Marco Maglionico Università di Bologna Dipartimento DICAM

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1 La gestione delle acque meteoriche nelle aree urbane: aspetti idraulici e ambientali Marco Maglionico Dipartimento marco.maglionico@unibo.it

2 Effetti dell urbanizzazione sul ciclo idrologico L urbanizzazione provoca alterazioni al regime delle acque superficiali e sotterranee ed alle loro caratteristiche qualitative. In particolare si possono evidenziare i seguenti tre aspetti: minore infiltrazione delle acque meteoriche nel sottosuolo, per cui si ha una modifica nel bilancio idrologico delle acque superficiali e sotterranee; l incremento di impermeabilizzazione dei suoli provoca, durante le piogge, un incremento delle portate idrauliche inviate alle reti fognarie o ai ricettori; le acque meteoriche che scorrono sulle aree urbane si deteriorano trasportando le sostanze inquinanti presenti, ai ricettori.

3 Aspetti idraulici La portata di picco, Qp aumenta; Volume di deflusso, V aumenta; Tempo di picco, tp dell idrogramma decresce. Per i nuovi interventi urbanistici si richiede di rispettare il principio dell invarianza idraulica

4 Aspetti ambientali Accumulo di inquinanti in tempo secco sulle superfici urbane. Lavaggio operato dalla pioggia ed ingresso nella rete fognaria. Trasporto degli inquinanti nei collettori fognari e immissione nei ricettori.

5 Caratteristiche degli inquinanti dovuti al traffico automobilistico e alla disgregazione del manto stradale: L accumulo degli inquinanti in tempo secco sulle superfici urbane (build-up) può avere range pari a circa 5-35 kg/ha/giorno (Alley e Smith, 1981). Dimensione (mm) % in peso < > Parametro Unità di misura < 75 mm mm Manganese mg/kg Arsenico mg/kg Bario mg/kg Cadmio mg/kg Cromo mg/kg Mercurio mg/kg Nichel mg/kg Piombo mg/kg Rame mg/kg Vanadio mg/kg Zinco mg/kg

6 Confronto con i limiti U.S. EPA per giudicare lo stato non inquinato (Np), moderatamente inquinato (Mp) o molto inquinato (Hp). Parametro Unità di misura Np Mp Hp Strada <75 mm Strada mm Nichel mg/kg < > Piombo mg/kg < > Zinco mg/kg < > Rame mg/kg < > Durante gli eventi pluviometrici si ha il dilavamento del materiale accumulato (wash-off) e il suo ingresso nei collettori fognari attraverso le caditoie stradali.

7 Accumulo in tempo secco all interno dei collettori fognari Strato organico Solidi grossolani LIQUAME BIOFILM: Colore grigio Elevato contenuto organico Spessore 1-5 mm STRATO ORGANICO: Colore marrone Elevato contenuto organico Spessore 2-15 cm SOLIDI GROSSOLANI: Colore nero o grigio Elevato contenuto minerale Spessore > 5 cm

8 Altezza acqua (cm) Concentrazione (mg/l) Altezza acqua (cm) Concentrazione (mg/l) GESTIONE, TRATTAMENTO E RIUTILIZZO DELLE Collettore fognario Depth BOD COD TSS Campionamenti eseguiti sulla rete fognaria di Bologna di tipo misto Gli scaricatori di piena non sono efficaci per il controllo delle acque di prima pioggia. Tempo (hh:mm) Scaricatore Time (hh:mm) Depth BOD COD TSS

9 Per far fronte agli effetti che le urbanizzazione determinano si adottano usualmente due approcci: Pianta Sistemi puntuali (invasi per la laminazione delle portate e per il controllo degli inquinanti) spesso denominati anche end of pipe solutions ; Sezione Sistemi diffusi spesso denominati anche BMP (Best Management Practices) o SUD (Sustainable Urban Drainage) o LID (Low Impact Development)

10 Sistemi puntuali Laminazione delle portate Controllo delle acque di prima pioggia

11 Sistemi diffusi Sistemi ad infiltrazione Bacini di infiltrazione Canali filtranti Pozzi asciutti Pavimentazioni filtranti Sistemi filtranti Filtri a sabbia Sistemi vegetati Fasce filtro Aree tampone Canali inerbiti

12 Tetti verdi Linee guida per la progettazione dei sistemi di raccolta delle acque piovane per il controllo degli apporti nelle reti idrografiche di pianura (Autorità di Bacino Fiume Reno) Realizzano la laminazione delle portate cadute sui tetti.

13 Tetto verde sperimentale realizzato presso l Pluviale per la raccolta delle acque del tetto impermeabile Pluviale per la raccolta delle acque del tetto verde Superficie del tetto verde di circa 50 m 2. Spessore del substrato di 8 cm.

14 1:30 1:36 1:42 1:48 1:54 2:00 2:06 2:12 2:18 2:24 2:30 2:36 2:42 2:48 2:54 3:00 3:06 3:12 3:18 3:24 3:30 3:36 3:42 3:48 3:54 4:00 4:06 4:12 4:18 4:24 4:30 4:36 4:42 4:48 4:54 5:00 Portata (l/s) Intensità di pioggia (mm/h) GESTIONE, TRATTAMENTO E RIUTILIZZO DELLE Confronto tra portate defluite dal tetto verde sperimentale rispetto al tetto impermeabile tradizionale Tetto verde - deflusso Pioggia Tetto tradizionale - deflusso Tempo (hh:mm)

15 Pluviali

16 Sistemi ad infiltrazione Esempio di tubazione drenante Vialetto in ciottoli che nasconde una tubazione drenante [ Funzionamento pozzo perdente [

17 Aree di parcheggio e strade

18 Canali inerbiti sistemi vegetati L azione di trattamento si articola in due momenti: dapprima la riduzione delle velocità di scorrimento che determina la rimozione del particolato inquinante per mezzo della sedimentazione; poi, in virtù dei processi di filtrazione e di assorbimento ad opera delle piante, si ha un ulteriore affinamento.

19 Pavimentazioni drenanti Con il tempo tendono a ridurre gradualmente la loro capacità di infiltrazione limitandosi a garantire una sorta di microlaminazione superficiale.

20 Altezza di acqua (cm) GESTIONE, TRATTAMENTO E RIUTILIZZO DELLE Determinazione sperimentale del coefficiente di permeabilità di una via Novelli 2 pavimentazione drenante :00 02:53 05:46 08:38 11:31 14:24 17:17 Tempo (mm:ss) posizione B prova 1 posizione B prova 2 posizione B prova 3

21 Il coefficiente di permeabilità è fortemente influenzato, oltre che dalle caratteristiche del parcheggio, anche dagli eventi meteorici precedenti e dalla sua età. Per una progettazione ottimale occorre assegnare al parcheggio drenante una adeguata capacità di invaso.

22 Conclusioni Le strategie di gestione delle acque meteoriche nelle aree urbane si stanno orientando verso soluzioni diffuse sul territorio. Occorre pertanto integrare nelle soluzioni architettonicheurbanistiche i dispositivi che consentono la gestione e lo smaltimento sostenibile delle acque meteoriche. Accanto alle soluzioni diffuse, dimensionate usualmente per bassi tempi di ritorno (2-5 anni) si dovrebbero comunque considerare sistemi puntuali dimensionati per tempi di ritorno più elevati (30-50 anni).