PREMESSA TOMBINATURA DEL RIO GRAZZANO... 2

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2 Indice PREMESSA TOMBINATURA DEL RIO GRAZZANO SISTEMA DI CAPTAZIONE DELLE ACQUE METEORICHE CHE INSISTONO SULLA PIATTAFORMA STRADALE RELAZIONE IDROLOGICA curve di possibilità pluviometrica Metodo afflussi - deflussi RELAZIONE IDRAULICA Dimensionamento idraulico delle condotte Dimensionamento caditoie DISPOSITIVI DI TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI PRIMA PIOGGIA CHE INSISTONO SULLA PIATTAFORMA STRADALE Schema funzionale Portate di prima pioggia /13

3 PREMESSA Nell ambito del Progetto Esecutivo denominato S.P. n. 654R di Val Nure. Messa in sicurezza del tracciato con adeguamento della sezione esistente e variante su nuova sede 1 stralcio vengono individuate le opere idrauliche relative alla tombinatura del Rio Grazzano, nel tratto interessato dall intervento di riqualificazione stradale in argomento, e al sistema di captazione, di collettamento ed allontanamento delle acque meteoriche finalizzato al drenaggio della nuova piattaforma stradale. La presente relazione riferisce in merito ai dimensionamenti delle varie parti di cui si compongono le opere. 1. TOMBINATURA DEL RIO GRAZZANO In merito alla prima opera citata, si evidenza che il Consorzio di Bonifica di Piacenza, Ente gestore del Rio Grazzano, a seguito di studio idraulico, ha riferito, con nota pervenuta in data 17/01/2011 al prot. Prov.le 2272, le dimensioni più idonee che dovrà avere la tombinatura. Dalle risultanze di tale studio, lo scatolare più idoneo deve avere dimensioni di 2,50 x 1,50 m in modo tale da riuscire a garantire il deflusso del Rio Grazzano con franchi di sicurezza superiori o prossimi a 50 cm in caso di eventi meteorici con tempi di ritorno di anni. Il corso d acqua, che in alcuni tratti viene spostato, verrà artificializzato con elementi chiusi ed elementi aperti della sezione prescritta. La copertura del corso d acqua è necessaria nei punti in cui la nuova piattaforma stradale si avvicina al Rio Grazzano o addirittura si sviluppa al sopra dello stesso. In questi tratti sono stati inseriti dei passi d uomo (ogni 50 m) per consentire la manutenzione. Complessivamente la lunghezza di corso d acqua artificializzato è di : 1680 m con pendenza media pari a 0,9 %, suddiviso in sette tratti: 1 tratto: sezione aperta dalla sez.9-sez.12 lungh. 50,00 m; 2 tratto: sezione chiusa dalla sez.12-sez.24 lungh. 250,00 m; 3 tratto: sezione chiusa dalla sez. 35/36-sez.54 lungh. 392,00 m; 4 tratto: sezione aperta dalla sez.54-sez.60/61 lungh.162,00 m; 5 tratto: sezione aperta dalla sez.61/62-sez.88 lungh. 562,00 m; 6 tratto: sezione chiusa dalla sez.88-sez.101 lungh. 246,00 m; 7 tratto: sezione aperta dalla sez.101-sez.102/103 lungh. 18,00 m; Lungo lo sviluppo del corso d acqua in questione, è necessario mantenere gli scoli dei campi esistenti e ripristinare una presa d acqua irrigua posta alla sez 50bis. In corrispondenza della sez. 61, sempre nel Rio Grazzano, è presente una vecchia opera 2/13

