Appunti Costruzioni Idrauliche

ATTRAVERSAMENTI STRADALI

L’attraversamento stradale può essere interrato o aereo.

In caso di attraversamenti interrati non ci sono grandi problemi tranne il fatto che

dovrei chiudere tutta la carreggiata e non solo una corsia. Se la strada è cittadina lo

si può pure fare, ma se la strada è importante si può realizzare con la tecnica di

infissione della tubazione mediante uno spingitubo (microtunneling), perché non

è possibile chiudere del tutto il traffico. Quando dobbiamo invece attraversare un

strada grande e importante come un’autostrada allora si può pensare ad un

attraversamento in cunicolo praticabile, in modo tale da poter fare le operazioni

di manutenzione in tutte le reti. Esso viene raramente realizzato perché non è facile

trovare accordo tra i gestori delle varie reti.

L’attraversamento aereo con tubi di fognatura è assai raro. L’unico caso che

abbiamo è quello in cui la strada corre in trincea e in questo caso trattiamo

l’attraversamento come l’attraversamento aereo di corsi d’acqua, curando che la

luce libera tra strada e condotta sia quella prevista per il tipo di strada sorpassata.

ATTRAVERSAMENTI FERROVIARI

Gli attraversamenti ferroviari, in considerazione degli inconvenienti che possono

derivare in caso di guasti, sono quelli per i quali sono previste le maggiori cure e

precauzioni.

OPERE D’ARTE PARTICOLARI: VASCHE DI PRIMA PIOGGIA

Le vasche di prima pioggia sono opere concepite abbastanza recentemente, e

sono previste dai Piani di Tutela delle Acque, introdotti nella regione Marche dal

2007, anche se è da ancora meno che si ha la vera e propria concezione di questo

manufatto. Il PTA viene introdotto con il D.Lgs. 152/06, perciò ne sono dotate tutte

le regioni, e tratta della difesa della qualità delle risorse idriche, e sulle loro

modalità di utilizzo, e nella sezione III sono regolate le reti fognarie, con particolare

interesse alla realizzazione di reti separate, di vasche di prima pioggia, di

scolmatori di piena ed impianti di trattamento dei reflui al fine di garantire il

corretto smaltimento e la più efficace pulizia delle acque di fognatura.

L’articolo 42 introduce per la prima volta la definizione di acque di prima pioggia,

e si prevede che queste acque siano accumulate in serbatoi atti a trattenerle per il

tempo sufficiente affinché non siano scaricate nel momento massimo di afflusso,

quando i corpi recettori sono nell’incapacità di drenare efficacemente i volumi in

arrivo, e anche per destinarle ad un trattamento compatibilmente con le

caratteristiche funzionali degli impianti di depurazione. In mancanza di un impianto

esse devono essere opportunamente pretrattate, tramite sistemi di sedimentazione

o simili al fine di rimuovere la maggior parte possibile degli inquinanti presenti

prima dello scarico in un corpo idrico. Al fine del calcolo dei volumi, si individuano

come acque di prima pioggia quelle corrispondenti ad un’altezza di pioggia di 5 mm,

uniformemente distribuiti sulla superficie scolante. Nel calcolo dei volumi si

dovranno assumere come coefficienti di afflusso il valore 1 per superfici

impermeabili e 0,3 per superfici non impermeabili, escludendo dal computo le aree

verdi e quelle coltivate.

Inoltre l’articolo prevede di ridurre le superfici urbane impermeabilizzate, al fine di

evitare un sovraccarico di portata nella rete fognaria, e quindi per grosse superfici

si prevede di utilizzare pavimentazioni che consentano in parte l’infiltrazione delle

acque meteoriche. Restano al di fuori da queste disposizioni quelle superfici

potenzialmente soggette al dilavamento di sostanze pericolose, che invece devono

essere dotate di pavimentazione impermeabile.

Siccome le reti si sviluppano e si sono sviluppate nel tempo man mano che il centro

urbano si ingrandiva, è difficile conoscere le reti esistenti, le loro dimensioni e le

loro caratteristiche, ma si cerca oggi, negli interventi di nuova urbanizzazione, di

realizzare fognature separate, e la predisposizione di vasche di prima pioggia.

Perciò per le reti già esistenti si prevede la realizzazione di vasche di prima pioggia

nei casi in cui, per la regione Marche, gli scarichi siano ubicati nei tratti finali dei

corsi d’acqua principali, direttamente in mare o nei laghi principali, o a monte di

stazioni di captazione idropotabile.

L’articolo 43 invece prevede che, nel caso di fognatura mista, gli impianti di

trattamento garantiscano il trattamento effettivo di una portata nera diluita pari a 2

volte la portata nera media. Nel caso in cui però gli apporti di acqua da impianti

industriali superino il 50% del totale, in termini di abitanti equivalenti, allora si deve

garantire il trattamento effettivo di almeno il 2,5 della portata media nera.

Per gli scaricatori di piena, m=5 può essere ridotto a 3 per il più vicino al

depuratore.

Le poche vasche che ci sono, sono in genere a servizio di impianti industriali,

affinché le acque inquinate finiscano nella nera quando possibile. La difficoltà di

realizzazione di vasche per reti esistenti sta anche nella

mancanza di spazio.

In base all’inserimento all’interno della rete fognaria le

vasche possono essere in linea o fuori linea, in base alle

modalità di alimentazione possono essere di transito o di

cattura e in base alle modalità di svuotamento possono

essere in continuo o intermittenti. Andiamo ad analizzarne le

principali tipologie:

IN LINEA, se la vasca è lungo lo sviluppo della rete:

a)condotta mista, per la vasca transita tutta la portata.

