INDICE 1. PREMESSA... 2 2. INQUADRAMENTO GEOGRAFICO... 2 3. INQUADRAMENTO DA PSAI... 3 4. GESTIONE ACQUE BIANCHE... 4 4.1. DIMENSIONAMENTO SISTEMA DI LAMINAZIONE E DI RESTITUZIONE ACQUA LAMINATE... 5 4.2. VERIFICA IDRAULICA DELLE SEZIONI DI USCITA DELLA RETE DI ACQUE BIANCHE DEL COMPARTO E DELLA SEZIONE DI IMMISSIONE DELLA RETE DI PROGETTO NELLO SCOLO ZINELLA... 7 4.2.1. Determinazione delle portate... 7 4.2.2. Verifiche dei condotti... 10 5. GESTIONE ACQUE NERE... 12 5.1. VERIFICA IDRAULICA FOGNATURA NERA... 12 1
1. PREMESSA La presente relazione concerne il progetto delle reti di recapito delle acque bianche e nere dell ambito ASP.CN1.74 A. L ambito è rappresentato da un area di circa 1,7 ettari inserita in un territorio totalmente urbanizzato. Il recapito delle acque bianche e nere degli insediamenti di progetto è rappresentato dai rami di fognatura comunale esistenti presenti su viabilità pubblica limitrofa al Comparto, in carico all ente gestore HERA S.p.A. Il progetto prevede il rispetto delle LINEE GUIDA PER LA PROGETTAZIONE DI RETI FOGNARIE di HERA S.p.A., nel rispetto delle Norme Tecniche di Attuazione del POC approvate in data 20/12/2011. 2. INQUADRAMENTO GEOGRAFICO Il Comparto in oggetto si trova nel Comune di San Lazzaro di Savena tra via Vittoria, via Caselle e via Caduti di Sabbiuno. Nella figura seguente è stato riportato l inquadramento del comparto. AREA DI INTERVENTO Figura 1 Inquadramento geografico del comparto. 2
3. INQUADRAMENTO DA PSAI Per avere un inquadramento a livello normativo per la gestione delle acque meteoriche nell area oggetto di intervento sono state analizzate le carte del PSAI del Bacino del fiume Idice. Si riporta di seguito lo stralcio della Tavola 1 del PSAI che riporta il Reticolo idrografico e il perimetro degli ambiti territoriali normati del bacino. AREA DI INTERVENTO Figura 2 Stralcio Tavola 1 PSAI Bacino del Torrente Idice Reticolo idrografico, ambiti territoriali normati Come visibile nello stralcio planimetrico sopra riportato, l area del comparto oggetto di intervento ricade all interno del bacino imbrifero di pianura e pedecollinare del torrente Idice ed è soggetto all articolo 20 (controllo degli apporti d acqua) delle norme del piano. Si riporta di seguito il Comma 1 di tale articolo da applicarsi all area di intervento: Al fine di non incrementare gli apporti d acqua piovana al sistema di smaltimento e di favorire il riuso di tale acqua, per le aree ricadenti nel territorio di pianura e pedecollina indicate nelle tavole del Titolo II Assetto della Rete Idrografica i Comuni prevedono nelle zone di espansione, per le aree non già interessate da trasformazioni edilizie, la realizzazione di sistemi di raccolta delle acque piovane per un volume complessivo di almeno 500 m3 per ettaro di 3
superficie territoriale, ad esclusione delle superfici permeabili destinate a parco o a verde compatto. 4. GESTIONE ACQUE BIANCHE Le acque meteoriche ricadenti sui coperti dagli edifici e sui piazzali di manovra e sosta degli autoveicoli del comparto saranno raccolte con una rete separata. Tale sistema di raccolta, che sarà dotato di un sistema di laminazione delle portate rispondente alle Norme del PSAI sopra citate, confluirà nella rete di fognatura pubblica in due diversi punti. Il primo punto di recapito (nel seguito Allaccio B1 ) sarà sul Φ600 mm in CLS esistente sulla via Caselle, mentre il secondo (nel seguito Allaccio B2 ) sarà 4
