P r o v i n c i a d i F i r e n z e COMUNE DI FIRENZE REALIZZAZIONE DEL NUOVO CAMPEGGIO DI FIRENZE A ROVEZZANO IN VIA GENERALE DALLA CHIESA N.

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1 P r o v i n c i a d i F i r e n z e COMUNE DI FIRENZE REALIZZAZIONE DEL NUOVO CAMPEGGIO DI FIRENZE A ROVEZZANO IN VIA GENERALE DALLA CHIESA N. 1-3 Calcolo deflusso acque meteoriche Calcolo deflusso acque nere Richiedente: FIGLINE AGRITURISMO S.P.A. Corso Matteotti n. 8 Figline Valdarno (FI) Siena, febbraio 2016 GEOSOL s.r.l. Dott. Geol. Paolo Bosco GEOSOL s.r.l. Viale Europa Siena Tel Fax studio@geosol.it Partita IVA IT CCIAA Siena n Isc. Trib. Siena n.6345 Vol.8133 numero archivio:

2 1. PREMESSA 2 La presente relazione idrologica è redatta su incarico della Società Figline Agriturismo S.p.A. a supporto del progetto per la realizzazione del nuovo campeggio di Firenze in Via Generale dalla Chiesa n. 1-3 in località Rovezzano, ad est del centro storico di Firenze: in particolare, si procede alla stima del deflusso superficiale delle acque meteoriche e delle acque nere sull area in studio, necessario al dimensionamento della fognatura acque bianche e delle acque nere. 2. STIMA DEL DEFLUSSO SUPERFICIALE Bacino Idrografico Per la stima del deflusso superficiale, è stato considerato il seguente sottobacino idrografico che raccoglie le acque superficiali convogliandole all interno di una tubazione interrata che recapiterà le acque nel Fiume Arno presente a sud, che possiede la seguente superficie: Estratto elaborati progettuali Tav.24 Schema smaltimenti

3 Superficie del sottobacino = mq 0, Kmq Nello specifico, la suddetta area è suddivisibile nelle seguenti sottozone, in relazione alle caratteristiche con cui ciascuna è stata adibita (si veda la planimetria esplicativa delle aree seguente): strada centrale, percorsi interni, parcheggi, ingresso, aree di transito e spazi di manovra realizzati mediante autobloccanti: mq; superficie adibita alle piazzole realizzate con stabilizzato filtrante: mq; aiuole, aree a verde: 9262 mq; superfici interessate da reception, servizi, ristorante, market, piscina, zona laguna e campo sportivo: 3890 mq. 3 Stima del coefficiente di deflusso Il coefficiente di deflusso si ottiene da alcuni elementi caratteristici del bacino che influenzano la densità di drenaggio; questa, come noto, è funzione della permeabilità del substrato, del clima, della pendenza dei versanti e dell'utilizzazione del suolo. Nel caso in esame, l area verrà urbanizzata e pertanto nel calcolo del coefficiente di

4 4 deflusso è rilevante l utilizzo del suolo: infatti, come specificato nel precedente paragrafo, l area del campeggio sarà adibita in parte a percorsi interni realizzati con autobloccanti, in parte a piazzole realizzate con stabilizzato filtrante, in parte a verde ed in ultimo altre zone saranno adibite a fabbricati per varie funzioni (servizi, uffici, ecc..), piscina, laguna e campo sportivo. In base a ciò, si ritiene che il quantitativo di acque che infiltra nel terreno è variabile in relazione alla tipologia di rivestimento presente: solo una parte dell acqua meteorica che defluisce si infiltra (infiltrazione reale): in base alla conoscenza bibliografica, si stima un coefficiente di infiltrazione pari al 20% per pavimentazione con autobloccanti, e al 70% per rivestimenti con stabilizzato filtrante (si veda il seguente schema della stima della percentuale d acqua che si infiltra e che defluisce per le aree pavimentate). Invece, per le aree a verde, si considerano le caratteristiche dei terreni presenti e si ritiene che il quantitativo di acque che infiltra nel terreno è solo una parte rispetto a quella, molto maggiore, che defluisce; in questo caso, la stima del deflusso superficiale, tiene conto dell'influenza contemporanea di più parametri caratteristici del bacino, ed è affidata di norma a metodi empirici di larga approssimazione. In questi metodi, ad ogni parametro viene attribuito un "peso" numerico sulla base di osservazioni del terreno (in campagna, da carte topografiche, da foto aeree, etc.); dalla somma dei valori ottenuti si passa ad una valutazione del deflusso superficiale che viene suddiviso in quattro classi: deflusso basso, normale, elevato e molto elevato. Per la stima del coefficiente di deflusso per il bacino idrografico in esame relativamente alle aree a verde, secondo il metodo di Cook viene eseguita la sommatoria dei coefficienti assegnati alle classi di acclività, copertura vegetale e infiltrazione e ritenzione superficiale. Si è proceduto alla sommatoria dei coefficienti assegnati alle classi di acclività, copertura vegetale e infiltrazione e ritenzione superficiale riportati nella seguente tabella: Parametri di Cook Pendenza Infiltrazione Copertura vegetale Ritenzione superficiale >30% 40 Scarsa 20 Scarsa 20 Trascurabile 20 Deflusso molto elevato = 100 Descrizione e relativi valori 30>%>10 10>%> Media Buona Media Buona Bassa Normale Deflusso elevato = Deflusso normale 75 = 50 <5% 10 Ottima 5 Densa 5 Elevata 5 Deflusso basso = 25 Quindi mediante la sommatoria dei coefficienti sopra riportati, si è ottenuto il valore del

