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Le infrastrutture verdi urbane per la mitigazione del rischio idraulico:

rain garden e tetti verdi

Simona Consoli, Daniela Vanella, Alessandro D’EmilioProf. Simona Consoli, Di3A, [email protected]

Ciclo dell’acqua: ambiente naturale ed urbano

http://www.blueplanet.nsw.edu.au/year-7-and-8-natural-and-urban-water-cycles/.aspx

rapido ed elevato deflusso superficiale

(impermeabilizzazione dei suoli)

massima evapotraspirazione ed infiltrazioneparte della precipitazione viene intercettata

dalla vegetazione

Criticità ambientali e idrauliche indotte dall’urbanizzazione

• inadeguatezza della capacità di deflusso dei corsi d’acqua con conseguentiincremento del rischio d’inondazione, anche in presenza di precipitazioni ditempo di ritorno non particolarmente elevato;

• degrado qualità chimico-fisica delle acque e dei corpi idrici ricettori;

• impoverimento dell’ecosistema e degli habitat fluviali;

• perdita di funzione estetico-paesaggistica e ricreativa dei corpi idrici

Deflusso superficiale in ambiente urbano

http://water.usgs.gov/edu/watercyclerunoff.html

Fattori meteorologici Caratterisitiche fisiche

Tipo di precipitazione(pioggia, neve, ghiaccio)Intensità dellaprecipitazioneQuantità e durata dellaprecipitazioneEffetto isola di calore

Uso del suoloTopografiaArea di drenaggioSuperfici impermeabili(strade in asfalto, struttureantropiche)

Per stormwater si intendono le acque meteoriche che defluiscono su superficiurbanizzate (strade, tetti) spesso arricchendosi di sostanze chimiche e/oinquinanti

Rischio idraulico in ambiente urbano

le superfici impermeabili:

• riducono l’opportunità di rimozione dei contaminanti dalle acque di pioggiaattraverso processi naturali di infiltrazione ed evaporazione

• si prestano all’accumulo di inquinanti

gli inquinanti si accumulano sulle superfici impermeabili e vengonomandati in sospensione dai deflussi quando piove


http://wsud.co.za/wsud-for-south-africa/stormwater-management/101-2/

Rischio idraulico in ambiente urbano:

• incremento intensità di runoff• incremento volume di runoff• incremento velocità di runoff• riduzione del livello di base (aumento erosione)


L'idraulica urbana ed i principi dell'invarianza idraulica (G. La Loggia)

Obiettivo delle strategie di intervento:

• ottenere l’invarianza idraulica (invarianza della portata di picco) epossibilmente anche quella idrologica (invarianza del volume di piena);

• controllare la qualità delle acque riducendone il contenuto inquinante

Impatto zero o invarianza idraulica

• impedire che lo sviluppo urbanistico conduca afuturi impatti idraulici e ambientali maggiori delpresente

• adottare misure strutturali e non strutturali perriequilibrare lo stato attuale e tendere acondizioni simili al passato

(PARTE SECONDA)

(PARTE TERZA)

(PARTE TERZA)

(PARTE TERZA)

Art. 62 COPERTURE VERDI

1. Non costituiscono volume i maggiori spessori dovuti alla realizzazione dicoperture verdi, siano esse sommitali o a quote intermedie. Tali maggiorispessori possono giungere ad un massimo di 40 cm (per lo strato di drenaggioe il terreno vegetale) e si aggiungono ai maggiori spessori consentiti dalla L.R.22.04.2005 n.4 di cui i commi precedenti

ART. 79 PERMEABILITÀ DEI SUOLI

1. … mitigare disagi e danni causati da eventi pluviometrici e dovuti, da una parteall’insufficienza della rete fognaria cittadina e dall’altra al grande volume dideflussi meteorici determinati dall’impermeabilizzazione del suolo conseguenzadella crescita dell’edificato sia all’interno del territorio comunale che in quellodei comuni vicini.

2. … introducendo prescrizioni finalizzate a garantire la permeabilità del suolo diuna aliquota del lotto edificabile ciò anche al fine di apportare benefici intermini di salubrità, microclima, aspetto della città e qualità della vita.

3. … almeno il 40% della superficie del lotto deve essere permeabile alleacque piovane e adibita a verde privato o altra destinazione compatibile.

