazione ottimale). Si calcola il valore del parametro m, come: m = Q c Q u,max dove Q c è la portata critica Post Operam calcolata con la formula del modello dell invaso lineare, e Q u,max è la portata massima di svuotamento della vasca, presa pari al valore Ante Operam calcolato sempre con la formula del modello dell invaso. Ottenuto tale valore, si risolve l equazione implicita in F: n F + (1-n) ln< m D Fn-1 m D Fn-1-1 = - θ w = F(n,m) k 16 m D F2-n 1-e -F = 0 che permette di trovare il valore della durata critica dell evento:

19 Successivamente, si calcola il valore di G: G(n,m) = F > Fn-1 D - Fn-2 D ln< m D Fn-1 che consente di trovare il valore del volume di invaso: m D Fn-1-1 = - 1 m - 1 ln?@m Fn-1 m F D -1A (1-e-F )BC W 0 = G(n,m) k Q c Di seguito si riporta la tabella con i risultati ottenuti: Rapporto tra portate critiche AO e PO m 4.57 Parametro per il calcolo di Q u,max D 0.65 Grandezza adimensionale F 7.45 Grandezza adimensionale G 1.57 Durata critica della pioggia (ore) θ w 0.43 Durata critica della pioggia (minuti) θ w Volume di invaso (mc) W Metodo della corrivazione o cinematico (Alfonsi e Orsi, 1967) Il presente approccio ipotizza l intero bacino come un sistema composto da tanti canali lineari disposti in parallelo, ovvero si considerano prevalenti all interno del bacino di scolo i fenomeni di traslazione dell acqua. La schematizzazione del processo di trasformazione afflussi-deflussi nel bacino di monte è di tipo cinematico. Valgono le seguenti ipotesi semplificative: Ietogrammi netti di pioggia ad intensità costante; Curva aree-tempi lineare; Svuotamento a portata costante pari a Q u,max (laminazione ottimale). Il volume W invasato può pertanto essere ottenuto in funzione della durata θ w della pioggia, del tempo di corrivazione tc del bacino, della portata massima uscente dall invaso Q u,max, del coefficiente di afflusso ψ, della superficie di riferimento S e dei parametri pluviometrici a ed n (o n ): 17

20 W 0 =10 ψ S a θ n tc Q u,max θ w 1-n ψ S a -3.6 Q u,max θ w-3.6 Q u,max tc Imponendo la condizione di massimo per il volume, ovvero derivando l equazione sopra scritta rispetto alla durata ed eguagliando a zero, si ricava un espressione implicita, dalla cui risoluzione si ottiene il valore della durata critica: 2 θ w =?@Q u,max (1-n) tc Q u,max -n θ w0 ψ S a A n ψ S a B Tale valore, inserito nell espressione di W 0, consente di trovare il valore del volume di invaso. Di seguito si riporta la tabella con i risultati ottenuti: 1 n-1 Durata critica della pioggia (ore) θ w 0.39 Durata critica della pioggia (minuti) θ w Volume di invaso (mc) W

21 Soluzioni ottenute Di seguito di riporta una tabella coi valori dei volumi ottenuti con i due metodi: W 0 (mc) Metodo del serbatoio lineare Metodo cinematico I valori dei volumi necessari per l invarianza ricavati coi due metodi risultano in tutti i casi inferiori alla capacità dei due pozzi, pari a 22.2 mc. 19

