Post on 20-Jan-2020
�
RELAZIONE IDRAULICA
1. Generalità
Oggetto della presente relazione è il dimensionamento delle rete di fognatura
delle acque bianche proveniente dalla realizzazione di un nuovo piazzale
all’interno del Presidio Regionale di Protezione Civile in Comune di Alessandria.
Il recapito finale, visto le condizioni orografiche, sarà il corpo idrico
denominato “Rio Giardinetto” posta sul confine ad EST della proprietà.
Il dimensionamento e la relativa verifica idraulica prevedono, in primis, la
conoscenza dei dati pluviometrici della zona, il calcolo della portata pluviale
mediante formule di trasformazione afflussi-deflussi, la scelta del tipo di tubazione
ed infine il calcolo del diametro delle tubazioni con la pendenza necessaria per il
corretto allontanamento delle acque.
2. Analisi pluviometrica
Non essendo disponibili dati pluviometrici puntuali si è proceduto con metodi
probabilistici di cui alla “Direttiva sulla piena di progetto da assumere per le
progettazioni e le verifiche di compatibilità idraulica” dell’Autorità di Bacino del
Fiume PO.
La previsione quantitativa delle piogge intense in un determinato punto è
effettuata attraverso la determinazione della curva di probabilità pluviometrica,
cioè della relazione che lega l’altezza di precipitazione alla sua durata, per un
assegnato tempo di ritorno.
Si ricorda che con il termine altezza di precipitazione in un punto,
comunemente misurata in mm, si intende l’altezza d’acqua che si formerebbe al
suolo su una superficie orizzontale e impermeabile, in un certo intervallo di
tempo (durata della precipitazione) e in assenza di perdite.
La curva di probabilità pluviometrica è comunemente espressa da una legge
di potenza del tipo:
h = altezza di pioggia (mm) t = durata della pioggia (ore)
in cui i parametri a e n dipendono dallo specifico tempo di ritorno considerato.
L’intervallo di durata tra 1 e 24 ore rappresenta il campo entro cui sono da
ricercare le durate critiche per la maggior parte dei corsi d'acqua per i quali la
stima della portata di piena può essere effettuata tramite l’utilizzo delle linee
segnalatrici di probabilità pluviometrica.
La “Direttiva”, al fine di fornire uno strumento per l’analisi di frequenza delle
piogge intense nei punti privi di misure dirette, ha condotta un’interpolazione
spaziale con il metodo di kriging dei parametri a e n delle linee segnalatrici,
discretizzate in base a un reticolo di 2 km di lato.
h a t n= ⋅
I valori indicati costituiscono riferimento per le esigenze connesse a studi e
progettazioni che, per dimensioni e importanza, non possano svolgere
direttamente valutazioni idrologiche più approfondite a scala locale.
Nel caso in esame, i valori delle curve di probabilità pluviometrica riportati
nella Tabella sottostante, ricavati dall’Allegato 3 della Direttiva 2 del P.A.I., sono
quelli relativi alla cella CE 112:
Tr (anni) 20 50 100 200 a n a n a n a n
CE112 34,71 0,283 40,48 0,277 44,87 0,274 49,25 0,270
Coefficiente curva di possibilità climatica
Stralcio TAVOLA 12 dell’Allegato 3 : Distribuzione spaziale delle precipitazioni intense della
Direttiva 2 “DIRETTIVA SULLA PIENA DI PROGETTO DA ASSUMERE PER LE
PROGETTAZIONI E LE VERIFICHE DI COMPATIBILITA’ IDRAULICA” del P.A.I
Per il dimensionamento della rete è possibile utilizzare i parametri con un
tempo di ritorno pari a 20 anni ed una durata della pioggia pari a 15 minuti (dati di
letteratura).
Si può procedere con il calcolo dell’intensità di pioggia:
i = h/t = 100,04 mm/h
3. Calcolo portata acque bianche
Per la determinazione delle portate pluviali si è adottato il modello cinematico
tramite la formula razionale in base alla quale il collettore che serve una data area
A (mq) deve smaltire la portata seguente:
dove ϕ = coefficiente di deflusso del piazzale = 0,60
A = superficie planimetrica = 5.550 mq
i = intensità di pioggia = h/tp
Il metodo considera l’area come una singola unità e stima il valore della
portata con le seguenti assunzioni:
- la precipitazione è uniformemente distribuita sull’area del bacino,
- la portata stimata ha lo stesso tempo di ritorno T di quello dell’intensità di
pioggia,
- l’intensità di pioggia ha una durata pari a quella del tempo di corrivazione tc
(definito come l’intervallo di tempo dall’inizio della precipitazione oltre al quale
tutto il bacino/area contribuisce al deflusso nella sezione terminale – per un
piazzale 15 minuti).
Il coefficiente di deflusso è in funzione della tipologia della superficie scolante.