4. ….5. ….

Art. 80 INVARIANZA IDRAULICA

1. … sono vietate tutte le modificazioni della superficie del suolo cheabbiano l’effetto, anche indiretto, di determinare un incremento dellaportata defluente dalla superficie del suolo verso la rete fognaria, larete idrografica o artificiale o le sedi stradali

2. Nelle nuove edificazioni e trasformazioni del territorio, l’invarianza idraulicanelle portate di piena al colmo è ottenuta mediante….:1. temporaneo accumulo delle acque meteoriche in idonee vasche di

laminazione e scarico graduale…2. dispersione nel suolo con soluzioni tecniche idonee di tipo diffuso

(superfici permeabili) o concentrato (trincee d’infiltrazione, vasched’infiltrazione, pozzi disperdenti, etc.);

3. sistemazioni a verde delle coperture «tetti verdi», con specie vegetaliposo idroesigenti, e comunque provvedendo al fabbisogno idrico di taliaree esclusivamente con le acque piovane … e/ con il riuso delle «acquegrigie».

3. ….7. Le vasche per la raccolta delle acque piovane defluenti dalle coperture

realizzate fuori terra computabili a fini volumetrici… parimenti… i maggiorispessori dovuti alla realizzazione delle coperture verdi, siano esse sommitalio a quote intermedie. Teli maggiori spessori possono giungere ad un massimodi 40 cm (per lo strato di drenaggio e il terreno vegetale)…

8. …

ART. 110 PERMEABILITÀ DELLE AREE VERDI

1. Tutte le sistemazioni a verde pubblico dovranno essere realizzate con materialie tecniche che garantiscono elevati livelli di permeabilità con particolareattenzione alle parti pavimentate. Apposito regolamento del verde disciplinerànel dettaglio i materiali e le tecniche utilizzabili.

2. … bisognerà far confluire le acque defluenti… nelle aree verdi…

Art. 112 VERDE DI ARREDO STRADALE

1. …2. … le aree verdi dovranno essere utilizzate per l’infiltrazione delle acque

meteoriche, facendovi confluire le acque defluenti dalle aree vicine.

Art. 165 TETTO VERDE (O GIARDINO PENSILE)1. Coltre di terreno erboso e/o giardino sulla sommità degli edifici o a quote

intermedie realizzato per il raggiungimento degli obiettivi di compensazione,mitigazione e miglioramento ambientale.

2. Sino ad un massimo di cm. 40 il tetto verde non costituisce volume

Art. 121 VERDE NEI PARCHEGGI

1. …3. Le piante devono avere alla base spazi permeabili di sufficiente ampiezza

costituiti da aiuole.4. …5. Ne parcheggi multipiano, dovrà essere previsto l’inserimento del tetto verde…

VERDE HI-TECH per Piazza Europa, Catania

http://www.harpogroup.it/verdepensile/media/press/v

erde-hi-tech-piazza-europa-catania

Art. 122 PERMEABILITÀ DELLE AREE DI PARCHEGGIO

1. I parcheggi a raso cielo aperto devono tassativamente essere realizzati conalmeno l’80% di superficie integralmente permeabile

http://uacdc.uark.edu/work/low-impact-development-a-design-manual-for-urban-areas

Low-impact development (LID)

si riferisce a sistemi e pratiche che utilizzano o mimano processi naturali (infiltrazione, evapotraspirazione) per la gestione delle stormwater al fine di conservare la qualità delle acque e degli habitat acquatici.

Canada e Stati Uniti d’America (1990)

https://www.epa.gov/sites/production/files/2016-10/documents/draftlongtermstormwaterguide_508.pdf

http://uacdc.uark.edu/work/low-impact-development-a-design-manual-for-urban-areas

https://storm.melbournewater.com.au/

Water-sensitive urban design (WSUD)

comprende:

• le migliori pratiche di pianificazione• le migliori pratiche di gestione• tecniche per la gestione delle

stormwater

Medio Oriente edAustralia (1994)

“Design your development to protect river health”

strumento utilizzabile per modellare i trattamenti delle acque piovane (per singole abitazioni) in funzione degli obiettivi di qualità delle acque da raggiungere

http://www.bgs.ac.uk/research/engineeringGeology/urbanGeoscience/suds/what.html

Sustainable drainage system (SuDs)

• facile da gestire, • richiede poco o nessun input di energia,• resiliente

Regno Unito

Infrastrutture verdi urbane

http://www.minambiente.it/sites/default/files/archivio/allegati/natura_italia/valutazioni_proposte_infrastrutture_verdi.pdf

Le infrastrutture verdi urbane rappresentano un approccio alla pianificazione eprogettazione di aree urbane nonché strumento della green economy per lavalorizzazione dei servizi ecosistemici e della biodiversità.

