SMALTIMENTO ACQUE METEORICHE AMBITO DI TRASFORMAZIONE PRODUTTIVO AP07 IN COMUNE DI CANTÙ (CO) RELAZIONE TECNICA ottobre 2014 COMMITTENTE:Studio TP4 - Cantù PROFESSIONISTA INCARICATO : Dott. Geologo Frati Stefano
INDICE 1 - INTRODUZIONE... 3 2 - ANALISI IDROLOGICA... 4 2.1 Definizione del regime pluviometrico dell area... 4 2.2 Ietogrammi di progetto... 5 2.3 Scelta della frequenza delle piogge critiche (tempo di ritorno)... 5 3 - AREE IN ESAME... 5 4 - SMALTIMENTO ACQUE METEORICHE... 6 4.1 Criteri generali di dimensionamento del sistema di dispersione... 7 4.2 Dimensionamento del sistema di accumulo / dispersione... 8 5 - METODOLOGIA DI REALIZZAZIONE DELLE OPERE... 10 L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 2
1 - INTRODUZIONE Su incarico dello studio di progettazione TP4 è stata redatta la presente relazione in merito a valutazioni circa lo smaltimento delle acque meteoriche provenienti da un comparto industriale in fase di progettazione. L area in esame è sita lungo la Via Virgilio, in comune di Cantù. Nella figura seguente è riportata la localizzazione dell area in esame. AREA IN ESAME Ubicazione area in esame tratta da Google Earth fuori scala Il presente studio si prefigge di realizzare progettare delle adeguate opere per lo smaltimento delle acque meteoriche. Per portare a termine il presente incarico sono state fatte le seguenti analisi e valutazioni: analisi pluviometrica del territorio; individuazione delle superfici afferenti al sistema; trasformazione afflussi-deflussi utilizzando un modello matematico (si tratta di uno strumento che consente per ogni pioggia considerata di riprodurre le portate che si generano su un bacino di date caratteristiche); definizione della natura dei terreni e della loro permeabilità naturale; valutazioni sulle quantità d acqua da smaltire; valutazione del sistema di smaltimento. L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 3
2 - ANALISI IDROLOGICA 2.1 Definizione del regime pluviometrico dell area La relazione che lega altezze e durate di pioggia ha la seguente espressione analitica, in cui i parametri concorrenti vengono a essere ricavati da analisi statistiche sulle precipitazioni differenziate per diverse stazioni di rilevamento: dove h = a t h = altezza di pioggia [mm] t = tempo di pioggia [h] a = assume il significato di precipitazione oraria (tipico dell area omogenea) [mm] n = è il coefficiente esponenziale dimensionale (tipico dell area omogenea) [ ] In questo caso si sono assunti i valori dei coefficienti a e n derivanti dalle curve di possibilità pluviometrica dal Piano Stralcio per l Assetto Idrogeologico (PAI) che suddivide il bacino del Po in celle, di ciascuna delle quali fornisce i valori dei parametri a ed n. Per l area in esame si è utilizzata la cella DB67. n Tr 20 Tr 100 Tr 200 Tr 500 Cella a n a n a n a n DB67 59,36 0,283 76,02 0,280 83,13 0,279 92,50 0,278 Da questi parametri si possono ottenere quelli relativi a diversi tempi di ritorno con il seguente metodo: - dal valore dei parametri a ed n forniti dal PAI si ricavano le massime altezze di pioggia ht (d) [mm] per assegnata durata d [ore] e tempo di ritorno T [anni]; - per ogni durata d si costruisce il grafico y/hd (Carta Probabilistica di Gumbel); dalla retta che interpola i 5 punti si ricavano pendenza e intercetta che rappresentano rispettivamente i parametri alfa e u della distribuzione di probabilità di Gumbel. - si fissa il tempo di ritorno T per cui valutare i parametri a ed n. I parametri si ottengono dalla retta di regressione nel grafico ln(ht) / ln(d). I parametri ottenuti per diversi il tempo di ritorno (Tr) scelto (vedi paragrafo 2.3) sono i seguenti. Tr (anni) a n 5 44,34 0,288 Tutte le elaborazioni suddette si basano su dati di piogge di durata superiore a 1 ora, pertanto per calcoli con tempi inferiori le portate sono da ritenersi sufficientemente cautelative. L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 4