su un tratto di fognatura pubblica esistente in PVC Φ400 mm sulla via Caduti di Sabbiuno. In conformità al REGOLAMENTO DEL SERVIZIO IDRICO INTEGRATO SEZIONE C SERVIZI FOGNATURA E DEPURAZIONE approvato dall Assemblea dell Agenzia di ambito per i servizi pubblici di Bologna in data 23/05/2007, all interno della proprietà privata, prima dell immissione nella fognatura pubblica, sarà realizzato un sifone tipo Firenze a due tappi, con annessi i tubi di aerazione da portare a cielo libero ed una valvola di ritegno a clapet tipo Redi La sezione di uscita della rete di progetto del Comparto che sarà allacciata sul Φ600 mm in CLS esistente su via Caselle sarà in PVC Φ200 mm. La sezione di uscita della rete di progetto del Comparto che sarà allacciata al ramo di fognatura pubblica esistente su via Caduti di Sabbiuno sarà in PVC Φ315 mm. Il ramo di fognatura pubblica su via Caduti di Sabbiuno dalla sezione di uscita della rete di acque bianche del comparto (PVC Φ315 mm) allo scolo Zinella è in PVC Φ400 mm e raccoglierà le acque meteoriche ricadenti su tale tratto di strada. Di seguito si riporta il dimensionamento del sistema di laminazione, la verifica idraulica delle n 2 sezioni di uscita delle acque laminate del Comparto e della sezione di immissione nello Scolo Zinella. 4.1. Dimensionamento sistema di laminazione e di restituzione acqua laminate Per l ambito di intervento è previsto un sistema di laminazione delle acque meteoriche secondo le previsioni del PSAI dell Autorità di Bacino del Reno e la prescrizione contenuta nell art. 12 delle Norme Tecniche di Attuazione del POC, con la realizzazione di sistemi di raccolta delle acque piovane per un volume complessivo di almeno 500 mc per ettaro di superficie territoriale, ad esclusione delle superfici permeabili destinate a parco o a verde compatto. Il sistema è realizzato in maniera autonoma per le due macro aree dell ambito, di superficie territoriale pari a 3.186 mq (UMI 1) e 13.619 mq per il restante, a comporre i 16.805 mq di superficie territoriale dell ambito. 5
Per la UMI 1 il sistema di laminazione è realizzato tramite due vasche e con il sovradimensionamento dei collettori di scarico, in funzione dei seguenti parametri progettuali: - St = 3.186 mq - Verde compatto (aree permeabili tappezzate con alberi e arbusti nella fascia verde a sud) = 840 mq - St da laminare = 2.346 mq - V da laminare = 0,2346 ha x 500 mc/ha = 117,30 mc V vasca interrata 1 = 35,13 mc V vasca interrata 2 = 20,70 mc V collettore diam. 800 = 106 ml x 0,50 mq = 53,00 mc V collettore diam. 600 = 31,50 ml x 0,28 mq = 8,82 mc - V totale sistema di laminazione = 117,65 mc > 117,30 mc Per la UMI 2 il sistema sarà realizzato con un unica grande vasca di laminazione interrata sotto il sedime dell edificio ad uso commerciale/uffici di progetto, in funzione dei seguenti parametri progettuali: - St = 13.619 mq - Verde compatto (aree permeabili tappezzate con alberi e arbusti nella fascia verde a sud) = 1.243 mq - St da laminare = 12.376 mq - V da laminare = 1,2376 ha x 500 mc/ha = 618,80 mc - V vasca interrata = 190 mq x 3,30 ml = 627,00 mc > 618,80 mc Il sistema di laminazione sopra descritto sarà dotato di un sistema di regolazione delle portate in uscita da esso che impedirà di scaricare una portata maggiore di 10 l/s per ettaro di superficie per cui si è prevista la raccolta delle acque meteoriche e la relativa laminazione. La portata che sarà scaricata nella fognatura pubblica alle due sezioni di chiusura del sistema di raccolta delle acque meteoriche del comparto a valle della laminazione sarà quindi pari a: Q l / s) = A UMI ( ha) 10 ( l / s / ha) (su via Caselle) B1( ( 1) 6
Q l / s) = A UMI ( ha) 10 ( l / s / ha) (su via Vittoria) B2( ( 2) Dove: A (UMI 1) = 2.346 mq / 10.000 mq/ha = 0,2346 ha A (UMI 2) = 12.376 mq / 10.000 mq/ha = 1,2376 ha Q B1 = 0,2346 ha x 10 (l/s/ha) = 2,35 l/s Q B2 = 1,2376 ha x 10 (l/s/ha) = 12,38 l/s 4.2. Verifica idraulica delle sezioni di uscita della rete di acque bianche del Comparto e della sezione di immissione della rete di progetto nello Scolo Zinella Come sopra accennato il comparto in oggetto sarà dotato di N 2 allacci di acque bianche alla fognatura pubblica (B 1 e B 2 ). I due allacci recapiteranno rispettivamente in fognatura le acque meteoriche laminate ricadenti sulle due macro-aree del comparto sopra citate UMI 1 e UMI 2. 