La realizzazione di infrastrutture verdi promuove un approccio integrato allagestione del territorio e determina effetti positivi anche dal punto di vistaeconomico, nel contenimento di alcuni dei danni derivanti dal dissestoidrogeologico, nella lotta ai cambiamenti climatici e nel ristabilimento dellaqualità delle matrici ambientali, aria, acque, suolo.

Categorie di benefici specifici Vantaggi

Maggiore efficienza delle risorse naturali

Mantenimento della fertilità del suoloControllo biologico Conservazione delle risorse di acqua dolce

Mitigazione dei cambiamenticlimatici e di adattamento

Stoccaggio sequestro del carbonioControllo delle temperatureControllo dei danni meteo-climatici estremiControllo dell’erosione

Prevenzione delle catastrofi

Riduzione del rischio di incendi boschiviRiduzione dei rischi di inondazioneRegolazione di flussi idrici



Categorie di benefici specifici Vantaggi

Gestione delle acque

Depurazione delle acqueApprovvigionamento idricoRiduzione dell’erosione del suoloAumento della fertilità e della produttività dei suoliMiglioramento attrattività del territorio

Benefici della conservazione e resilienza

Valore di esistenza ed eredità di habitat, delle specie e della diversità geneticaMultifunzionalità e resilienza dell’agricoltura e delle risorse forestaliResilienza dei sistemi ecosistemici

Salute e benessere (tempo libero e turismo)

Regolamenti per la qualità dell’aria e per la diminuzione del rumoreAccessibilità a luoghi ameniMiglioramento condizioni di salute e socialiGamma e capacità di opportunità ricreative




• sistemi che riducono il volume di drenaggio intercettando il runoff dai tetti peril successivo riuso o stoccaggio o evapotraspirazione (tetti verdi)

• sistemi di pre-trattamento per la rimozione di alcuni inquinanti (fossati vegetatio swales);

• sistemi di ritenzione, ritardano la velocità del runoff (rain garden, wetland)

• sistemi di infiltrazione (trincee di infiltrazione)


- rain garden

-tetti verdi

rain garden

tetti verdi

Infrastrutture verdi urbane: rain garden

http://www.kitsapgov.com/sswm/rain_gardens.htm

Per bacino di ritenzione si intende una depressione che raccoglie e rilascialentamente le acque meteoriche che defluiscono da aree di drenaggio.

I rain gardens sono delle tipologie di bacini di ritenzione a piccola scala, servonoa raccogliere il deflusso delle acque piovane da piccole aree, e sono efficaciquando usati per trattare le acque di dilavamento in zone urbane.

http://www.melbournewater.com.au/Planning-and-building/Stormwater-management/WSUD_treatments/Pages/Raingardens.aspx

I rain gardens sono sistemi di bio-ritenzione, costituiti da una depressionesuperficiale e da un substrato altamente poroso, che posa direttamente sulterreno in loco e in cui vengono messe a dimora specie vegetali. I rain gardensimpiegano suolo, piante e microorganismi per favorire l’infiltrazione ed iltrattamento biologico delle strorm water.

La realizzazione di un rain garden permette di risolvere in parte i problemi legatialla gestione delle risorse idriche in ambiente urbano apportando i seguentivantaggi:

• riduce il carico inquinante ed i volumi di runoff;• richiede poca manutenzione, riducendo il consumo di energia per la gestione

del verde, essendo un giardino che si autosostiene per la maggior parte;• fornisce un habitat per la fauna selvatica, e specie vegetali autoctone;• contribuisce a migliorare la qualità dell’aria, mitigando il microclima urbano



le stormwater si infiltrano nel raingarden dalla superficie per caduta e/o possono essere incanalate attraverso apposite tubazioni

SISTEMA DI IMPIANTO



il mezzo poroso effettua l’azione filtrante e di risanamento, ad opera delle piante, dei microorganismi e del suolo.

