Relazione acque bianche

Dott. Ing. Stefano Papini
Viale Dante, 97/3 – Sestri Levante (Ge)
Tel. : 0185 459513, Fax : 010 9301050
E-mail: [email protected]
Relazione tecnica
Committente
Cooperativa Edilizia S. Stefano del Ponte
Piazza S. Stefano del Ponte, 8
16039 Sestri Levante (Ge)
Oggetto
PROGETTO DI SMALTIMENTO DELLE ACQUE
METEORICHE PER L’AREA OGGETTO DI
P.U.O. DI INIZIATIVA PRIVATA IN VIA
DELLA PACE NEL MONDO
Premessa
Il sottoscritto Ing. Stefano Papini, nato a Chiavari (Ge) il 02/01/1977, libero
professionista con studio in Sestri Levante (Ge), Viale Dante 97/3, in seguito
all’incarico ricevuto dalla “Cooperativa Edilizia S. Stefano del Ponte”, intende con la
presente relazione illustrare compiutamente i criteri utilizzati nella progettazione del
sistema di scarico delle acque bianche dilavanti le superfici impermeabili a progetto
secondo il P.U.O. di iniziativa privata presentato dalla medesima Cooperativa
relativamente ad un’area in Via della Pace nel Mondo a Sestri Levante.
L’intervento in oggetto, che si articola su 11202 m2 di superficie complessiva di
cui circa 2500 m2 impermeabilizzati, consiste nella realizzazione di tre palazzine a
scopo abitativo e nella sistemazione delle aree esterne, compresa la realizzazione di
un’autorimessa interrata a servizio delle abitazioni, orti sia privati che pubblici e
un’area destinata ad ospitare il depuratore asservito al complesso residenziale, a sua
volta interrato (fatta eccezione per due piccoli locali tecnici).
Il sistema di scarico prescelto è condizionato dalla natura del luogo: l’area,
infatti, si trova allo stato attuale a quota inferiore rispetto a quella delle strade
circostanti e sarà quindi sopraelevata di poco più di un metro; inoltre non tutte le reti
fognarie bianche comunali presenti nella zona sono utilizzabili.
Si è quindi previsto di allacciare gli scarichi delle acque meteoriche nella rete
fognaria bianca presente lungo Via della Pace nel Mondo, adeguata allo scopo,
suddividendoli in due linee distinte.
Non vi saranno afflussi di acque meteoriche dalle aree circostanti a quella di
intervento, né viceversa.
Criteri di progettazione
Gli aspetti considerati sono molteplici; di seguito si elencano i principali insieme
alle soluzioni adottate:
1. Il calcolo dell’afflusso. Il calcolo della massa d’acqua raccolta si svolge
ipotizzando un evento meteorico avente tempo di ritorno molto elevato. Sul
sito internet dell’Arpal sono disponibili gli annali idrologici relativi agli anni
dal 2003 al 2007, mentre sull’apposito sito dell’Ispra sono pubblicati anche
gli annali precedenti, anche se mancano quelli dal 1998 al 2002. I dati
significativi raccolti sono piuttosto eterogenei e possono al più indicare una
tendenza; infatti per gli anni dal 2003 al 2007 si possono leggere i valori
rilevati dalla stazione pluviometrica di Sestri Levante – Via Sara, molto
vicina all’area in esame, mentre negli annali fino al 1998 tale stazione non è
presente e la più vicina risulta essere quella di Casarza Ligure. Non solo: le
rilevazioni sulla stazione di Via Sara comprendono anche gli eventi con
massima piovosità nell’intervallo breve di 5 minuti, mentre quelle precedenti
sulla stazione di Casarza Ligure recano dati riferiti ad intervalli brevi di 10
minuti, a parte qualche sporadico caso a partire dai primissimi anni Novanta
(e quindi dati meno significativi, allontanandosi nel tempo). In sintesi, i dati
della stazione di Sestri Levante mostrano piogge con massima intensità
compresa tra i 28 e i 40 mm/h, con eccezione di 72,8 mm/h nel 2005 e, allo
stesso modo, gli eventi brevi di massima durata si aggiravano sempre sui 910 mm di pioggia in 5 minuti, con l’eccezione di 16,4 mm nel 2005. I dati
precedenti relativi alla stazione di Casarza Ligure, invece, mostrano intensità
massime comprese tra 22 e 72 mm/h ed eventi brevi con altezze di pioggia
comprese tra 18,6 e 28 mm in 10 minuti. Va poi ricordata la norma UNI EN
12056-3, che consiglia di riferirsi a serie storiche di almeno 10 anni o, in
mancanza di dati, considerare eventi di pioggia oraria di progetto pari a 180
mm, equivalenti a 3 mm al minuto: questo criterio porta a conclusioni
coerenti con la tendenza ricavata dai dati pluviometrici, pur essendo
cautelativo rispetto ad essa. Ad una tale pioggia corrisponde una portata
d’acqua pari a 3 l/min, ossia 0,05 l/s, su una superficie di 1 m2 posta in
direzione normale a quella di caduta della pioggia stessa. Non vi saranno altri
afflussi, considerato che le superfici scolanti circostanti l’area scaricano
altrove le proprie acque.
