Dimensionamento di un sistema di drenaggio urbano

ETERMINAZIONE PORTATA FECALE MEDIA

Come prima cosa andiamo a determinare per ogni tratto la portata fecale media Q espressa in

fm

funzione della popolazione δ e della dotazione idrica d (l/ab g) mediante la relazione:

ఋൈ஺ൈௗ

ܳ ൌ ߝ ൈ

௙௠ ଼଺ସ଴଴

in cui ε è un coeff. dispersivo (assunto pari a 0,80), ovvero la frazione complessiva dell’acqua

d’approvvigionamento che non raggiunge la rete fognaria.

NB: sul tronco 3 confluiscono il tronco 1+2, quindi avremo un’area A pari alla somma delle aree

3

dei tre tronchi A = A +A +A ; lo stesso vale per il tronco 5 in cui confluiscono il tronco 3+4,

3 1 2 3

quindi A = A +A +A .

5 3 4 5

2. D

ETERMINAZIONE DELLA PORTATA DI PIOGGIA

2.1 Calcolo tempo di corrivazione

Ci avvaliamo del metodo della corrivazione il quale tiene conto del fenomeno del ritardo, inteso

come il tempo necessario al trasferimento dei volumi di acqua che cadono nei vari punti dell’area

colante fino alla sezione di chiusura del collettore.

Esso si basa sulle seguenti ipotesi:

La formazione della piena è dovuta solo al trasferimento di volumi d’acqua all’interno del

· bacino;

Ogni goccia di pioggia che cade sulla superficie segue un percorso invariabile nel tempo e

· che dipende solo dal punto in cui essa è caduta;

La velocità con cui la goccia si muove lungo la superficie non è influenzata dalla presenza di

· altre gocce;

La portata defluente attraverso una sezione di chiusura all’istante t è data dalla somma delle

· portate dei tronchi affluenti che si presentano nello stesso istante nella sezione di chiusura

medesima.

Per ogni bacino (o tratto) è necessario determinare il tempo di corrivazione t definito come

c

l’intervallo di tempo che la goccia caduta nel punto più lontano del bacino impiega per giungere alla

sezione di chiusura del bacino stesso. ܮ

ܶ ൌ ܶ ൅ ܶ ൌ ܶ ൅

௖ ௥ ௣ ௥ ܸ

Il tempo di corrivazione si considera somma di:

tempo di ruscellamento t , cioè l’intervallo di tempo che la goccia, caduta nel punto più

· r

lontano del bacino, impiega per giungere nella sezione iniziale del tronco;

tempo di percorrenza t , cioè l’intervallo di tempo che la goccia impiega per percorrere lo

· p

spreco.

Il tempo di ruscellamento è un parametro caratteristico del bacino. E’ tanto più grande quanto più

grande è l’area del bacino (A) e quanto più piccola è la pendenza del terreno (i). Generalmente si

assume compreso tra i 5 e i 10 minuti (600-900sec.).

Inoltre esso risulta essere maggiore nelle aree a verde piuttosto che nel caso di zone residenziali.

NB: Per il tronco 3 si assume un tempo di ruscellamento pari al massimo valore tra ( t , t t );

r3 c1, c2

per il tronco 5 è assunto pari al massimo valore tra ( t , t t ).

r5 c3, c4

Nell’espressione di T l’unica incognita che compare è la V (velocità).

c

Ricordiamo che il dimensionamento va sviluppando tenendo conto delle velocità limite ammesse

(minime e massime), secondo quanto prescritto dalla Circolare 11633/74 del Ministero LL.PP.:

- Velocità minima (relativa alla portata fecale media) non dovrà essere minore di 0,50 m/s, al fine di

evitare che l’acqua reflua si fermi e non riesca, quindi, a raggiungere l’impianto di depurazione;

- Velocità massima (relativa alla portata di punta) non dovrà di norma essere superiore a 5 m/s, per

limitare il degrado dovuto all’azione meccanica dell’acqua e del materiale solido trascinato dalla

corrente.

Poiché il metodo di corrivazione è un metodo iterativo si parte ponendo la velocità V pari a 0,2 m/s.