2.2 Ietogrammi di progetto Data l area ridotta del bacino in esame non si sono applicati coefficienti di ragguaglio. Poiché le curve di possibilità pluviometrica non descrivono il modo di variare dell altezza di pioggia nel corso della precipitazione è necessario definire (in aggiunta all altezza di pioggia di assegnata durata e di assegnato tempo di ritorno) anche la forma dello ietogramma di progetto. Per il caso in esame si è fatta l ipotesi di ietogramma di pioggia di forma costante, considerando diverse durate di pioggia al fine di determinare la situazione più critica. 2.3 Scelta della frequenza delle piogge critiche (tempo di ritorno) Il tempo di ritorno (Tr) esprime la probabilità che un evento possa verificarsi in un dato arco temporale: più elevato è il Tr minore è la possibilità che un evento possa mettere in criticità una data infrastruttura in corso di progettazione. Il tempo di ritorno (Tr) di progetto rappresenta quindi l intervallo medio di tempo con cui si dovrebbe verificare un insufficienza della rete, rappresenta quindi il rischio di insufficienza della rete stessa. La sua scelta dipende essenzialmente dalle conseguenze prodotte da un eventuale insufficienza della rete fognaria. Poiché il costo dell intervento aumenta notevolmente al crescere delle portate di progetto (che aumentano all aumentare del Tr), a stretto rigore le scelte progettuali dovrebbero essere guidate da un confronto tra i costi di costruzione e i benefici costituiti dai danni evitati. In linea generale, se l insufficienza della rete non comporta rischi per vite umane, o gravi danni alle cose, il dimensionamento è basato su un tempo di ritorno modesto. Per le tipologie di opere in oggetto solitamente è dell ordine dei 2 5 anni, in quanto si può accettare che le strade/piazzali ecc, si allaghino temporaneamente, nei casi in cui si temano pesanti conseguenze di eventuali allagamenti, si possono considerare tempi di ritorno maggiori. Nel caso in oggetto, in accordo con la Committenza, è stato adottato, per il dimensionamento del sistema di dispersione / drenaggio, il valore di 5 anni (Tr = 5 anni). 3 - AREE IN ESAME In base a quando richiesto dal Progettista al fine di valutare la portata di progetto (portata da smaltire), si sono considerate le superfici scolanti del solo capannone in quanto il piazzale esterno verrà realizzato in autobloccanti con elevati livelli di permeabilità. L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 5
Nella figura seguente si riportano le aree suddette. SUPERFICIE COPERTA 2300 mq circa Superficie coperta Piazzale in autobloccanti con elevati livelli di permeabilità Verde privato Verde pubblico Schema aree fuori scala Esistente allacciato su via Collodi Nelle valutazioni è stata quindi considerata la seguante area. Superficie non drenante Superficie coperta capannone 2300 mq 4 - SMALTIMENTO ACQUE METEORICHE Le indagini geognostiche realizzate nell area nel 2006, che avevano indagato solo la parte altimetricamente più bassa del terreno, hanno evidenziato la presenza di acque sotterranee a partire da circa -0,5 m da p.c.. Il progetto attuale prevede di riportare terreno nella parte attualmente ribassata e di asportarlo nella parte altimetricamente più alta; gli spessori di terreno interessati dagli sterri e riporti sono variabili ma con massimi di circa 1,5 m e con riporti minori spostandosi verso via Virgilio. Osservando le sezioni di progetto è quindi ipotizzabile che la falda locale si troverà, rispetto al nuovo piano finito di progetto (-2,97 da ±0,0 di rif.) grossomodo alla profondità di 1,5/2,2 m L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 6