5 coefficiente di deflusso Cd, per le zone interessate da vegetazione (aiuole, ecc ) pari a: Cd = 50% Relativamente alle zone interessate da manufatti, piscina, ecc., si considera che tutto il quantitativo di acqua che precipita vada in deflusso superficiale (Cd = 100%). Nella seguente tabella si riporta la stima dei coefficienti di deflusso relativamente ad ogni zona del bacino considerata: Tipologia del rivestimento/infiltrazione Zone Valore del coefficiente di deflusso Cd Valori dei coefficienti di deflusso Cd relativi ad ogni zona considerata Aree realizzate mediante autobloccanti Strada centrale, percorsi interni, parcheggi, ingresso, aree di transito e spazi di manovra Aree realizzate con stabilizzato filtrante Superfici adibite a piazzole Aree con permeabilità naturale Aiuole, aree a verde Aree impermeabilizzate 5 Superfici interessate da fabbricati adibiti a vari usi (servizi, ristorante, reception, ecc. ), piscina, laguna e campo sportivo 80% 30% 50% 100% Di conseguenza, verranno utilizzati i seguenti valori del coefficiente di deflusso, basati sul calcolo della media ponderata: Tipologia del rivestimento/infiltrazione Coefficiente di deflusso Cd Valore medio del coefficiente di deflusso Cd da adottare Aree realizzate mediante autobloccanti Aree realizzate con stabilizzato filtrante Aree con permeabilità naturale Aree impermeabilizzate 80% 30% 50% 100% Area (mq) Stima del tempo di corrivazione Valore medio del coefficiente di deflusso Cd = 52,9% E il tempo che impiega una particella di acqua a giungere, da qualsiasi punto del bacino, alla sezione di chiusura. Si suppone, per semplicità, che il tempo sia lo stesso durante tutto l evolversi del fenomeno ed indipendente dalle portate defluenti e che la pioggia, uniformemente distribuita, produca colmi di piena sempre crescenti fintanto che la sua durata non superi il tempo di corrivazione (tc). La portata massima risulta pertanto quella che si ha per una pioggia di durata pari a tc. Per una pioggia distribuita non uniformemente sull intero bacino, le portate defluenti dipendono in maniera determinante dalla distribuzione spaziale e temporale della pioggia, nonché dalla forma del bacino. Per bacini piccoli e medio piccoli si può supporre che la pioggia sia uniformemente distribuita, mentre per bacini medi e grandi questo assunto è improbabile. Per calcolare il tempo di corrivazione del bacino in studio, in assenza di misurazioni sperimentali, si fa riferimento alle seguenti formule: Kirpich: tc = L 0.77 [1000 L / (Hmax H 0)] tc : tempo di corrivazione (in ore) L : lunghezza dell'asta principale (Km)

