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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.