CALCOLI IDRAULICI DRENAGGIO DELLA PIATTAFORMA STRADALE

Transcript

1

2 CALCOLI IDRAULICI DRENAGGIO DELLA PIATTAFORMA STRADALE Premesse La rete per l evacuazione delle acque meteoriche dal corpo stradale, viene progettata in maniera da captare la totalità delle acque piovane che cadono all interno della carreggiata. In sostanza la rete è costituita da un insieme di cunette laterali, situate ai bordi della carreggiata, che intercettano le acque piovane e che vengono convogliate nei tombini o per dispersione vengono scaricate nelle scarpate laterali, attraverso anche dei fori realizzati nei muri di sostegno ad interasse di 20,00 ml. Gli elementi che costituiscono la rete sono quindi solamente le cunette laterali alla carreggiate e tombini in coincidenza degli impluvi che scaricano indirettamente in acque pubbliche. Stima della portata di deflusso dalla carreggiata Per il calcolo della portata da allontanare dalla strada, e quindi della portata che la rete deve essere in grado di recepire, si è proceduto innanzitutto con l analisi delle intensità di precipitazione, nella stazione di Monterosso Almo, ricavando i dati relativi alle curve di probabilità pluviometrica per i diversi tempi di ritorno associati. Da tale analisi, si è ottenuta una precipitazione di massima intensità di durata oraria, per un tempo di ritorno T r = 100 anni, avente altezza h = 50,7 mm. Dai rilievi condotti in campo e dall analisi delle curve di livello e del profilo altimetrico della strada, si è inoltre ricavata la superficie di riferimento per il calcolo della portata da smaltire, in media pari a circa m di strada e quindi una superficie di raccolta A = (150 9,50) x 1,50 = 2138 m 2, considerando l area della superficie complessiva della strada incrementata del 50 % per tener conto comunque delle acque che vengono intercettate indirettamente nella parte a monte. Nel dettaglio, si è considerata, in ipotesi di sicurezza, la superficie relativa a tutto il nastro stradale a monte della sezione di studio, fino al cambio di pendenza. In particolare inoltre, tutte le superfici computate sono state considerate con coefficiente di deflusso unitario, ammettendo cioè, in evidente ipotesi di sicurezza, che tutta l acqua ricadente su di esse confluisca nella canalizzazione di smaltimento in progetto, senza considerare la diminuzione dovuta a dispersione e infiltrazione. Da quanto sopra riportato si ricava: 1

3 A h q = = = 30,1 l / s 0,03 m / s 3600 t Questa si può assumere, a favore della sicurezza, come la portata massima che devono intercettare i punti di captazione sulla carreggiata. Dimensionamento delle cunette Il calcolo idraulico delle cunette si può svolgere utilizzando le formule di moto uniforme con riferimento alla portata Q che compete alla sezione terminale del tratto compreso tra due punti di captazione della portata. La portata massima Qc transitante nella cunetta potrà essere calcolata con la formula di Gauckler-Strickler, assumendo: A = b 2 j / 2 : area liquida nella cunetta Rh = b j / 2 i = pendenza longitudinale media della strada Q = Ks Rh 2 / 3 i 1/ 2 A portata calcolata con la formula di Gauckler-Strickler dove b è la larghezza della cunetta e j la sua pendenza trasversale Schema idraulico delle cunette La portata Qc calcolata in questo modo dovrà essere maggiore o uguale alla portata Q che defluisce dalla carreggiata. Assumendo: Ks = 80 m 1/3 s -1 ; j = 0.13; i = 0.02; b = 0.75 m; 2