nel settore centrale del terreno in esame. Spostandosi verso la roggia il nuovo piano campagna avrà via via quote minori (si prevede meno riporto) e quindi è ipotizzabile che la profondità della falda si riduca (essa si raccorda probabilmente con la roggia). Tale profondità va comunque presa come indicativa sia perché le misure della falda sono state effettuate nei fori delle indagini effettuate e, quindi, sono misure puntuali, sia perché il livello della falda stessa è fortemente soggetto a variazioni in relazione agli eventi meteorici. Inoltre si fa notare che i dati disponibili sono relativi solo alla zona altimetricamente più bassa del terreno La realizzazione di strutture disperdenti delle acque meteoriche nel terreno deve necessariamente tenere conto della presenza della falda locale che, quindi, vincola la profondità di realizzazione delle stesse. Considerato il divieto di convogliare tutte le acque meteoriche che verranno intercettate dalla nuova struttura in progetto nella Roggia di Galliano, si propone un sistema che permetta sia l accumulo (invaso) sia la dispersione nel terreno associato ad un troppo pieno che convogli le acque nella roggia limitando notevolmente gli afflussi in alveo. Data la situazione riscontrata si ritiene preferibile la realizzazione di trincee drenanti; in esse la superficie filtrante ha uno sviluppo prevalentemente orizzontale anziché verticale come nei classici pozzi perdenti. Si prevede la realizzazione di tali strutture nelle zone che verranno adibite a verde privato. 4.1 Criteri generali di dimensionamento del sistema di dispersione La valutazione sul sistema di dispersione più idoneo viene effettuata tenendo conto dei seguenti fattori: - caratteristiche idrogeologiche del sito, in particolare la permeabilità dei terreni; - caratteristiche dell area in cui dovrà essere previsto il sistema di dispersione, dimensioni e disponibilità di spazio; - portata in arrivo al sistema di smaltimento generata durante gli eventi meteorici. Per la valutazione della portata meteorica affluente al sistema di dispersione, è stato utilizzato il metodo razionale. Questo metodo consiste nel determinare i volumi entranti e uscenti nel sistema al variare del tempo di pioggia, dalla cui differenza si ottiene il valore del volume di invaso cercato. La portata affluente in un determinato tempo si ottiene con la formula seguente: in cui: Q p ϕ i S = [m 3 /s] 360 L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 7
S [ha]: ϕ [-]: superficie, espressa in ettari, che può dare origine alla formazione della portata di pioggia in arrivo al sistema di smaltimento (superficie del bacino). coefficiente d afflusso che assume valori compresi tra 0 e 1 in base alla tipologia e all uso del suolo. i [mm/h]: intensità media della pioggia di durata pari al tempo di concentrazione tc (i = a tn-1) La capacità d infiltrazione del terreno, ovvero la portata d infiltrazione dispersa nel terreno Q dispersa [m 3 /s] può essere stimata mediante la legge di Darcy, in funzione della permeabilità k [m/s], il gradiente idraulico [m/m] e la superficie netta d infiltrazione S f [m 2 ]: Q = k J [m 3 /s] dispersa S f in cui: K = permeabilità verticale del terreno [m 2 /s] J = gradiente idraulico S f = superficie d infiltrazione Moltiplicando il valore della portata infiltrata per il tempo, si ottiene il volume uscente per filtrazione. La relazione è la seguente: V invaso = V ingresso - V uscente Il valore che si ricerca è il V invaso massimo. Determinazione grafica del volume di invaso I passi per il dimensionamento del sistema sono i seguenti: si ipotizzano le dimensioni / numero delle opere di dispersione e si calcola il volume di accumulo del sistema ipotizzato; per piogge di durata differente si valutano il volume di acqua piovuto (portata di progetto), il volume di acqua infiltrato (dipendente dalla permeabilità del terreno ed dalla superficie disperdente) e, per differenza tra i due, il minimo volume d invaso necessario (delta); tra i valori di volume d invaso necessario (delta) valutati per le differenti durate delle piogge, si sceglie il massimo; si verifica che quest ultimo valore sia minore al volume di accumulo del sistema ipotizzato. 4.2 Dimensionamento del sistema di accumulo / dispersione Per la definizione del sistema sono quindi stati adottati i dati / parametri di seguito riportati. L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 8