4.2.1. Determinazione delle portate Determinazione portata di acque bianche in uscita dal comparto: Le portate di acque bianche in uscita dal comparto nei due punti di allaccio sopra descritti (e quindi gravanti sul Φ200 mm in PVC dell allaccio B1 e sul Φ315 mm in PVC dell allaccio B2 alle due sezioni di chiusura della rete) sono pari alle rispettive portate di restituzione dei sistemi di laminazione di progetto calcolate nel paragrafo precedente e pari a: Q B1 = 2,35 l/s Q B2 = 12,38 l/s Determinazione della portata di acque bianche allo scarico nello Scolo Zinella: 7
La portata che si avrà allo scarico nello Zinella sarà data dalla somma della portata alla sezione di chiusura della rete del Comparto alla sezione B2 (pari a 12,38 l/s) e la portata derivante dalla raccolta delle acque piovane ricadenti sulla via Caduti di Sabbuino tra la sezione di uscita della rete del comparto e il punto dello scarico. Per il calcolo di questo secondo contributo di portata, si è scelto di stimare il coefficiente udometrico u (l/(sha)), dal quale è possibile ricavare la portata dalla nota relazione: Q( l / s) = u A dove A è la superficie di pertinenza della rete espressa in ha. Per le superfici impermeabili l espressione utilizzata per la determinazione del coefficiente udometrico u è quella del metodo italiano o dell invaso, con particolare riferimento a quello formulato per le reti di fognatura, è la seguente: u ( ψ a) n 2168 m = n W0 ( 1/ 1) dove: u = coefficiente udometrico (l/s/ha) a, n = coefficiente ed esponente della curva segnalatrice di possibilità climatica Wo = volume specifico di invaso (riferito cioè all unità di superficie dell area considerata) espresso in m 3 /m 2 ψ m = coefficiente di deflusso medio dell area considerata 2168 = coefficiente numerico, valore medio tra la legge lineare e non lineare di variazione della portata in funzione dell area del collettore. 1/ n Le ipotesi alla base del metodo nella sua versione tradizionale sono quelle di autonomia dei deflussi (assenza di fenomeni di rigurgito) e di sincronia del riempimento dei condotti/canali costituenti la rete (il riempimento e lo svuotamento 8
dei condotti/canali durante l evento pluviometrico avviene in maniera contemporanea in tutti i condotti). Nell ambito del metodo di calcolo utilizzato, il volume specifico d invaso rappresenta il volume invasato nella rete di drenaggio a monte della sezione oggetto di verifica al momento del passaggio della massima piena nella sezione in esame. Tale volume può essere scomposto in due contributi: il primo rappresenta quello invasato nella rete di drenaggio principale, il secondo contributo rappresenta il volume invasato nei rimanenti condotti/canali. Infine per le verifiche in oggetto è stata utilizzata la curva di pioggia corrispondente ad un tempo di ritorno pari a 25 anni per la stazione Bologna Idrografico. h = 43,44 t 0,4607 Stima del volume specifico di invaso Per le fognature si considera un tempo di ritorno di 25 anni e spesso, come legge (a fondamento sperimentale) per durate inferiori all ora, in luogo dell esponente n, il valore 4/3n (Luigi da Deppo e Claudio Datei), per cui n*(25) = 0.4607*4/3= 0.614 Secondo Datei et al. (1997), nel caso delle zone di bonifica questo valore è dell ordine dei 100-150 mc/ha (10-15 mm di velo idrico), comprendendo l intero volume dei canali di drenaggio. Per gli stessi Autori, nel caso delle fognature in ambito urbano, quindi a superfici impermeabili, si può assumere un valore di 30-50 mc/ha, comprendente gli invasi di superficie e quelli corrispondenti a caditoie e similari. Nel caso in esame è stato scelto un valore di 30 mc/ha, per cui sostituendo i valori della curva di pioggia e del coefficiente di deflusso medio alla formula: n u = 2168 * ( ψ a) m * ( 1/ n 1) W 0 * 1/ n 9