6 Hmax H 0 : quota massime e minima rispetto alla sezione di chiusura 6 PIN 1: tc = 1.66 L 0.86 Hmax tc : tempo di corrivazione (in ore) L : lunghezza dell'asta principale (Km) Hmax : dislivello rispetto alla sezione di chiusura (m) tp (cinematico 1 m/s): tc = (5* L) / 3600 tc : tempo di corrivazione (in ore) L : lunghezza dell'asta principale (Km) Per il bacino in esame si hanno i seguenti valori: CARATTERISTICHE DEL BACINO CONSIDERATO Comune FIRENZE Località CAMPEGGIO ROVEZZANO Bacino imbrifero BACINO AREE DI SOSTA N. 1, N. 2 E N. 3 Sezione di chiusura TUBAZIONE INTERRATA Lunghezza asta principale 0,265 Km Superficie del bacino 0, Kmq Quota massima m s.l.m. Quota sezione di chiusura 51,6 m s.l.m. Media (quota) 1,835 m Da cui, sostituendo, si ottengono i seguenti valori del Tc secondo le formule considerate: Kirpich PIN 1 tp (cinematico 1 m/s) Media 0,124 h 0,260 h 0,157 h 0,18 h Pertanto, per il sottobacino in esame, considerando al media dei valori stimati si ottiene: Dati pluviometrici tc = 0,18 h Per la determinazione delle precipitazioni di massima intensità nel breve periodo (fino a 1 ora), si utilizzano i dati relativi alle precipitazioni provenienti dal Compartimento dell Ufficio Idrografico e Mareografico di Pisa relativamente alla stazione di Firenze (Reparto Idrografico), ritenuta in relazione alla distanza e condizioni meteo-climatiche la più rappresentativa dell area in esame. Per l'elaborazione dei dati pluviometrici disponibili si è determinata la curva di possibilità pluviometrica di tipo probabilistico relativa ad un tempo di ritorno di 200 anni, come di seguito indicato. Lo studio è stato condotto elaborando i valori massimi annuali di precipitazione intensa di durata inferiore ad un ora (5, 10, 15, 20, 30 e 1h), pubblicati dal Servizio Idrografico, mediante la legge statistica della distribuzione di Gumbel. Elaborazioni statistiche Per i dati pluviometrici, definiti nel precedente paragrafo, sono state eseguite le estrapolazioni statistiche tendenti all'individuazione dell'evento di pioggia avente tempo di ritorno di 200 anni. Per la determinazione dell altezza di massima piena viene fatto riferimento alla curva di probabilità pluviometrica espressa dalla seguente relazione:

7 dove: h = a t n Tr m - h = altezza di pioggia in mm calcolata secondo la legge di Gumbel; - t = durata della pioggia in ore; - Tr = tempo di ritorno in anni; - a, n = parametri che vengono forniti dalla regressione lineare nel piano bilogaritmico loghlogt utilizzando il metodo dei minimi quadrati. Per il bacino in esame alla sezione di chiusura, avremo un valore di altezza massima di pioggia corrispondente al tempo di corrivazione (Tc) del bacino imbrifero, in funzione del tempo di ritorno di 200 anni, pari a: Stima altezze di pioggia con Curve di Probabilità Pluviometrica Stazione di riferimento Firenze (Reparto idrografico) t < 1 ora a 19,999 t 0,18 n 0,250 Tr 200 m 0,185 H (mm) 34,71 Valutazione della portata Lo studio dei parametri idro-geomorfologici e le elaborazioni sopra descritte consentono di quantificare la presumibile portata massima: tale portata è calcolata alla sezione di chiusura dell area considerata in corrispondenza della tubazione interrata. Per la determinazione della portata di piena, data la modesta estensione dei bacini imbriferi e in assenza di misure dirette di portata che consentirebbero l'uso di modelli più sofisticati, si è fatto ricorso alla formula razionale ipotizzando l'idrogramma di piena simmetrico. Risulta quindi: dove: Q(max) = Cd A h(max) / 3,6 Tc - Q(max) = portata al colmo (mc/sec); - Cd = coefficiente di deflusso; - A = superficie del bacino (Kmq); - h(max) = altezza di pioggia (mm) nel tempo di corrivazione Tc, calcolata mediante la relazione della distribuzione di Gumbel, secondo quanto indicato nel precedente paragrafo; - tc = tempo di corrivazione del bacino (ore). Nella tabella riassuntiva sottostante sono riportati i valori calcolati del tempo di corrivazione, del coefficiente di deflusso, dell'altezza di pioggia corrispondente e la portata massima associata: Tc (ore) Cd (%) A (Kmq) H(max) (mm) 0,18 52,9 0, ,71 Q(max) (mc/sec) 1,92 7

8 DIMENSIONAMENTO DELLA TUBAZIONE CENTRALE ACQUE METEORICHE Per valutare il dimensionamento della tubazione centrale di raccolta di tutte le acque meteoriche recapitante nel Fiume Arno a valle, si è fatto riferimento alla velocità media v m della corrente e all area della sezione di misura S: Q = S v m La velocità media della corrente v m può essere calcolata mediante l utilizzo della seguente equazione di Manning del moto uniforme: in cui: v m = ( 1 / n ) R 2/3 i 1/2 - v m = velocità media della corrente in m/sec; - n = coefficiente di scabrezza di Manning espresso in m -1/3 s; - R = raggio idraulico pari al rapporto fra la sezione idraulica ed il perimetro bagnato ed espresso in metri; - i = pendenza della tubazione. Per quanto riguarda il valore del coefficiente di scabrezza da adottare, si fa riferimento ai valori riportati nelle seguenti tabelle. 8 Valori dei coefficienti di scabrezza da Marchi E. & Rubatta A., Meccanica dei fluidi principi e applicazioni tecniche, UTET 1981.

