Relazione Sistemi idraulici urbani fognature

Progetto di una rete fognaria

Alma Mater Studiorum - Università di Bologna

Corso di laurea magistrale in Ingegneria per l’ambiente e il territorio

Laboratorio di sistemi idraulici urbani

Modulo 2 – Sistemi di drenaggio urbano

A.A. 2021/2022

Progetto di una rete fognaria

Relazione di calcolo

Docente: Marco Maglioni

Studentessa: Laura Pattaro

Matr. 977995

NP: 5

Indice

• Indice delle figure II
• Indice delle tabelle II
• Introduzione 1
• Dimensionamento dei collettori 3
• Smaltimento acque reflue 3
• Smaltimento acque meteoriche 6
• Quote di scorrimento 12
• Progetto scolmatore di piena 14
• Dimensionamento tubo derivatore 15
• Dimensionamento tubo emissario 16
• Dimensionamento vasche 17
• Vasca di prima pioggia 17
• Vasca di laminazione 18
• Simulazione della rete fognaria con SWMM 21
• Verifica dimensionamento rete fognaria 22
• Verifica dimensionamento delle vasche 27
• Vasca di prima pioggia 28
• Vasca di laminazione 29
• Bibliografia 31
• Sitografia 31

Indice delle figure

I

• Figura 1: Schema planimetrico dell’area di studio. ........................................................... 2
• Figura 2: Schema suddivisione delle aree. ........................................................................ 4
• Figura 3: Curva di possibilità pluviometrica per durate inferiori ad 1 ora. ........................... 6
• Figura 4: Scala di deflusso sezione circolare grafica (in alto) e tabellare (in basso) ............. 8
• Figura 5: Quote di scorrimento delle tubazioni. ............................................................ 13
• Figura 6: Sezione verticale scolmatore di piena. ............................................................ 14
• Figura 7: Schema impianto di smaltimento acque. ............................................................ 16
• Figura 8: Curva di possibilità pluviometrica per durate superiori all'ora. .......................... 18
• Figura 9: Sezioni vasche. ............................................................................................ 20
• Figura 10: Schema rete fognaria per la simulazione in SWMM. ........................................... 21
• Figura 11: Grafico ietogramma Chicago ........................................................................ 22
• Figura 12: Schema valori di portata al 19° minuto della simulazione. ................................ 23
• Figura 13: Profilo altimetrico nodi 5-partitore. ............................................................ 23
• Figura 14: Profilo altimetrico nodi 8-5. ........................................................................ 24
• Figura 15: Profilo altimetrico nodi 10-5. ...................................................................... 24
• Figura 16: Profilo altimetrico nodi 5-9. ........................................................................ 24
• Figura 17: Profilo altimetrico nodi 4-3 ......................................................................... 25
• Figura 18: Profilo altimetrico nodi 11-2. ...................................................................... 25
• Figura 19: Confronto portate massime metodo cinematico e simulazione in SWMM. ............... 26
• Figura 20: Ietogramma rettangolare sintetico per la verifica delle vasche. ...................... 27
• Figura 21: Diagramma livello vasca di prima pioggia. ....................................................... 28
• Figura 22: Andamento della portata aspirata dalla pompa. ............................................. 28
• Figura 23: Diagramma livello vasca di laminazione. ......................................................... 29
• Figura 24: Idrogramma portate in ingresso e in uscita dalla vasca di laminazione. .............. 29
• Figura 25: Diagramma livello vasca di laminazione, tubo effluente diametro 200mm. ............ 30
• Figura 27: Profilo altimetrico tubo effluente vasca con diametro 200mm. ......................... 30
• Figura 26: Idrogramma portate vasca di laminazione, tubo effluente diametro 200mm. ......... 30