Noto anche il tempo di ruscellamento pari a 600sec possiamo calcolare il tempo di percorrenza per

ogni tronco: ௅ ݐ ൌ ݐ ൅ ݐ

ݐ ൌ → ௖ ௥ ௣

௣ ௏

2.2 Calcolo portata di pioggia e intensità di pioggia

Una volta calcolato il tempo di corrivazione, tramite la “formula razionale” determiniamo la portata

di pioggia con l’espressione: ఝൈ஺ൈ௜ ଷ

ܳ ൌ ቀ ቁ ൈ ͳͲ [l/s]

௣ ଷ଺଴

dove: i - l’intensità di pioggia critica [mm/h]; i = h/d(altezza di pioggia/durata)

· n-1

i = a×d espressione della curva di probabilità pluviometrica,con a = 42 ed

n = 0,48; ௡ିଵ

݅ ൌ ܽ ൈ ݀

A - area del bacino, [ha];

· ߮ - coefficiente di afflusso, il quale tiene conto del fatto che non tutta la pioggia caduta si

· ߮ ൌ ͳ –—––ƒ Žƒ ’‹‘‰‰‹ƒ •‹

trasforma in portata (Per condotta fognaria è pari a 0,5; per

–”ƒ•ˆ‘”ƒ ‹ ’‘”–ƒ–ƒ ሺƒ† ‡•‡’‹‘ ‡Ž ƒ•‘ ‹ —‹ ° –—––‘ ƒ•ˆƒŽ–ƒ–‘ǡ ‡ †—“—‡ ‘ ǯ°

—ŽŽƒ Š‡–”ƒ––‹‡‡Žƒ’‹‘‰‰‹ƒሻሻǢ

360 è un coeff. correttivo che tiene conto delle unità di misura

· d = tempo di corrivazione in ore.

·

3. D

ETERMINAZIONE PORTATA FECALE DI PUNTA

Si calcola la portata fecale di punta Q moltiplicando la portata fecale media Q per un coeff. di

fp fm

punta c nel nostro caso posto pari a 2,5 :

p ܳ ൌ ܳ ൈ ܿ

௙௣ ௙௠ ௣

4. D

ETERMINAZIONE PORTATA DI DIMENSIONAMENTO

ܳ ൌ ܳ ൅ ܳ

La portata di dimensionamento sarà quindi : ௧௢௧ ௣ ௙௣

5. D

IMENSIONAMENTO DEI DIAMETRI

- Come prima cosa scegliamo il tipo di sezione: generalmente si preferiscono sezioni circolari in

materiale plastico (PVC, polietilene,...) poiché più resistente e molto più lisce delle altre.

Noi scegliamo una tubazione circolare in polietilene.

- Fatto ciò ipotizziamo un grado di riempimento pari al 50%

h = 50% = 0,50

r

Entriamo con tale valore nella scala di deflusso per sez. circolari e leggiamo il corrispondente

valore di Q .

r

La nostra incognita è D, cioè il diametro della tubazione.

Consideriamo la formula: ఴ

ொ ஽ ௞

ொ య

ೝ

೟೚೟ ൌ ൈ ቀ ቁ ൈ ቀ ቁ (1)

஽ ௞

ξூ

ඥூ ೝ ೝ

ೝ

- Noto Q determiniamo tramite la formula inversa il diametro D:

r య

ܳ ݇ ͳ ఴ

ܦ ൌ ܦ ൈ ൬ ൈ ൈ ൰

௥ ݇ ܳ

ξܫ ௥ ௥

- Noto il diametro D torno nella formula (1), calcolo Q con la formula inversa:

r

ܳ ͳ

݇

௥ ۇ ۊ

ܳ ൌ ൈ ൈ

௥ ఴ

݇

ξܫ ஽ య

ቀ ቁ

ۉ ی

஽

ೝ

- Con tale valore entro nella scala di deflusso e individuo il grado di riempimento h (verificando

r

che sia accettabile) e la velocità V .

r

- Noto quest’ultimo, il diametro D, la pendenza I e la scabrezza k, calcoliamo V:

మ ݇

ܦ య

൰ ൈ ൈ ൈ ܸ

ܸ ൌ ൬ ξܫ ௥

݇

ܦ ௥

௥

Se il valore ottenuto è prossimo al valore impostato inizialmente ci fermiamo, altrimenti è

necessario ripetere l’iterazione col valore di V calcolato.

Per ogni tronco inseriamo tutti i valori calcolati in tabella.