2. La scelta del materiale. Un sistema fognario deve essere progettato con
materiali che assicurino una messa in opera veloce ed economica,
un’efficiente tenuta nel tempo, un decadimento modesto per
“invecchiamento”, un’adeguata durata del sistema e una ridotta incidenza dei
costi di esercizio e degli interventi di manutenzione.
Pertanto, per le parti a gravità, si è scelto di utilizzare tubi in PVC compatto,
che si installano con facilità, hanno durata eccellente, resistono bene alle
varie sollecitazioni meccaniche, sono imputrescibili e non vengono aggrediti
chimicamente sia a causa dell’elevata resistenza chimica (sono vulnerabili
solo rispetto ad alcuni solventi organici) sia per le caratteristiche della
superficie interna.
Le tubazioni in pressione saranno invece realizzate in polietilene.
3. Velocità minime e massime. Il dimensionamento deve garantire che la
velocità dello scarico in ogni punto della tubazione sia mantenuta all’interno
di un intervallo ottimale di valori: essa deve essere superiore ad un certo
valore minimo (solitamente 0,5 m/s, secondo la Circolare n. 11633 del
07.01.1974 del Ministero dei Lavori Pubblici), così da assicurare il trasporto
dell’eventuale materiale in sospensione che non deve sedimentare, e ciò sia
per motivi igienici, sia per impedire che esso, cementandosi, dia luogo a
fenomeni di riduzione della sezione utile; allo stesso modo la velocità non
può essere troppo elevata, in quanto ciò causerebbe fenomeni di abrasione.
Il suo controllo è stato affrontato in sede di progetto e si è scelto di non
superare la velocità di 2 m/s nelle condotte a gravità e 8 m/s in quelle a
pressione.
4. Pozzetti di ispezione. La manutenzione dei canali di una rete di drenaggio è
fondamentale per garantirne il corretto funzionamento. Le operazioni di
pulizia degli spechi sono rese possibili dalla presenza, lungo il tracciato delle
canalizzazioni, di pozzetti di ispezione; tali pozzetti si dispongono di norma a
non più di 25-30 m di distanza l’uno dall’altro ed in modo che il tratto di
canale compreso tra due successivi pozzetti sia ad asse rettilineo.
Anche in questo caso faranno eccezione i tratti in pressione, per i quali
evidentemente non ha alcun senso prevedere pozzetti.
5. Recettore. La rete bianca privata confluirà, suddivisa in due parti distinte,
nella fognatura bianca comunale passante lungo Via della Pace nel Mondo
che in parte è diretta verso il Torrente Gromolo e in parte verso il Petronio.
Nella fattispecie, considerate le problematiche legate alle condizioni della
rete di smaltimento delle acque bianche recapitante nel Gromolo, le tubazioni
saranno posizionate in modo che il recettore finale sia il Torrente Petronio.
Dimensionamento delle condotte
Come sopra anticipato, la rete fognaria bianca è stata suddivisa in due parti:
1. Parte A. Raccoglierà l’acqua proveniente da tutte le superfici
impermeabilizzate relative alle abitazioni e alle immediate pertinenze
(passaggi e rampe verso la parte interrata), e quindi costituirà la stragrande
maggioranza dello scarico in questione. Questo tratto è suddiviso in due
frazioni a monte del pozzetto contrassegnato con il numero 4’.