4 si ottiene Qc = l/s che risulta essere maggiore della portata Q=30.10 l/s. La cunetta, quindi, dovrà avere una larghezza minima di 0.75 m, ed una pendenza trasversale pari al 13 %. DISPERSIONE NEL TERRENO DELLE ACQUE METERORICHE MEDIANTE TRINCEA DRENANTE Il criterio di dimensionamento di tutti i sistemi d'infiltrazione va eseguito confrontando le portate in arrivo al sistema, con la capacità d'infiltrazione del terreno, tale confronto può essere espresso con la seguente equazione di continuità, che rappresenta il bilancio delle portate entranti e uscenti per il mezzo filtrante. Per quanto riguarda i metodi di determinazione dell idrogramma di piena, e quindi della portata Qp, si fa riferimento in genere a un tempo di ritorno di 2 anni; nei casi in cui si temano pesanti conseguenze di eventuali allagamenti, si può giungere a tempi di ritorno anche di 5-10 anni [Jonason, 1984]. Ulteriore parametro da fissare è la durata dell'evento di pioggia, che assume notevole importanza in tutti quei casi in cui entra in gioco la capacità d'invaso del sistema d'infiltrazione. In linea di massima vanno scelte brevi durate (da 10 minuti a 1 ora), e quindi elevate intensità di pioggia, nel caso di suoli molto permeabili, e al contrario lunghe durate (da qualche ora a 1 giorno), e quindi basse intensità di pioggia, nel caso di suoli con permeabilità modesta [Jonason, 1984]. La superficie d'infiltrazione può essere stimata in prima approssimazione con la legge di Darcy: Qf =KJA con: Qf K J A portata influente [m³/s]; permeabilità (o coefficiente di permeabilità) [m/s]; cadente piezometrica [m/m]; superficie netta d'infiltrazione [m²] In Tabella sono riportati i valori di K per alcuni suoli tipici [Francani, 1988]. Al fine di tener conto che gli strati di terreno in questione si trovano spesso in condizioni insature, è opportuno ridurre del 50% il valore della permeabilità che compare nella legge di Darcy 3

5 [Sieker, 1984]. La cadente piezometrica J può essere posta pari a 1 qualora il tirante idrico sulla superficie filtrante sia trascurabile rispetto all'altezza della strato filtrante e la superficie della falda sia convenientemente al di sotto del fondo disperdente. Permeabilità di alcuni suoli tipici Tipo di suolo K Permeabilità ciottoli, ghiaia (senza elementi fini) > 10-2 elevata sabbia, sabbia e ghiaia buona sabbia fine, limo, argilla con limo e sabbia cattiva argilla omogenea impermeabile L equazione di continuità può essere risolta per passi, fissando un intervallo temporale di risoluzione (ad esempio 10 minuti). Per qualunque sistema d'infiltrazione dotato di accumulo, occorre verificare che lo svuotamento, dopo la fine dell'evento piovoso, avvenga in un tempo non maggiore di quello medio stimato fra due eventi successivi (di solito si garantisce un tempo di svuotamento non superiore a 4 giorni). Nel caso i esame dai dati delle intensità di precipitazione raccolte nella stazione di Monterosso Almo, si può ricavare portata d'infiltrazione: considerando A =KJ/Qp m 2 Qp K = J = 0.03 m³/s; 10-2 m/s; 4.50/ = 0.03 m/m; la superficie netta d'infiltrazione risulta pari a 100 mq. Il presente valore risulta a vantaggio di sicurezza avendo considerato nel calcolo della portata di influenza, la precipitazione di massima intensità di durata oraria, per un tempo di ritorno Tr = 100 anni. La trincea drenante da realizzare per garantire lo smaltimento delle acque per dispersione, fissata la larghezza di drenaggio pari a 0.80 m, dovrà avere una lunghezza minima di 125 ml. 4

6 CONCLUSIONI Le portate di progetto assunte per le elaborazioni effettuate corrispondono a buone condizioni di sicurezza, poiché si è fatto riferimento ad un valore del tempo di ritorno piuttosto alto (Tr = 100 anni). I terreni, come si evince della relazione geologica, sono caratterizzati da litotipi con permeabilità di tipo secondario con forte trasmissività, favorita in alcuni livelli, da fenomeni carsici e ridotta, in altri, per la presenza di livelli marnosi. Per quanta riguarda lo smaltimento delle acque meteoriche, è stata prevista la realizzazione di canali di raccolta ai lati della strada, che convogliano le acque meteoriche nei tombini esistenti o previsti da realizzare nelle incisioni naturali esistenti. Inoltre le acque nei tratti a valle della strada vengono smaltite direttamente tramite fessure realizzate nelle canalette di raccolta, che permettono la dispersione naturale delle acque nei terreni a valle della strada. Nel primo tratto di strada da adeguare, è stata prevista la realizzazione di una trincea drenate, in modo da smaltire le acque meteoriche nei terreni sottostanti il piano stradale. Infine non si prevedono fenomeni di ruscellamento allo sbocco dei tombini, in quanto le acque raccolte vengono smaltite gradualmente lungo il tracciato stradale e di conseguenza la quantità convogliata nei tombini esistenti e da realizzare risulta di modesta entità. 5