4 idraulica in buone condizioni costituita da uno scivolo in mattoni e paratoia, utilizzata in passato come presa irrigua, che collega due quote differenti del fondo canale. La tombinatura in quel punto non viene eseguita, ci si limita alla realizzazione di un tratto di collegamento (imbocco e sbocco) con lo scatolare. Nei pressi della rotatoria che verrà realizzata all inizio dell abitato di Podenzano, la tombinatura del canale si trova al di sotto dell infrastruttura stradale. In particolare a monte della sez. 93 lo scatolare chiuso si raccorda con un ponticello esistente tramite idoneo manufatto in cemento armato da realizzasi in opera in grado di sopportare carichi stradali di 1^ categoria. 2. SISTEMA DI CAPTAZIONE DELLE ACQUE METEORICHE CHE INSISTONO SULLA PIATTAFORMA STRADALE In merito alle opere necessarie per la realizzazione del sistema di captazione delle acque meteoriche di piattaforma, la presente relazione riferisce in merito allo studio idrologico ed idraulico al fine di dimensionare i vari collettori. Nell ambito della procedura di verifica (screening) dell intervento in oggetto, la Regione Emilia-Romagna ha trasmesso la delibera di giunta regionale n del 16/11/2009 con la quale, al punto 6), si richiede di prevedere nell intervento anche il sistema di trattamento delle acque di prima pioggia. I dimensionamenti delle condotte, delle cunette, delle caditoie e degli impianti di trattamento acque di prima pioggia sono stati effettuati tenendo conto della larghezza della piattaforma stradale come da progetto, dividendo in due parti l area complessiva occupata dalla infrastruttura. Sono state trattate pertanto aree di piattaforma contenute entro i mq. Al fine di definire una sollecitazione meteorica di progetto è stato preso in considerazione lo studio idraulico sviluppato all interno del progetto esecutivo denominato Strade provinciali d interesse regionali n. 10R Padana Inferiore e n. 654R di Val Nure. Messa in sicurezza dell intersezione tra la SP 654R e la Strada Comunale di Turro i cui lavori hanno interessato la porzione di SP 654R appena a valle dell area oggetto del presente progetto. Si sono pertanto prese in esame le curve di possibilità pluviometrica già elaborate, per vari tempi di ritorno, e ragguagliate all area del bacino preso in considerazione (sezione di chiusura posta in loc. Turro). Ovviamente l area di tale bacino risulta maggiore dell area del bacino preso in esame con il presente progetto, pertanto le curve di possibilità pluviometrica risultano sovradimensionate per il caso in specie. 3/13

5 Nota la C.p.p. per un tempo di ritorno di 25 anni, individuati i due diversi bacini idrografici, come indicato in precedenza, è stata calcolata, mediante il metodo razionale, la portata defluente nella sezione di chiusura di ciascun bacino. Si è così potuto procedere al dimensionamento dei collettori e delle cunette. Sono poi stati individuati la tipologia e l interasse delle caditoie e dei pozzetti finalizzati alla raccolta delle acque che defluiscono sulla piattaforma stradale. In corrispondenza dell immissione in ciascun recapito finale è stata prevista l installazione di un manufatto di trattamento delle acque di prima pioggia (sedimentazione e separazione dei liquidi leggeri), con relativo manufatto di presidio idraulico, finalizzato ad abbattere il carico inquinante delle acque di piattaforma dovuto all azione di dilavamento della piattaforma stradale. Tale impianto prevede inoltre uno scolmatore che consente di convogliare le acque di seconda pioggia, dotate di proprietà organolettiche non inquinanti, direttamente al recapito finale (Rio Grazzano). Sulle planimetrie relative allo smaltimento acque allegate al presente progetto, sono state individuate le ubicazioni degli impianti sopra citati. 4/13

6 2.1. Relazione idrologica curve di possibilità pluviometrica Al fine di valutare la sollecitazione idrologica che interessa i bacini idrografici oggetto di indagine si rende necessario lo studio del regime pluviometrico dell area, ed in particolare, la definizione del regime delle piogge di breve durata e forte intensità. A tal fine si è preso in considerazione lo studio idrologico-idraulico eseguito in occasione dell intervento denominato Strade provinciali d interesse regionali n. 10R Padana Inferiore e n. 654R di Val Nure. Messa in sicurezza dell intersezione tra la SP 654R e la Strada Comunale di Turro con il quale si è considerato un bacino idrografico chiuso in loc. Turro (con estensione pari a circa 6 Kmq) ubicato appena a valle rispetto all area interessata dal presente intervento. Le curve di possibilità pluviometrica adottate risultano le seguenti: h a d dove: n h : altezza di pioggia; d : durata del fenomeno; a, n : coefficienti dipendenti dal tempo di ritorno considerato. T a n r 25 55,48 0, ,90 0, ,15 0,222 I valori di a e n indicati in tabella vengono ragguagliarti all area tramite le formule di Columbo. Si riportano di seguito i nuovi coefficienti a ' e n ' delle c.p.p.: T r a ' n' 25 48,66 0, ,17 0, ,53 0,231 Adottando un tempo di ritorno in via cautelativa pari a 25 anni, considerato il fatto che l impianto di collettamento risulta ubicato in un sito pianeggiante con pendenze limitate e che l insufficienza delle condotte determina situazioni pericolose sulla piattaforma stradale, la curva di possibilità pluviometrica, che lega tempo di ritorno, durata e altezza di pioggia, viene espressa con la seguente relazione: h 48,66 d 0,242 5/13