Finché non piove, la portata va al trattamento, ma appena

inizia a piovere, l’acqua deve accumularsi nella vasca. Se

piove più di 5 mm, il volume in eccesso viene mandato al

recapito dal troppo pieno.

b)la nera va al trattamento, mentre nella bianca ho la

vasca che accumula temporaneamente i 5 mm. Essa poi

verrà mandata nella rete nera, da mandare al

trattamento. Queste due sono le tipologie più semplici, ma

anche le meno efficienti.

FUORI LINEA DI TRANSITO, se la vasca è fuori dal

tracciato principale, va perciò sempre preceduta da

uno scolmatore di portata:

c)allo scolmatore , se il depuratore tratta 5Q ,

mn

mando a valle 3Q , quando la portata è maggiore,

mn

l’eccedente va alla vasca. Da qui faccio uscire solo

2Q , così il depuratore lavora al massimo.

mn

L’eccesso in vasca viene smaltito dal troppo pieno,

però quest’acqua potrebbe non essere pulitissima,

quindi si possono cambiare i volumi di

uscita. L’efficienza del sistema dipende dalla

sua gestione.

d)nel caso di fognature separate, ho nella

bianca una portata che va a valle e una che

va in vasca. Anche in questo caso la

gestione è fondamentale per un buon

funzionamento.

In questi due casi non si eliminano gli

scarichi ai corpi idrici, ma attraverso una

buona progettazione si cerca di diminuire al

minimo il volume inquinato che viene riversato. Le

vasche si riempiono finché c’è volume disponibile.

Il troppo pieno deve smaltire tutto il volume che entra

quando la vasca è piena. Nella vasca di transito,

l’acqua si mescola a quella di prima pioggia,

diluendola, e riducendo l’efficacia della depurazione.

Perciò la vasca di transito diluisce gli inquinanti e

manda l depuratore più portata del dovuto.

FUORI LINEA DI CATTURA, tra lo scolmatore e la

vasca c’è un by-pass, e anche se c’è volume disponibile, l’acqua successiva ai 5 mm

va direttamente nel recapito finale, evitando mescolazioni e diluizioni.

E’ fondamentale capire quando distinguere due eventi meteorici. Non devo mandare

al trattamento acqua troppo pulita, come l’acqua che proviene da una pioggia di

poche ore dopo della prima pioggia, ma per fare ciò ad oggi non c’è ancora un

metodo univoco.

Riguardo alle modalità di vuotamento invece possiamo avere:

CONTINUO, facile ma poco efficiente, una luce sul fondo con

una tubazione verso il trattamento, che consente il transito

della portata massima che può andare al trattamento. Abbiamo

il caso di un deflusso sottobattente regolato dalla legge

Q = C A (2 g h ) , dove C assume il valore di 0,61, ed A è l’area da

1/2

T q max q

assegnare alla mia luce. Appena Q >Q , abbiamo che Q -Q = dV/dt>0, e

in T in u

raggiunto V entra in funzione il troppo pieno.

max

INTERMITTENTE se tengo l’acqua nella vasca per un certo tempo. Penso di vuotare

la vasca con una pompa, il cui funzionamento è a carico del gestore, ho quindi lo

svantaggio di un impianto di sollevamento.

In questo schema di vasca in linea con svuotamento continuo inserita in una rete di

fognatura unitaria, vediamo che la linea nera rappresenta la portata in ingresso,

mentre con q è rappresentata la massima portata che può essere mandata al

max

trattamento. Bisogna anche decidere il tempo che passa per la formazione di una

nuova acqua di prima pioggia.

OPERE D’ARTE PARTICOLARI: MISURATORI DI PORTATA

Negli acquedotti è molto importante cercare di ridurre al minimo le perdite,

perché queste comportano anche uno sperpero di denaro. In fognatura, piccole

perdite, se non pericolose non vengono nemmeno segnalati ammenoché non cin sia

il rischio di contaminazione della falda. Comunque la legge prevede di tenere sotto

controllo le perdite e di cercare di ripararle, e un regolamento definisce i metodi per

tenere sotto controllo le perdite in una rete. I misuratori di portata consentono

proprio di eseguire queste misure, che nel caso delle reti di fognatura sono molto

rare ed effettuate solo nei pressi di manufatti importanti.

Nelle reti acquedottistiche invece già fuori dal serbatoio vengono effettuate misure

di portata, e inoltre ne vengono effettuate altre ai contatori dei vari utenti al fine di

conoscere la portata effettivamente consumata ai fini di fatturato, anche se questi

ultimi non sono molto precisi, perché sotto ad una certa soglia non cominciano a

misurare. Per questo non è possibile fare un stima precisa dei volumi, e quindi delle

perdite, che in Italia si stimano essere nell’ordine del 30-40%.

La legge definisce distretti di rete, cioè parti della rete in cui si misura il volume di

acqua in uscita/entrata, in continuo. In un settore entrano parti anche appartenenti

a vari distretti, in cui vengono fatte misure occasionali di portata, per monitorare le

perdite.

Tra le maggiori cause di perdite si hanno:

-rottura di condotte nelle reti e nei sistemi di trasporto;

-compromissione dei giunti tra le tubazioni;

-anomalo esercizio dello scarico di troppo pieno nelle stazioni di sollevamen