9 9 Valori del coefficiente di Manning da Chow V.T., In particolare, nel calcolo è stato utilizzato il seguente valore del coefficiente di Manning (tubazione in cemento liscio): - coefficiente del coefficiente di scabrezza k = 100 (che corrisponde ad un valore del coefficiente di Manning n = [m -1/3 s]). Per il gradiente idraulico, in base alla pendenza che la tubazione possiede (lunghezza = 264 m e dislivello da monte a valle della testa della tubazione = 3.67 m) si ottiene il seguente valore: - gradiente idraulico i = 0,0139. Di conseguenza, mediante l applicazione delle formule sopra riportate, è possibile calcolare la massima portata smaltibile dalla tubazione riempita al 60%, riportata nel calcolo qui di seguito:

10 10 Si evince che la tubazione avente un diametro di 1.00 m è opportunamente dimensionata poiché smaltisce una portata Q = 2,4688 mc/sec riempiendosi con un altezza pari al 60% dell altezza totale, lasciando quindi parte della sezione idraulica libera: tale portata è molto più grande del valore della porta duecentennale da smaltire precedentemente calcolata Q = 1,92 mc/sec. 3. STIMA DELLA PORTATA ACQUE NERE Per la stima della portata acque nere è stato utilizzato il numero degli abitanti equivalenti (AE) già calcolato suddividendo il campeggio in aree omogenee di utilizzo. In sintesi come indicato negli elaborati progettuali (vedi Tav.24 Schema smaltimenti) i settori di riferimento sono: Area Reception/Market Ristorante Campeggio area tende A - B Campeggio area piazzole C D E- F Gli AE sono stati calcolati in base al numero di persone presenti nel campeggio e suddivise nelle seguenti tipologie di utilizzatori: Personale del campeggio : 1AE ogni 5 addetti Ristorante: 1 AE ogni 5 posti mensa Campeggio: 1 AE ogni 2 posti letto Tutti i settori saranno dotati di fosse biologiche bicamerali e pozzetti per le acque saponose secondo le indicazioni dell Ente gestore per il corretto recapito in pubblica fognatura (vedi Tav.24 Schema smaltimenti) Il calcolo della portata in fognatura si stima considerando mediamente un coefficiente di deflusso o di riduzione pari a 80% della dotazione giornaliera per abitante equivalente che nel nostro caso assumiamo pari a 225 l/ae. La portata viene calcolata quindi con la seguente formula: in cui: Q (l/sec) = (D x Cmax x Crid x AE) / Q = portata media in l/sec - D = dotazione giornaliere in l (225 per AE) - Cmax = 2.50 rapporto fra la portata massima e la portata media - Crid = 0.80 coefficiente di riduzione/deflusso La determinazione del diametro dei collettori viene calcolata per condotte a pelo libero con riempimento del canale al 50% e pendenza dello 0.20%. Per il dimensionamento si è fatto riferimento alla velocità media v m della corrente e all area della sezione di misura S: Q = S v m La velocità media della corrente v m può essere calcolata mediante l utilizzo della seguente equazione di Manning del moto uniforme: in cui: v m = ( 1 / n ) R 2/3 i 1/2 - v m = velocità media della corrente in m/sec;

11 11 - n = coefficiente di scabrezza di Manning espresso in m -1/3 s; - R = raggio idraulico pari al rapporto fra la sezione idraulica ed il perimetro bagnato ed espresso in metri; - i = pendenza della tubazione. Per quanto riguarda il valore del coefficiente di scabrezza da adottare, si fa riferimento ai valori riportati nelle tabelle già riportate nel precedente paragrafo. In particolare, nel calcolo è stato utilizzato il seguente valore del coefficiente di Manning (tubazione in PVC liscio): - coefficiente del coefficiente di scabrezza k = 120 (che corrisponde ad un valore del coefficiente di Manning n = [m -1/3 s]). In base alla pendenza di progetto dello 0.20% mediante l applicazione delle formule sopra riportate, è stato possibile calcolare la portata smaltibile dalla tubazione primaria sulla dorsale e quelle secondarie di raccordo dei vari settori. Per opportunità costruttiva si è previsto il diametro di 200 mm per la dorsale e il raccordo alla fognatura pubblica e 120 mm per tutti i raccordi dei settori tributari.

12 12 La seguente tabella riporta i risultati del calcolo totale per settore e la relativa indicazione del diametro dei collettori: In sintesi il collettore finale di recapito in pubblica fognatura presente lungo Via della Nave a Rovezzano avrà un diametro prudenziale di 200 mm e una portata di 3.93 l/sec a fronte di una dotazione totale massima giornaliera di circa 170 mc/giorno. Siena, febbraio 2016 GEOSOL s.r.l. Dott. Geol. Paolo Bosco