7 Si precisa che il calcolo della curva di possibilità pluviometrica, per il caso in argomento, porta ad una sovrastima della portata al colmo in quanto l area del bacino idrografico risulta più piccola rispetto a quella utilizzata per il calcolo idraulico dell infrastruttura realizzata in loc. Turro Metodo afflussi - deflussi Una volta effettuata la stima dei parametri della curva di possibilità pluviometrica si è proceduto al calcolo della massima portata al colmo per i differenti bacini idrografici in esame utilizzando il metodo razionale (o di corrivazione) secondo cui la massima portata al colmo assume la seguente espressione: Q 1 n 1 c S a t c dove: Qc : 3600 portata critica di dimensionamento delle opere (l/s), S : superficie complessiva del bacino (m2), a ' e n ' : parametri della curva di possibilità pluviometrica, : coefficiente di afflusso (<1), t c : tempo di corrivazione (ore), tempo che impiega la goccia d acqua idraulicamente più lontana a raggiungere la sezione di chiusura del bacino. Il coefficiente di afflusso ha la funzione di stimare l altezza di pioggia netta h n h, ovvero quella parte di pioggia che defluisce superficialmente e che, deve essere allontanata mediante la rete di drenaggio. Per la carreggiata stradale è stato adottato 0.85 per tenere conto anche degli effetti di invaso temporaneo usualmente presenti sulle carreggiate stradali e nei tombini della rete. La stima del tempo di corrivazione è stata effettuata secondo la formulazione di Horton: t L v c t r in cui: L: lunghezza del ramo principale del bacino idrografico(m), v: velocità media di deflusso di moto uniforme che si instaura nei diversi rami delle condotte a seguito del transito della portata critica (m/s), 6/13

8 tr: tempo di ingresso in rete (s). Non è stato considerato alcun tempo di ingresso alla rete (tr=0) da sommare al tempo di corrivazione, poiché i bacini considerati nel caso in esame, sono formati esclusivamente da carreggiate stradali e quindi il tempo di accesso alla rete perde di significato. Infine, per non ottenere valori dei coefficienti udometrici privi di significato fisico, soprattutto per i bacini di dimensioni più ridotte, il tempo di corrivazione è stato assunto pari al massimo valore fra quello risultante dalla formulazione di Horton e 10 min Relazione idraulica Dimensionamento idraulico delle condotte Si consideri una sezione di chiusura del bacino idrografico di cui si vuole dimensionare la condotta adduttrice. Nota la superficie del bacino è possibile ottenere la portata critica Q c per il prefissato tempo di ritorno, attraverso la formula razionale riportata al paragrafo Noto, quindi, il valore di portata di progetto Q c afferente al tratto di condotta da dimensionare, si fissa un valore del diametro di primo tentativo ed utilizzando la formula del moto uniforme: Q r A R H i dove: 2 d 2 A, area della sezione idrica (m2); fattore di scabrezza m s che, secondo la formulazione di Gauckler Strickler assume la forma: 1 6 c R e 75 m1/3/s per le condotte in calcestruzzo; RH: raggio idraulico della sezione pari a d/4 (m); i: pendenza della condotta, dove c si assume pari a 80 m1/3/s per le condotte in PVC si ricava la portata a pieno riempimento e da questa anche il valore del rapporto fra le portate Q/Qr, del grado di riempimento y/d, ed una corrispondente velocità v. Il diametro da assegnare alla condotta è quello che è in grado di convogliare la portata di progetto con un grado di riempimento y/d non superiore a 0.7; nella scelta del diametro, si effettua anche un controllo sulle velocità per accertarsi che si mantengano 7/13