Indice delle tabelle

• Tabella 1: Aree afferenti e portate reflue di progetto 5
• Tabella 2: Risultati stima portate meteoriche prima iterazione 10
• Tabella 3: Risultati stima portate meteoriche seconda iterazione 10
• Tabella 4: Dimensionamento rete fognaria 11
• Tabella 5: Verifica velocità, secondo HERA (b.2) 11
• Tabella 6: Quote di scorrimento dei collettori 12
• Tabella 7: Dimensionamento derivatore 15
• Tabella 8: Dimensionamento tubo emissario 16
• Tabella 9: Dimensionamento vasca di prima pioggia 17
• Tabella 10: Dimensionamento collettore emissario 19
• Tabella 11: Portate massime calcolate con la simulazione SWMM. 22
• Tabella 12: Confronto valori di portata metodo cinematico e modello con SWMM 26
• Tabella 13: Risultati simulazione con ietogramma rettangolare verifica delle vasche. 28

II

Introduzione

La seguente relazione si pone come obiettivo la descrizione del progetto di una rete fognaria di tipo misto per un centro abitato con un’estensione di circa 26 ettari e densamente urbanizzato con un numero di abitanti pari a 8000 unità.

La fognatura avrà il compito di confluire le acque reflue urbane e le acque meteoriche sino alla sezione di chiusura che porterà il refluo all’impianto di trattamento e alle vasche utili alla salvaguardia del rischio idraulico.

In figura 1 viene riportata la planimetria generale dell’area su cui si può notare il sistema fognario relativo allo smaltimento.

Lo studio si prefigge di:

• 1. Dimensionare i collettori fognari nelle 10 sezioni, indicate in figura 1.
• 2. Disegnare la planimetria indicando le quote di scorrimento dei collettori.
• 3. Progettare uno scaricatore di piena, nel punto terminale della rete, tale da separare le portate reflue in tempo di pioggia con un grado di diluizione pari a 5.
• 4. Individuare il volume di una vasca di prima pioggia e di una vasca di laminazione da collocare in prossimità del tratto finale in modo tale che la portata in uscita non sia superiore a 10 l/s ha.
• 5. Verificare il dimensionamento della rete con una simulazione numerica usando il programma di modellistica idraulica SMWW.

1

Figura 1: Schema planimetrico dell’area di studio.

2

Dimensionamento dei collettori

Il dimensionamento della rete fognaria deve tenere conto di diversi contributi, quello relativo allo scarico di acque reflue urbane e quello dovuto alla componente meteorica.

Inoltre, il recapito (nella figura precedente la sezione 1) che porterà il refluo al trattamento ha un limite di quota pari a -3.00 m s.l.m.

Smaltimento acque reflue

Per poter dimensionare il contributo delle acque reflue urbane, si è calcolato la portata media annua ipotizzando che la popolazione fosse uniformemente distribuita e che la rete sia al servizio di 8000 abitanti.

La portata reflua è ottenibile dalla formula (b.1): = ∙ ∙

Con:

• • [ ] =
• • [−] =
• • [ ] = ∙
• • [] =

Vengono assegnati, per il seguente caso di studio, un coefficiente di dispersione pari a (tiene conto delle eventuali perdite lungo il sistema fognario (b.4)), una = 0.85 dotazione idrica media annua pari a e una popolazione di La = 250 = 8000 .∙portata risulta quindi: 0.85 ∙ 250 [ ] ∙ 8000 [] 3 ∙ = = 19.7 ≅ 0.02 86400 [ ]

Si è proceduto con l’assegnazione di un’area parziale ( ), ad ogni ramo della rete, come ipotizzato in figura 2.

3

Figura 2: Schema suddivisione delle aree.

4

Successivamente, la portata reflua media annua sopra calcolata è stata suddivisa in funzione dell’area afferente ad ogni collettore ( ), con = .,, = ∙,

Inoltre, la portata reflua ha una variabilità giornaliera, conseguentemente il dimensionamento dei collettori è fatto sulla portata di punta che tiene conto del massimo valore di portata: = ∙ ,, ,

• • [ ] = ,
• • [−] =
• • [ ] =

Il coefficiente di punta è calcolato con la formula di Koch, che lo mette in relazione con la portata media annua: 2.5 2.5 = 1.5 + = 1.5 + = 2.064 √19.7√

• • [−] =
• • Nel seguente caso [ ] = =

Si è considerato il coefficiente di punta costante e calcolato con la portata nera media annua che arriva alla sezione di chiusura 1, per poter rispettare il bilancio delle portate.

La portata di progetto della componente reflua per ogni collettore risulta:

Tabella 1: Aree afferenti e portate reflue di progetto