In particolare si distinguono i seguenti tratti principali:
- acqua proveniente dalle superfici sul retro e da alcuni pluviali (1322 m2 di
superficie scolante) raccolta per gravità nel pozzetto n° 1, da lì trasferita al
n° 1’, quindi alla stazione di sollevamento 1” e convogliata quindi al
pozzetto n° 2, dal quale procede a gravità fino al pozzetto n° 3;
- parte dell’acqua proveniente dai tetti e dalle superfici impermeabili
circostanti le palazzine, per un bacino scolante complessivo di circa 686 m2,
che si inserisce in parte nel pozzetto n° 2 (59,3 m2 di superficie), in parte nel
tratto di condotta tra i pozzetti n° 2 e 3 (76,3 m2), e per la rimanente frazione
a monte del pozzetto n° 3 sul lato Est;
- parte dell’acqua dilavante tetti e superfici impermeabili intorno alle case,
per circa 623 m2 complessivi di superficie scolante, raccolta per gravità nella
condotta che si inserisce nel pozzetto 4 provenendo da Nord;
- l’acqua dilavante le rampe di accesso all’autorimessa, per una superficie di
circa 258 m2, che saranno raccolte mediante una vasca della capacità di circa
13 m3, interrata all’ingresso dell’autorimessa ed equipaggiata con due
opportune pompe di rilancio. Questa condotta sarà quindi a pressione, sarà
provvista di valvola di non ritorno in modo da impedire l’afflusso dell’acqua
verso i locali interrati, e si inserirà nel pozzetto 4, dove il suo scarico si unirà
a quello del ramo di cui al punto precedente e procederà a gravità dapprima
fino al pozzetto 4’ e quindi, unendosi all’acqua proveniente dal pozzetto 3’,
fino alla rete bianca comunale, in corrispondenza del pozzetto A, già
presente su Via della Pace del Mondo.
2. Parte B. Allontanerà le acque meteoriche provenienti dall’area destinata al
depuratore, per una superficie totale di circa 328 m2. A questa tubazione sarà
associato un sistema per il recupero delle acque piovane: in particolare
l’acqua sarà raccolta da una caditoia e convogliata in un pozzetto di rilancio;
esso la invierà al serbatoio di raccolta, della capacità di 10000 m3, fino al suo
riempimento, mentre tutto l’eccesso sarà pompato (con comando dato da un
galleggiante) fino alla rete bianca comunale, previo passaggio attraverso il
pozzetto n° 5 di calma.
Il dimensionamento di una condotta fognaria può essere condotto in vari modi;
per le tubazioni che convogliano acqua per gravità il più utilizzato è quello basato
sull’applicazione della formula di Gauckler-Strickler, che si riporta di seguito:
v = k * R2/3 * i1/2
dove:
Q = A * k * R2/3 * i1/2
k = coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler
R = raggio idraulico della condotta
i = pendenza della condotta
A = sezione trasversale della massa liquida nella condotta
Q = portata della condotta
L’applicazione della formula sopra indicata, considerando condotte in PVC serie
SN4 con k = 100 (valore raccomandato in condizioni di esercizio, cautelativamente
peggiorativo rispetto a quello dei tubi appena usciti dalla fabbrica, che è pari a 120) e
una pendenza dell’1%, nell’ipotesi che il deflusso avvenga con il riempimento dell’80%
della sezione dei tubi (va ricordato che la massima capacità di deflusso si ha per
riempimenti di poco superiori al 90% della sezione, pertanto anche in questo caso la
scelta del parametro di calcolo è cautelativa), permette di calcolare le principali
grandezze del moto legate alla parte terminale dei vari tratti della tubazione a progetto,
come riassunto nella tabella che segue relativa ai tratti terminali fino all’arrivo nella rete
bianca comunale:
Tratto
3-4’
4-4’
4’-A
Area
scolante
(m2)
2008
881
2889
Diametro
esterno Velocità (m/s)
(mm)
315
1,26
250
1,02
400
1,20
Portata
richiesta (l/s)
Portata
effettiva (l/s)
100,4
44,0
144,5
122,4
66,0
231,4
Seguendo lo stesso schema, si calcolano anche i diametri delle tubazioni più a
monte, evidentemente ridotti in funzione delle minori portate da smaltire: in particolare
nel tratto A tutte le condotte a gravità saranno del tipo DN 200 (diametro esterno 200
mm) nel tratto tra i pozzetti 1 e 1’, DN 250 tra i pozzetti 1’ e 1’’, DN 315 tra i pozzetti
2 e 3, e DN 160 (diametro esterno 160 mm) per tutti gli altri tratti.