si ottiene il valore di ~260 l/(sha) In base a quanto suddetto la portata gravante sul Φ400 mm nel punto di scarico nello Zinella è pari a: Q = 12,38 l/s + 260 (l/s/ha) * 0.3200 ha = 12,38 + 83,2 = 95,58 l/s essendo la superficie della via Caduti di Sabbiuno le cui acque meteoriche confluiranno nella rete di progetto pari a 3.200 mq. Di seguito si riporta il criterio utilizzato per la verifica idraulica delle condotte e la verifica stessa. 4.2.2. Verifiche dei condotti Criterio di verifica La formula adottata per il calcolo della portata massima che un condotto è in grado di smaltire, a bocca piena, ipotizzando il verificarsi del moto uniforme, è: Q = S χ ( R i) dove - Q: portata massima transitante nel condotto in esame (m3/s) - S: sezione di deflusso del condotto (m2) - x: parametro di resistenza al moto - R: raggio idraulico della sezione, R=S/C, con C il contorno bagnato della sezione - i: pendenza del condotto. Le condizioni di moto considerate sono quelle usuali di correnti assolutamente turbolente ossia per numero di Reynolds superiore a 2500, in queste situazioni il parametro di resistenza al moto, x, dipende solo dalla scabrezza relativa della condotta e non più dal numero di Reynolds. 10
Il parametro di resistenza al moto, x, viene quindi calcolato tramite l'espressione di Gauckler e Strickler: χ = K R dove k (m1/3/s-1) è il coefficiente di scabrezza di della condotta secondo Gaukler e Strickler, il cui valore è in funzione del tipo di materiale e dello stato di conservazione è stato stimato, a titolo cautelativo, pari a 100 i condotti in PVC. Verifica idraulica I condotti sui quali si è effettuata la verifica sono i seguenti: 1) Sezione di uscita della rete del comparto - Macro-Area UMI1: in PVC Φ200 mm 2) Sezione di uscita della rete del comparto - Macro-Area UMI2: in PVC Φ315 mm 3) Sezione di allo scarico nello scolo Zinella in PVC Φ400 mm Sezione B1 di uscita della rete del comparto (Macro-Area UMI1) in PVC Φ200 mm: Diametro della condotta: 200 mm Coefficiente di scabrezza di Gaukler e Strickler: 100 Pendenza media condotto: 0,5% Portata di progetto Qp = 2,35 l/s Portata smaltibile a bocca piena Qbp: 30 l/s Grado di riempimento a Qp: 14% Il condotto risulta ampiamente verificato. Sezione B2 di uscita della rete del comparto (Macro-Area UMI2) in PVC Φ315 mm: Diametro della condotta: 315 mm Coefficiente di scabrezza di Gaukler e Strickler: 100 Pendenza media condotto: 0,5% Portata di progetto Qp = 12,38 l/s 11
Portata smaltibile a bocca piena Qbp: 101 l/s Grado di riempimento a Qp: 24% Il condotto risulta ampiamente verificato. Sezione allo scarico nello scolo Zinella in PVC Φ400 mm Diametro della condotta: 400 mm Coefficiente di scabrezza di Gaukler e Strickler: 100 Pendenza media condotto: 0,5% Portata di progetto Qp = 95,58 l/s Portata smaltibile a bocca piena Qbp: 191 l/s Grado di riempimento a Qp: 50% Il condotto risulta ampiamente verificato. 5. GESTIONE ACQUE NERE Gli scarichi di acque nere degli edifici di progetto saranno recapitate nella fognatura nera pubblica esistente in due diversi punti. Il primo punto di recapito (di seguito N1) sarà situato sul Φ400 mm di fognatura nera esistente su via Caselle, mentre il secondo (di seguito N2) sarà situato sul Φ400 mm di fognatura mista esistente su via Vittoria. Gli allacciamenti alle reti esistenti sono stati progettati seguendo i criteri progettuali e le specifiche delle LINEE GUIDA PER LA PROGETTAZIONE DI RETI FOGNARIE di HERA S.p.A. A tale proposito è stato previsto per l allaccio N1 un Φ200 mmin PVC (diametro minimo indicato dagli standard di Hera) e per l allaccio N2 un Φ250 mm in PVC. Sempre in accordo con gli standard del gestore all interno della proprietà privata, prima dell immissione nella fognatura pubblica, sarà realizzato un sifone tipo Firenze a due tappi, con annessi i tubi di aerazione da portare a cielo libero ed una valvola di ritegno a clapet tipo Redi 5.1. Verifica idraulica fognatura nera Criterio di verifica 12