22 TABELLA RIASSUNTIVA DI COMPATIBILITA IDRAULICA Tabella riassuntiva di compatibilità idraulica da applicarsi ad ogni singola trasformazione (contenuti minimi) Descrizione della trasformazione oggetto dello studio di compatibilità idraulica Nome della trasformazione e sua descrizione Realizzazione dell ampliamento della sede del Polo Tecnologico di Pordenone. Località, Comune, Provincia Tipologia della trasformazione Via Roveredo 20 B, Pordenone. Realizzazione di un fabbricato e del marciapiede di collegamento tra esso ed il parcheggio. La trasformazione prevede il passaggio della superficie adibita alla realizzazione dell ampliamento da verde a prevalentemente impermeabile. Presenza di altri pareri precedenti relativamente all invarianza idraulica sulla proposta trasformazione --- Descrizione delle caratteristiche dei luoghi Bacino idrografico di riferimento Bacino idrografico del Fiume Livenza. Presenza di eventuali vincoli PAI (Piano stralcio per l Assetto Idrogeologico di cui al DLgs.152/2006) che interessano, in parte o totalmente, la superficie di trasformazione S Sistema di drenaggio esistente Sistema di drenaggio di valle Il P.A.I.L. non individua per l area d interesse una pericolosità idraulica. Il lotto presenta una rete separata di drenaggio interna, con convogliamento delle acque meteoriche verso dei pozzi perdenti già esistenti. Rete di drenaggio comunale. 20

23 Ente gestore Hydrogea Valutazione delle caratteristiche dei luoghi compensative ai fini della determinazione delle misure Coordinate geografiche (GB EST ed GB NORD) del baricentro della superficie di trasformazione S (oppure dei baricentri dei sottobacini nel caso di superfici di trasformazione molo ampie e complesse) per la quale viene fatta l analisi pluviometrica (da applicativo RainMap FVG) Coefficienti della curva di possibilità pluviometrica (Tr=50 anni, da applicativo RainMap FVG): a (mm/oran), n, n Estensione della superficie di riferimento S espressa in ha Quota altimetrica media della superficie S GB Est: GB Nord: Tr = 200 anni; a = 84 [mm/ora n ] n = 0.31 n = 0.41 (necessario in caso di scrosci) S = 2.97 [ha] 70 [m s.l.m.m.] CTR (+ mslmm) Valori coefficiente afflusso Ψmedio ANTE OPERAM (%) Valori coefficiente afflusso Ψmedio POST OPERAM (%) Livello di significatività della trasformazione ai sensi dell art.5 Portata unitaria massima ammessa allo scarico (l/s ha) e portata totale massima ammessa allo scarico (m3/s) dal sistema di drenaggio ai fini del rispetto dell invarianza idraulica Ψmedio = 30 [%] (ante operam) Ψmedio = 34 [%] (post operam) Elevato (Strumenti urbanistici comunali generali e loro varianti art.2, c.1, lettera a) Vincolo calcolato in funzione della portata filtrante dei pozzi drenanti: Q MAX = [m 3 /s] Descrizione delle misure compensative proposte Metodo idrologico-idraulico utilizzato per il calcolo dei volumi compensativi Metodo del serbatoio lineare Metodo cinematico 21

24 Ampliamento della sede del Polo Tecnologico a Pordenone Volume di invaso ottenuto con il metodo idrologico-idraulico utilizzato (m3) V = mc (Metodo cinematico) Volume di invaso di progettoo ovvero volume che si intende adottare per la progettazione (m3) --- Dispositivi di compensazionee --- Dispositivi idraulici Pozzi perdenti Portata massima di scarico di progetto del sistema ed indicazione della tipologia del manufatto di scarico Q PROG MAX = [m 3 /s] = [l/s] Buone pratiche costruttive/buone --- pratiche agricole Descrizione complessiva dell intervento di mitigazione (opere di raccolta, convogliamento, invaso, infiltrazione e scarico) a seguito della proposta trasformazione con riferimento al piano di manutenzione delle opere NOTE In aggiunta ai pozzi drenanti già esistenti saranno realizzati due ulteriori pozzi drenanti della capacità complessiva di circa 22 mc e con portata filtrante complessiva pari a circa l/s, destinati a raccogliere e infiltrare nel terreno le acque di ruscellamento superficiale del fabbricato di nuova realizzazione. Periodicamente si dovrà controllare e rimuovere eventuali accumuli di sedimenti o fanghi dal fondo. --- Pordenone, Il relatore Ing. Michele Busetto 22

25 Ampliamento della sede del Polo Tecnologico a Pordenone Allegati Estratto dell ortofoto con evidenziata l area in esame Estratto del C.T.R, scala 1:5000, con evidenziata l area in esame 23