In letteratura si trovano i seguenti valori:
3600000
AiQ
⋅⋅=
ϕ
Il nuovo piazzale sarà realizzato in blocchetti di calcestruzzo autobloccanti
senza sigillatura dei giunti, pertanto è ragionevole utilizzare un coefficiente di
deflusso pari a 0,60.
La portata complessiva delle acque bianche del piazzale risulta essere:
Q = 0,093 mc/s
relativo ad un valore di contributo unitario specifico pari a :
u = 0,01674 l/s x mq
4. Criteri progettuali
L’area in esame confina con il Rio Giardinetto; tale corso d’acqua è un tipico
corpo idrico di pianura caratterizzato da pendenza limitata, velocità ridotte e
pertanto tirante idrici più elevati rispetto a corsi d’acqua con maggior pendenza
del fondo alveo.
Al fine di garantire lo smaltimento delle acque bianche provenienti dal piazzale
è opportuno realizzare due scarichi distinti con l’obiettivo di recuperare quota
rispetto al piano campagna. Tale scelta permette di utilizzare diametri minori e
limitare la pendenza delle tubazioni.
E’ necessario quindi suddividere l’area del piazzale in due sottoaree
omogenee (2.775 mq circa); per maggiore efficienza ciascuna di queste sarà
dotata di due griglie (sviluppo 5 ml) e pozzetti in cls con copertura grigliata.
La tubazione utilizzata sarà a sezione circolare in PVC tipo SN16.
5. Dimensionamento tubazioni
Il dimensionamento delle tubazioni prevedono il calcolo della portata pluviale
in funzione dell’area scolante.
Nel caso in esame ed in linea con i “Criteri di progettazione” precedentemente
esposti le portate risultano essere:
Le scale di deflusso sono lo strumento fondamentale per la scelta delle
dimensioni delle tubazioni in quanto forniscono tutti i valori necessari (portata,
velocità, riempimento, ecc..).
Nella presente relazione sono state costruite considerando il coefficiente di
scabrezza di Gauckler-Strickler ottenendo quindi l’equazione di Chezy nella
seguente forma:
dove K = coefficiente di scabrezza = 120 ( tubi in PVC)
A = area della sezione bagnata
R = raggio idraulico = A/P
P = perimetro bagnato
i = pendenza di posa della tubazione
La portata massima corrisponde ad un riempimento pari a 0,94 D e velocità
massima pari a 0,8 D.
Q K A R i= ⋅ ⋅ ⋅2
31
2
Area (mq) u Q (l/s)A1 2.775,00 0,01674 46,4535 Scarico 1A2 2.775,00 0,01674 46,4535 Scarico 2
Griglia 1 1.387,50 0,01674 23,2268Griglia 2 1.387,50 0,01674 23,2268Griglia 3 1.387,50 0,01674 23,2268Griglia 4 1.387,50 0,01674 23,2268
A1 + A2 = Area complessiva 5.550 mq
Per il dimensionamento delle tubazioni si è imposto uno riempimento massimo
pari a 0,80 D.
Le tubazioni necessarie per il tratto finale (scarico 1 e 2) risultano essere :
DN 250 mm – pendenza 0,5%
TUBAZIONE CIRCOLARE
Dati tubo: Diametro= 0,2308 metri
Area 0,0418 mq
Pendenza canale= 0,005 m/m in % 0,5
Coeff ScabrezzaG.-Strickler= 120
Portata di progetto= 0,04645 mc/s
% riempimento gradi rad. Area defl. Cont. Bagn. R idr. Portata (mc/s) H riemp Veloc m/s
5% 51,68 0,90 0,00 0,10 0,02 0,001 0,012 0,627
10% 73,74 1,29 0,00 0,15 0,03 0,003 0,023 0,786
15% 91,15 1,59 0,01 0,18 0,03 0,006 0,035 0,894
20% 106,26 1,85 0,01 0,21 0,04 0,008 0,046 0,977
25% 120,00 2,09 0,01 0,24 0,04 0,011 0,058 1,046
30% 132,84 2,32 0,01 0,27 0,05 0,014 0,069 1,104
35% 145,08 2,53 0,01 0,29 0,05 0,017 0,081 1,153
40% 156,93 2,74 0,02 0,32 0,05 0,020 0,092 1,196
45% 168,52 2,94 0,02 0,34 0,06 0,023 0,104 1,234
50% 180,00 3,14 0,02 0,36 0,06 0,027 0,115 1,267
55% 191,48 3,34 0,02 0,39 0,06 0,030 0,127 1,296
60% 203,07 3,54 0,03 0,41 0,06 0,033 0,138 1,320
65% 214,92 3,75 0,03 0,43 0,06 0,036 0,150 1,341
70% 227,16 3,96 0,03 0,46 0,06 0,040 0,162 1,358
75% 240,00 4,19 0,03 0,48 0,06 0,043 0,173 1,371
80% 253,74 4,43 0,03 0,51 0,07 0,046 0,185 1,379
85% 268,85 4,69 0,04 0,54 0,07 0,049 0,196 1,381
90% 286,26 5,00 0,04 0,58 0,07 0,052 0,208 1,376
95% 308,32 5,38 0,04 0,62 0,06 0,054 0,219 1,358
100% 360,00 6,28 0,04 0,73 0,06 0,053 0,231 1,267
La portata di progetto defluisce con i seguenti dati
79% 251,07 4,38 0,03 0,51 0,07 0,046 0,182 1,378
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060
Portata Portata prog
Per le tubazione provenienti dalle griglie risulta necessario:
DN 200 mm – pendenza 0,4%
Per le caditoie pluviali standard aggiuntive è sufficiente una tubazione DN200
– pendenza 0,2% (dimensioni minime consigliate in letteratura).