La granulometria del suolo cresce dall’alto verso il basso.

SISTEMA DI IMPIANTO


Juncus flavidusGoodenia ovata Carex appressaLomandra longifolia

Le piante solitamente impiegate nei rain gardens o bacini di ritenzione sonospecie perenni caratterizzate da un vasto sistema radicale fibroso. Queste devonoessere in grado di tollerare stress idrici (condizioni di aridità alternate a periodiumidi).



Rain garden: progettazione

1) Fissare il valore di intensità di pioggia (Hrain) che si desideracontrollare,

2) Determinare l'area di drenaggio (A) (aree impermeabili, come: tetto,vialetti, cortili, e passerelle che drenano nel rain garden),

3) Dimensionare il rain garden in funzione del volume di stormwater (V)che si desidera trattare per fissata Hrain:

4) Calcolare l’area del rain garden (Ar):

http://doee.dc.gov/sites/default/files/dc/sites/ddoe/publication/attachments/Rain%20Garden%20Rebate%20Sizing%20exercises.pdf

V = A * Hrain

Ar = V/hrhr = profondità del rain garden

http://raingardenalliance.org/right/calculator

Ar = 13.9 m2

1941.18 litri

Hrain=1.5’’ (38.1 mm )

Rain garden: progettazioneArea di drenaggio = 400 ft2 (37 m2)suolo limosopendenza moderatan. 1 tubi pluviali

Audubon Society of Western Pennsylvania, ASWP

Rain garden: progettazione

http://raingardenalliance.org/right/calculator

Ar = 23.2 m2

3077.7 litri

Area di drenaggio = 400 ft2 (37 m2)suolo limosopendenza moderatan. 1 tubi pluviali

Audubon Society of Western Pennsylvania, ASWP

Hrain=2.5’’ (50.8 mm)

Le coperture a verde pensile, o tetti verdi, ricreano comunità vegetali sui tettidi palazzi, capannoni, centri commerciali, aree industriali ecc..

Offrono numerosi vantaggi e benefici energetici, economici, costruttivi,ambientali e sociali, quali isolamento termico degli edifici, riduzione dei volumidelle acque di deflusso, mitigazione dell’effetto “isola di calore”, miglioramentodella qualità dell’aria, assorbimento di CO2, conservazione della biodiversità,miglioramento delle componenti estetiche del paesaggio ecc. (Nardini et al.,2012).

Infrastrutture verdi urbane: tetti verdi

http://www.arpa.fvg.it/cms/istituzionale/servizi/biodiversita/Approfondimenti/Infrastrutture-verdi.html#ancora1

I tipi di progettazione di coperture vegetalizzate sono due: il verde estensivo e ilverde intensivo.

Verde estensivo Verde intensivo

è un rivestimento semplice e ideale sia pertetti piani che inclinati. Ha una capacità dicarico ridotta in quanto la sua vegetazioneè di tipo superficiale pari a 15/20 cm diprofondità

è applicabile sui tetti piani con portanzasuperiore ai 150 kg. In questo caso la varietàvegetativa sarà enorme e si tratta di unavera e propria conversione del terrazzoin un ambiente ricco di piante

Infrastrutture verdi urbane: tipologie di tetti verdi

Tali coperture possono determinare un aumento non solo del valore percettivo,ma anche del valore ecologico e ambientale dei luoghi. Infatti, se correttamenteprogettati e realizzati, sono in grado di attivare processi "a favore dellabiodiversità", avviando la formazione di contesti in grado di favorire moltespecie animali e vegetali spontanee (ecosistemi prossimo-naturali) anche in areedensamente edificate (ISPRA 2012).


http://www.arpa.fvg.it/cms/istituzionale/servizi/biodiversita/Approfondimenti/Infrastrutture-verdi.html#ancora1

L’impiego del verde pensile contribuisce a numerosi benefici:

• attenuazione del deflusso superficiale delle acque piovane in ambienteurbano che in parte vengono assorbite dal terreno e in parte vengono restituiteal ciclo idrologico naturale mediante la traspirazione con riduzione del rischio dialluvioni urbane (e.g. Mentens et al., 2006);• azione coibentante assicurando una minor dispersione termica in inverno egarantendo il mantenimento della temperatura in estate. Questa riduzione deglisbalzi termici assicura un abbattimento dei costi di riscaldamento econdizionamento e dell’effetto isola di calore urbana (e.g. Takebayashi andMoriyama, 2007);• isolamento acustico notevole (e.g. Van Renterghem et Booteldooren, 2009);• riduzione dell’inquinamento atmosferico (e.g. Yang et al., 2008);• fornire habitat alla fauna selvatica e valorizzazione della biodiversità (e.g.Dunnett et al., 2008; Gedge and Kadas, 2005).