Quando invece una condotta deve essere alimentata da un impianto di
sollevamento, il problema del suo dimensionamento risulta indeterminato. Infatti è
possibile adottare vari diametri, a ciascuno dei quali corrispondono differenti perdite di
carico e quindi diverse necessità di energia da parte della pompa (in termini di
prevalenza), e va tenuto presente che a diametri maggiori corrispondono maggiori costi
di investimento ma minori costi di esercizio per i ridotti consumi energetici del
sollevamento.
Pertanto il diametro di una condotta con sollevamento è scelto solitamente con il
criterio del minimo costo, partendo dalla scelta di diametri a cui corrispondono velocità
medie dell’acqua che possono ritenersi di massima economia e procedendo per
tentativi.
Si è così concluso che le condotte in pressione, in polietilene PE100, tipo PFA
10, avranno diametro di 50 mm (2”), fatta eccezione per quella che porterà l’acqua dalla
stazione di sollevamento 1” al pozzetto 2, che avrà diametro 75 mm (3”).
Verifiche sulla condotta ricevente
E’ stata eseguita anche una verifica sulla rete bianca comunale passante per Via
della Pace nel Mondo, nella quale si andranno a scaricare le acque bianche
dell’insediamento a progetto.
Come sopra anticipato, tale rete bianca è suddivisa in due tratte: una più ad
Ovest che va a scaricare nel Torrente Gromolo (tratto già congestionato) e una più
ampia che invece va ad unirsi con un grande canale posto circa 400 m più ad Ovest,
all’incrocio con Via della Pergola, e avente come recettore finale il Torrente Petronio.
Si è scelto di recapitare le acque bianche in quest’ultima condotta, in grado di
assicurare un migliore smaltimento.
In particolare il tratto A della rete privata a progetto sarà convogliato nel
pozzetto indicato con la lettera A in planimetria: in corrispondenza di esso la condotta
comunale è costituita da un canale di larghezza di circa 1 m e altezza circa 70 cm; poco
più avanti esso si restringe in una tubazione aperta di diametro 60 cm, ed è in tale stato
che si presenta in corrispondenza del pozzetto B, nel quale saranno inserite le acque
bianche provenienti dal tratto B della rete privata.
Le rilevazioni effettuate hanno permesso di concludere che il diametro della
condotta comunale non si riduce ulteriormente proseguendo verso l’incrocio con Via
della Pergola, e che la pendenza minima è di circa lo 0,5 %.
Pertanto la capacità di smaltimento, nelle ipotesi di riempimento dell’80% e
coefficiente k pari ad 80 (particolarmente cautelativo) è di 440 l/s.
Considerato che la portata di progetto relativa alle acque che verranno immesse
in virtù delle nuove costruzioni è di 160 l/s e che quella dovuta alle superfici scolanti
che già scaricano in tale condotta ha all’incirca la stessa entità, è evidente che la rete
bianca comunale passante per Via della Pace nel Mondo non potrà in alcun caso essere
messa in crisi a causa dell’intervento prospettato dalla Cooperativa S. Stefano del
Ponte.
Conclusioni
Le condotte di scarico saranno realizzate con tubi in PVC di diametro variabile
da DN 200 a DN 400 e pendenza non inferiore all’1%; vi saranno poi alcune parti in
pressione, realizzate quindi in apposito polietilene, con diametri DN 50 e DN 75.
Come evidenziato in planimetria, nei tratti a gravità sono previsti pozzetti per
ispezione e manutenzione (eventualmente con caditoia) ad ogni cambio di direzione e
comunque ad una distanza massima di 30 m l’uno dall’altro.
I materiali usati saranno di ottima qualità, in considerazione degli obbiettivi di
durata attesa dell’opera.
Non vi saranno problemi riguardo alla pressione nominale dei componenti e
delle giunzioni, in quanto il trasporto dell’acqua avverrà in parte a gravità con tubazioni
dimensionate per evitarne il completo riempimento, e in parte con tubazioni a
pressione, costruite per lavorare con pressioni notevolmente superiori a quelle previste
in fase progettuale.
I chiusini nei tratti carrabili saranno in ghisa sferoidale, conformi alla norma
UNI EN 124, di classe B 125 (carico di rottura 12,5 tonnellate) e luce 400 x 400 mm.
Per eventuali ulteriori chiarimenti in merito, il sottoscritto conferma la sua più
completa disponibilità.
Sestri Levante, 25 Novembre 2013
Dott. Ing. Stefano PAPINI

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