La formula adottata per il calcolo della portata massima a bocca piena che un condotto è in grado di smaltire, ipotizzando il verificarsi del moto uniforme, è: Q = S χ Dove: ( R i) - Q: portata massima transitante nel condotto in esame (m 3 /s) - S: sezione di deflusso del condotto (m 2 ) - χ: parametro di resistenza al moto - R: raggio idraulico della sezione, R=S/C, con C il contorno bagnato della sezione - i: pendenza del condotto. Le condizioni di moto considerate sono quelle usuali di correnti assolutamente turbolente ossia per numero di Reynolds superiore a 2500, in queste situazioni il parametro di resistenza al moto, x, dipende solo dalla scabrezza relativa della condotta e non più dal numero di Reynolds. Il parametro di resistenza al moto, χ, viene quindi calcolato tramite l'espressione di Gauckler e Strickler: χ = K R dove k (m 1/3 /s -1 ) è il coefficiente di scabrezza di della condotta secondo Gaukler e Strickler, il cui valore è in funzione del tipo di materiale e dello stato di conservazione è stato stimato, a titolo cautelativo, pari a 100 per i condotti in PVC. Per un corretto dimensionamento è necessario stabilire il numero di abitanti equivalenti futuri relativi al comparto di progetto gravanti sui due allacci. Il calcolo degli abitanti equivalenti gravanti sulla rete nera del comparto è stato effettuato in accordo con le linee guida di ARPA e anche in considerazione dei parametri indicativi di ATO5. Non conoscendo ad oggi il numero di dipendenti di cui le attività che saranno svolte all interno degli edifici di progetto necessiteranno, si è stimato il numero di A.E. da considerarsi per gli allacci di progetto con il criterio di 4 AE / 100 mq di superficie utile. Nella tabella seguente è riportato il calcolo di AE per ciascuno dei due allacci alla fognatura pubblica di progetto. 13
Destinazione d'uso Su Gravanti su A.E. 4 A.E. per 100 mq Su Commerciale non alimentare 1.450 Allaccio N2 58 Commerciale alimentare 1.400 Allaccio N2 56 Uffici 2.250 Allaccio N2 90 TOTALE ALLACCIO N2 (su via Vittoria) 5100 204 Attrezzature socio sanitarie 900 Allaccio N1 18 TOTALE ALLACCIO N1 (su via Caselle) 900 36 Verifica idraulica fognatura nera Il calcolo della portata gravante sulle due sezioni di uscita della rete di acque nere è stato effettuato con le formule seguenti Q 24 Q p Sf A. E. = [l/s] 86400 = C max Q 24 [l/s] dove: Q 24 = portata nera media in l/s Q P = portata nera di punta in l/s C max = 3 coefficiente di punta A.E. = abitanti equivalenti Dot = Dotazione idrica giornaliera = 250 l/ae/d Nella tabella seguente si riporta il calcolo della portata su cui è stata effettuata la verifica della sezione di uscita della rete di acque nere. AE Scarico Q24 Qp (l/ae/d) (l/s) (l/s) Allaccio N1 su via Caselle 36 250 0.10 0.59 Allaccio N2 su via Vittoria 204 250 0.30 1.77 Sezione di uscita fognatura nera su via Caselle (N1): 14
Diametro della condotta: 200 mm Coefficiente di scabrezza di Gaukler e Strickler: 100 Pendenza media condotto: 0,5% Portata di progetto Qp = 0,59 l/s Portata smaltibile a bocca piena Qbp: 30 l/s Grado di riempimento a Qp: 10% Il condotto risulta ampiamente verificato. Sezione di uscita fognatura nera su via Vittoria (N2): Diametro della condotta: 250 mm Coefficiente di scabrezza di Gaukler e Strickler: 100 Pendenza media condotto: 0,5% Portata di progetto Qp = 1,77 l/s Portata smaltibile a bocca piena Qbp: 55 l/s Grado di riempimento a Qp: 13% Il condotto risulta ampiamente verificato. Sottolineando che, come risulta dai calcoli effettuati, Il carico indotto dall intervento di progetto sulla rete di acque nere esistente è minimo, si fa richiesta all ente gestore di verificare la capacità dell impianto di depurazione a cui recapita la rete di smaltimento delle acque nere. Ing. Pierpaolo Freo 15