Justyna Czemiel Berndtsson Green roof performance towards management of runoff water quantity and quality: A reviewEcological Engineering, Volume 36, Issue 4, 2010, 351–360, http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2009.12.014


https://www.architetturaecosostenibile.it/architettura/criteri-progettuali/tetti-verdi-piante-475/

Un tetto verde cambia il deflusso delle acque piovane rispetto ad un tetto rigido attraverso l'abbassamento (attenuazione) ed il ritardo del picco del deflusso (c'è un intervallo di tempo tra il picco da un tetto rigido e un tetto verde per lo stesso evento di pioggia). Questo perché un certo volume di acqua viene trattenuto dal tetto verde (Berndtsson, 2010)

tetto verde

tetto convenzionale

Sporobolus heterolepis

Antennaria dioica Juniperus chinensis var. sargentii

Phlox sublata Phlox subulata

Calamintha Nepeta ssp. Nepeta

Sporobolus heterolepisPhlox subulata Rhus aromatica

feltro

strato di drenaggio ed aereazione

telo filtrante

substrato

http://www.habitage.it/2733/posa-del-verde-pensile/

elemento di protezione alla penetrazione delle

radici


le coperture a verde pensile possono essere realizzate non solo sulle costruzioni di nuova realizzazione, ma anche su quelle già esistenti previa verifica delle caratteristiche tecniche della struttura. In ogni caso, le moderne tecniche di realizzazione del verde pensile prevedono l'impiego di sistemi con ridotti spessori di substrato, quindi compatibili con una grande varietà di edifici esistenti

sistema di impianto

norma UNI 11235:2015

feltro


telo filtrante

substrato

può essere eventualmente integrato con un elemento impermeabilizzante a garanzia della tenuta all’acqua e tenuta alle radici


radici



sistema di impianto


telo filtrante

substrato


radici

realizzato al fine di esercitare un’azione di ritenzione idrica sufficiente a creare un effetto volano fino al nuovo apporto d’acqua

feltro



sistema di impianto

feltro

telo filtrante

substrato


radici


la funzione è quella di garantire, anche in caso di completa saturazione degli strati sovrastanti, la presenza di ossigeno per le radici



sistema di impianto

feltro


substrato


radici

deve essere opportunamente calibrato in base al tipo di granulometria del terreno utilizzato ed innescare, all’interno dello strato terroso, la formazione di un filtro naturale, denominato “filtro rovescio”, atto ad evitare la movimentazione delle particelle più minute negli strati più bassi, situazione, quest’ultima, che porterebbe ad una riduzione prestazionale dell’intera struttura

telo filtrante



sistema di impianto

feltro


telo filtrante


radici

substrato

• bassa comprimibilità nel tempo;• elevata ritenzione idrica: garanzia di riduzione degli apporti irrigui di acqua;• ideale rapporto acqua-aria per lo sviluppo dell’apparato radicale;• elevata capacità di ritenzione dei nutrienti: cui consegue una riduzione degli apporti di fertilizzanti;• manutenzione ridotta



sistema di impianto

- caratteristiche del tetto verde: numero e tipologia degli strati,tipologia di copertura verde e vegetazione, geometria del tetto, pendenza del tetto, esposizione del tetto rispetto alla radiazion solare, età del tetto;

- condizioni meteorologiche: velocità del vento, temperatura ed umidità dell’aria, lunghezza dei periodi di siccità, caratteristiche degli eventi piovosi (intensità e durata)

- proprietà del suolo: la tessitura del suolo così come l’umidità del suolo iniziale offrono utiliindicazioni sulla capacità di ritenzione del tetto verde

Fattori che influenzano le capacità di ritenzione dei tetti verdi

(Berndtsson, 2010)

Grazie per l’attenzione

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