9 superiori ad un valore di 0.6 m/s, al di sotto del quale vi è il rischio che inizi a verificarsi la sedimentazione della sabbie trasportate in sospensione. Per il dimensionamento del sistema di captazione e collettamento delle acque meteoriche, come già anticipato, è stata divisa in due parti l area complessiva occupata dalla piattaforma stradale in modo da avere dei bacini di ampiezza inferiori ai mq. Lo scopo è stato quello di ottenere condotte, cunette e impianti di trattamento acque di prima pioggia di dimensioni geometriche contenute. Essendo la piattaforma stradale dotata, trasversalmente, di doppia pendenza, il sistema di captazione e collettamento è composto, per ogni bacino, da due linee: la linea I (posta ad est) e la linea II (posta ad ovest) ubicate oltre la banchina stradale. Di seguito si esplicitano i due sistemi di raccolta acque meteoriche: sistema A e sistema B. Nella tabella che si riporta vengono indicate le estensioni dei bacini e relative portate di colmo, il dimensionamento delle condotte con riempimento pari al 70% e le corrispondenti velocità nonché la verifica della sezione idraulica della cunetta rivestita. Sistema A : La linea I è costituita, da monte a valle, da cunetta in terra rivestita con elementi prefabbricati in calcestruzzo dotata di embrici posti a distanza di 30 m circa, da condotta in pvc nella parte di monte del sistema e relative caditoie. In corrispondenza degli accessi privati verranno posizionate idonee canalette chiuse in sommità da grigliati carrabili. La linea II è costituita, da monte a valle, da cunetta rivestita in calcestruzzo. In corrispondenza della chiusura di tale bacino, dovranno essere posate due tubazioni in calcestruzzo in attraversamento alla sede stradale, che serviranno al collettamento delle acque raccolte sulla linea I e destinate all impianto di trattamento di prima pioggia e successivamente allo scarico delle stesse trattate nonché di quelle di seconda pioggia (portata della Linea I e Linea II), direttamente al corso d acqua. Per il dimensionamento e le verifiche relative alla condotta e alla cunetta si considerato di suddividere in due parti uguali l area di riferimento, imputando lo smaltimento delle acque di tali aree alle rispettive linee. Si riportano nella tabella seguente i valori finali dei calcoli: Sistema A Area (mq) Portata al colmo Qc (l/s) SA= Linea I= Linea II SA1=SA2 184 è 8/13

10 Linea I: -condotta in pvc: diametro 400 mm, pendenza 0,9%, scabrezza c= 80 m1/3/s, portata smaltibile in condizioni di sicurezza Q70 = 172 l/s e v70 = 1,83 m/s. La verifica è comunque accettabile in quanto la condotta come già detto si trova nella parte di monte del sistema e raccoglie le acque che insistono su di un area impermeabile limitata; - cunetta in terra rivestita con elementi prefabbricati in calcestruzzo: sezione trapezia (base minore 0.50 m, altezza 0.50 m e pendenza scarpate 0.3), pendenza 0,9% e scabrezza c= 75 m1/3/s. Le dimensioni della cunetta rivestita risultano ampiamente verificate in moto uniforme, al passaggio della portata critica di riferimento su ciascuna linea (Qc=184 l/s, ho= 0,19 m, v= 1,7 m/s). Linea II: - la cunetta è la stessa appena trattata sulla Linea I; Attraversamenti: - condotta in calcestruzzo: diametro 400 mm, pendenza 2%, portata smaltibile in condizioni di sicurezza Q70= 224 l/s e v70= 2,38 m/s (da confrontare con la Qc = 184 l/s); - condotta in calcestruzzo: diametro 400 mm, pendenza 6,6%, portata smaltibile in condizioni di sicurezza Q70= 407 l/s e v70= 4,34 m/s (da confrontare con Qc = 368 l/s); Le dimensioni delle condotte sono ampiamente verificate. Sistema B : Sia la linea I che la linea II sono costituite, prevalentemente, da cunetta rivestita, con elementi in calcestruzzo prefabbricati, di dimensioni identiche a quelle inserite nel precedente Sistema A. Lungo tale cunetta sono state inserite alcune condotte in calcestruzzo in corrispondenza di accessi agricoli. Come per il Sistema A, in corrispondenza della chiusura del bacino, dovranno essere posate due tubazioni in calcestruzzo in attraversamento alla sede stradale, che serviranno al collettamento delle acque raccolte sulla linea I e destinate all impianto di trattamento di prima pioggia e successivamente allo scarico delle stesse trattate nonché di quelle di seconda pioggia (portata della Linea I e Linea II), direttamente al corso d acqua. 9/13