Superfici e coefficiente afflusso Aree effettive (mq) Coefficiente di afflusso (-) Aree ridotte (mq) Superficie coperta capannone 2300 0,9 2070 Permeabilità terreni Non essendo nota la permeabilità dei terreni presenti, oltre che in considerazione del fatto che le strutture disperderanno le acque anche nell orizzonte di terreno che verrà riportato, si è assunto un coefficiente di permeabilità pari a 5 x 10-4 m/s (valido per terreni con granulometria varia e grado di permeabilità relativamente basso e, quindi, cautelativo). -------------------------------------------------------------------------- La soluzione proposta è quella di realizzare due trincee drenanti a sviluppo lineare realizzate mediante la posa di tubi disperdenti posti all interno di uno scavo riempito in ghiaia grossolana pulita.. Le dimensioni minime delle trincea risultano lunghezza (L) = 24 m, altezza utile (h) = 1,1 m e lato base (b) = 2,5 m. Al loro interno sono posate 3 file di tubi fenestrati disperdenti con diametro di 0,5 m (per uno sviluppo di almeno 23,5 m lineari per ciascuna fila). Trincea drenante Tubazioni drenanti interne h base L n. (m) (m) (m) - 1,1 2,5 24 2 r L n. file (m) (m) - 0,25 23,5 3 0,25 23,5 3 ACQUA DRENATA Acqua drenata da 1 trincea 4,80 l/s 0,00480 m 3 /s Coeff. permeabilità terreno [m/s] 5,00E-05 Volume totale accumulo (*) [m 3 ] circa 30 x 2 = 60 (*) La capacità di invaso del sistema è stata effettuata considerando le tubazioni ed il materiale di riempimento con porosità 0,3 L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 9
Nella tabella seguente sono riportate le portate d acqua previste per diverse durate. durata durata i Q Q Vol. piovuto Vol. infiltrato delta [min] [h] [mm/h] [m 3 /s] [l/s] [m 3 ] [m 3 ] [m 3 ] 5 0,08 260,12 0,14957 149,57 44,87 2,88 41,99 10 0,17 158,80 0,09131 91,31 54,78 5,76 49,02 15 0,25 118,98 0,06841 68,41 61,57 8,64 52,93 20 0,33 96,94 0,05574 55,74 66,89 11,52 55,37 30 0,50 72,63 0,04176 41,76 75,17 17,28 57,89 40 0,67 59,18 0,03403 34,03 81,67 23,04 58,63 50 2,00 27,07 0,01556 15,56 112,06 69,13 42,94 60 1,00 44,34 0,0255 25,50 91,78 34,56 57,22 120 2,00 27,07 0,01556 15,56 112,06 69,13 42,94 180 3,00 20,28 0,01166 11,66 125,94 103,69 22,26 240 4,00 16,52 0,0095 9,50 136,82 138,25-1,43 Come si vede dalla tabella, con le ipotesi assunte, la situazione più critica (cioè il massimo volume di invaso necessario - delta) si ha in corrispondenza di piogge della durata di circa 40 minuti. In questo caso, il sistema presenta un volume sufficiente all invaso della portata affluente allo stesso (60 m 3 > 58,63 m 3 ). 5 - METODOLOGIA DI REALIZZAZIONE DELLE OPERE La trincea drenante è realizzata mediante posa di tubi disperdenti, posti all interno di uno scavo riempito da ghiaia grossolana pulita previa posa sul fondo e sulle pareti di un geotessuto (TNT). Nel caso in oggetto sono state analizzate 2 trincee di altezza utile 1,1 m, lato base (b) = 2,5 m e lunghezza (L) = 24. All interno sono state considerate 3 file di tubi disperdenti con diametro di 0,5 m. Il materiale di riempimento dovrà presentare una porosità 0,3. Le dimensioni sono da intendersi come dimensioni minime. Il sistema disperdente sarà poi collegato alla Roggia di Galliano mediante un troppo pieno che convoglierà le acque nel corso d acqua limitando quindi l immissione agli eventi meteorici gravosi e intensi oltre che la quantità totale delle acque recapitate in alveo. Le trincee saranno posizionate in due punti in corrispondenza delle aree che saranno adibite a verde privato. Di seguito è riportata la sezione tipologica delle trincee dimensionate. L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 10
Copertura terreno Geotessuto Ghiaia lavata 20/40 110 cm Tubi in cls forati Ø interno minimo 500 mm Geotessuto 250 cm Schema esemplificativo delle trincee fuori scala Si rimane a disposizione per eventuali chiarimenti. Villa Guardia, 24 ottobre 2014 Dott. Geol. Frati Stefano L. 874/bis Relazione per sistema di smaltimento acque meteoriche in comune di Cantù (CO) 11