TUBAZIONE CIRCOLARE
Dati tubo: Diametro= 0,1846 metri
Area 0,0268 mq
Pendenza canale= 0,004 m/m in % 0,4
Coeff ScabrezzaG.-Strickler= 120
Portata di progetto= 0,02323 mc/s
% riempimento gradi rad. Area defl. Cont. Bagn. R idr. Portata (mc/s) H riemp Veloc m/s
5% 51,68 0,90 0,00 0,08 0,02 0,001 0,009 0,483
10% 73,74 1,29 0,00 0,12 0,02 0,002 0,018 0,605
15% 91,15 1,59 0,00 0,15 0,03 0,003 0,028 0,689
20% 106,26 1,85 0,01 0,17 0,03 0,004 0,037 0,753
25% 120,00 2,09 0,01 0,19 0,03 0,005 0,046 0,806
30% 132,84 2,32 0,01 0,21 0,04 0,007 0,055 0,851
35% 145,08 2,53 0,01 0,23 0,04 0,008 0,065 0,889
40% 156,93 2,74 0,01 0,25 0,04 0,010 0,074 0,922
45% 168,52 2,94 0,01 0,27 0,04 0,011 0,083 0,951
50% 180,00 3,14 0,01 0,29 0,05 0,013 0,092 0,976
55% 191,48 3,34 0,01 0,31 0,05 0,015 0,102 0,999
60% 203,07 3,54 0,02 0,33 0,05 0,016 0,111 1,017
65% 214,92 3,75 0,02 0,35 0,05 0,018 0,120 1,033
70% 227,16 3,96 0,02 0,37 0,05 0,020 0,129 1,046
75% 240,00 4,19 0,02 0,39 0,05 0,021 0,138 1,056
80% 253,74 4,43 0,02 0,41 0,05 0,023 0,148 1,062
85% 268,85 4,69 0,02 0,43 0,05 0,024 0,157 1,064
90% 286,26 5,00 0,02 0,46 0,05 0,026 0,166 1,061
95% 308,32 5,38 0,03 0,50 0,05 0,027 0,175 1,046
100% 360,00 6,28 0,03 0,58 0,05 0,026 0,185 0,976
La portata di progetto defluisce con i seguenti dati
79% 251,68 4,39 0,02 0,41 0,05 0,023 0,146 1,062
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160
0,180
0,200
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030
Portata Portata prog
6. Conclusioni
La rete delle acque bianche sarà quindi costituita da n°4 griglie dalle quali partono
delle tubazioni DN 200 mm con pendenza pari allo 0,4%; Ciascuna coppia convoglia
in un pozzetto di raccolta/caditoia pluviale dal quale partirà il collettore di scarico nel
Rio (n°2) costituito da una tubazione DN 250 mm con pendenza pari a 0,5%.
La dimensione scelta garantisce il deflusso con riempimenti prossimi all’80% che
garantisce anche una velocità che limita i depositi nelle tubazioni (rispettivamente
v=1,062 m/s e v=1,378 m/s).
Se in fase di esecuzione si riscontrassero delle pendenze del piazzale non
compatibili con lo scorrimento delle acque verso le griglie è opportuno aggiungere,
nei punti più depressi e/o periferici, delle caditoie pluviali (standard) che dovranno
essere dotate di tubazioni DN 200 mm e pendenza 0,2%.
A difesa degli scarichi e della sponda idrografica DX del Rio Giardinetto dovranno
essere realizzati due tratti di scogliera in massi non cementati per una lunghezza di 5
ml per lo scarico più a monte e di 15 ml in corrispondenza dello scarico più a valle in
corrispondenza della sponda in erosione in cui dovrà essere anche eseguita la
risagomatura in sponda opposta.
La posizione planimetrica delle tubazioni degli scarichi non dovranno risultare
controcorrente o perpendicolare all’asse del corso d’acqua bensì a favore di corrente
per facilitare il deflusso.
La planimetria dello schema della rete è rappresentata nella tavola ARC04.
La sezione tipo della scogliera a protezione degli scarichi nel Rio Giardinetto è
rappresentata nella tavola ARC06.