11 Si riportano di seguito i risultati delle verifiche idrauliche con l ipotesi che la portata di riferimento si distribuisce per metà sulla linea I e per l altra metà sulla linea II : Sistema B Area (mq) Portata al colmo Qc (l/s) SB= Linea I= Linea II SB1=SB2 173 Linea I e Linea II: - cunetta in terra rivestita con elementi prefabbricati in calcestruzzo: sezione trapezia (base minore 0.50 m, altezza 0.50 m e pendenza scarpate 0.3), pendenza 0,9% e scabrezza c= 75 m1/3/s. Le dimensioni della cunetta rivestita risultano ampiamente verificate in moto uniforme, al passaggio della portata critica di riferimento su ciascuna linea (Qc=173 l/s, ho= 0,18 m, v= 1,69 m/s). -condotta in calcestruzzo limitata agli accessi agricoli: diametro 400 mm, pendenza 0,9%, scabrezza c= 75 m1/3/s, portata smaltibile in condizioni di sicurezza Q70 = 161 l/s e v70 = 1,71 m/s. La verifica è comunque accettabile in quanto le condotte sono di limitate estensioni. Attraversamenti: - condotta in calcestruzzo: diametro 400 mm, pendenza 2%, portata smaltibile in condizioni di sicurezza Q70= 224 l/s e v70= 2,38 m/s (da confrontare con la Qc = 173 l/s); - condotta in calcestruzzo: diametro 400 mm, pendenza 7%, portata smaltibile in condizioni di sicurezza Q70= 420 l/s e v70= 4,47 m/s (da confrontare con Qc = 346 l/s); Le dimensioni delle condotte, anche per il Sistema B sono ampiamente verificate Dimensionamento caditoie Nell ambito del progetto si adottano due tipi di caditoie: Caditoie 30x30 cm posate su pozzetti di dimensioni interne da 50x50 cm poste in banchina nei pressi dei tratti urbanizzati; Caditoie 45x45 poste lungo la condotta in pvc del Sistema A a bordo strada. Considerando che tali caditoie riescono a smaltire circa 12 l/s, verranno posate ad un interasse di m. POZZETTI D ISPEZIONE Nella tavola relativa ai particolari costruttivi Oc.2, vengono individuate le dimensioni dei pozzetti d ispezione oltre che delle caditoie sopra indicate. 10/13

12 I pozzetti d ispezione che gravitano nell ambito dell impianto di trattamento acque di prima pioggia hanno dimensioni interne da 140 x 140 h. 160 cm, mentre i pozzetti di ispezione posti in corrispondenza degli accessi hanno dimensioni interne da 100 x 100, h. variabile in funzione della quota del terreno con minimo 100 cm. I Chiusini in ghisa devono essere di classe D Dispositivi di trattamento delle acque di prima pioggia che insistono sulla piattaforma stradale Schema funzionale Al fine di ridurre il carico inquinante di prima pioggia delle acque di piattaforma è stata prevista l installazione di un trattamento di sedimentazione-separazione dei liquidi leggeri (disoleatura) posto immediatamente a monte dei diversi recapiti nei recettori finali. Tali dispositivi sono in grado di ridurre l inquinamento dovuto all azione di dilavamento della piattaforma stradale. Con tali dispositivi si vuole trattare solo le acque di prima pioggia, mentre con l utilizzo dello scolmatore posto appena prima del sedimentatore e disoleatore si tende a scolmare le acque successive alla prima pioggia (acque di seconda pioggia) e recapitarle direttamente al recettore finale. La portata di dimensionamento dei dispositivi di trattamento è stata calcolata considerando la definizione di acque di prima pioggia ovvero quelle corrispondenti, per ogni evento meteorico, ad una precipitazione di 5 mm uniformemente distribuite sulla superficie scolante, servita dalla rete di drenaggio. Ai fini del calcolo delle portate si stabilisce che tale valore si verifichi in 15 minuti. Si riporta di seguito lo schema funzionale del trattamento che sarà composto da: pozzetto d ispezione iniziale, scolmatore nel quale vengono divise le acque di prima pioggia da quelle di seconda pioggia, dissabbiatore per consentire la sedimentazione delle acque da trattare, disoleatore dotato di filtro a coalescenza per trattenere gli oli, pozzetto d ispezione finale quindi recapito al corso d acqua Rio Grazzano. Dallo scolmatore, le acque di seconda pioggia verranno convogliate direttamente nel corso d acqua. Il dispositivo di disoleatura dovrà essere costruito in conformità con la norma UNI EN /13

13 PORTATA DI 2^ PIOGGIA SCOLMATORE DISSABBIATORE RICETTORE FINALE DISOLEATORE PORTATA DI 1^ PIOGGIA Portate di prima pioggia La portata di prima pioggia è stata calcolata applicando la definizione di acque di prima pioggia ovvero considerando che possa cadere in un tempo di 15 minuti e raggiungere una altezza pari a 5 millimetri. Con la seguente relazione Q V 1^ pioggia 1^ pioggia 0,25 si calcola la portata espressa in mc/s. La portata di seconda pioggia, come già indicato, viene scolmata direttamente nel corso d acqua superficiale. Si riportano di seguito i valori delle portate di prima pioggia calcolate in funzione delle aree dei bacini: 12/13

14 Sistema Area (mq) Qc (l/s) Q1^pioggia (l/s) V1^pioggia (mc) A Impianto trattamento n.1 B Impianto trattamento n Per il trattamento delle acque di prima pioggia, derivate dal manufatto separatore, sono previsti, per entrambi i sistemi, due disoleatori con filtro a coalescenza, sistemati in linea, con capacità di trattamento in continuo pari a 60 l/s. 13/13