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Relazione di Verifica Idraulica Scolamtore di Piena 2

Comune di Laurino - Area Tecnica Settore LL. PP.

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INDICE

INDICE ............................................................................................................................................................................. 2

1. PREMESSA ............................................................................................................................................................. 3

2. VERIFICA SCOLMATORE DI PIENA ........................................................................................................ 3




RELAZIONE IDRAULICA E DI PROCESSO

1. Premessa

Il presente documento, costituente la relazione di verifica idraulica dello sfioratore di piena a servizio dell’impianto di depurazione a servizio della Frazione Villa Littorio del Comune di Laurino, è parte integrante del progetto Definitivo - Esecutivo relativo agli interventi da effettuare per il “Completamento dell’impianto di depurazione loc. Vignaliti Fraz. Villa Littorio e ristrutturazione impianto di depurazione Capoluogo loc. Macera - lavori di manutenzione straordinaria e ristrutturazione” .

2. Verifica Scolmatore di Piena

Di seguito si riportano i dati alla base della verifica idraulica utilizzati per il calcolo della portata

dello sfioratore di piena a servizio dell’impianto di depurazione della Frazione di Villa Littorio.

Impianto di Depurazione Villa Littorio

2.1. Portate

Visti i valori della popolazione che grava sul bacino afferente all’impianto di depurazione della

Frazione di Villa Littorio, tenendo conto delle ipotesi di sviluppo demografico della zona, e dei

carichi di picco che si riscontrano nel periodo estivo, causa l’aumento stagionale della popolazione,

secondo quanto emerso dall’analisi degli strumenti di pianificazione territoriale vigenti, si è deciso

di dimensionare l’impianto di depurazione per una potenzialità futura di circa 800 abitanti

equivalenti.

La dotazione idrica lorda di progetto è stata fissata in circa 200 l/ab/d, tenendo conto che si tratta di

piccole comunità a carattere fluttuante. Essendo il comprensorio un sistema fognario di tipo misto,

il calcolo delle portate affluenti all’impianto di depurazione è conseguenza della reale popolazione

allacciata alla rete fognaria e della portata meteorica ammissibile. In base alla popolazione di

progetto (800 a.e.), attribuendo una dotazione idrica media di 200 l/ab*d ed un coefficiente di

afflusso in fogna pari a 0,90, si ottiene un valore della portata media (Qm) complessiva pari a 6,00

mc/h.

La portata di punta nera, calcolata nello Studio preliminare alla progettazione, risulta pari a circa 2,0

volte la portata media nera. La portata massima ammissibile al trattamento biologico è stata fissata

pari a 2 volte la portata media nera (Qbio = 2*Qm = 12,00 mc/h).




Per quanto riguarda infine la portata massima che viene ammessa all'impianto, (portata utilizzata

per la verifica idraulica dello sfioratore di piena), il valore di questa dipende dal limite di diluizione

ammissibile per lo scolmatore di piena posto in ingresso dell’impianto. La taratura dello scolmatore

deve consentire la deviazione dei reflui quando le portate in tempo di pioggia superano di almeno 5

volte la portata nera media in tempo secco […] calcolata sulla base della popolazione servita

(numero abitanti), della dotazione idrica, fissata in 200 litri/abitante x giorno, e del coefficiente di

restituzione in fogna fissato in almeno 0,9.

Tenendo conto che l’impianto di depurazione esistente è già dimensionato per circa 400 abitanti

equivalenti, e che la popolazione da servire è pari a circa 800 abitanti equivalenti, abbiano che i dati

utilizzati per la presente verifica idraulica sono riferiti a 800 abitanti equivalenti, visto che lo

scolmatore è posto in testa all’impianto ed è a servizio di entrambi le linee depurative ( linea

esistente e linea in progetto).

Le portate di calcolo a base della progettazione sono riassunte di seguito.

Portate di progetto affluenti ad entrambi le linee di depurazione

Popolazione da servire complessiva 800 ab.eq.

Dotazione idrica lorda di progetto 200 l/ab*d

Coefficiente di afflusso in fogna 0,9 -

Contributo idrico 180 l/ab*d

Portata media nera (Qm) = 144 mc/d

Portata media nera (Qm) = 6,00 mc/h

Portata alle 2 linee biologiche (Qbio = 2*Qm) 12,00 mc/h

Portata max all’intero sistema di trattamento (Qmax = 5 *Qm) 30,00 mc/h

2.2. Descrizione Scolmatore di Piena Esistente

In generale gli scaricatori di piena sono manufatti atti a ripartire la portata. Costituiscono organi

essenziali del funzionamento di una rete di drenaggio urbano qualora si desideri controllare le

portate convogliate verso l'impianto di depurazione e quelle avviate allo scarico nel recettore.

Queste esigenze sono legate alla necessità di contenere la variazione delle portate avviate

all'impianto di trattamento. Questo tipo di manufatti sono inseriti maggiormente all'interno di

fognature a sistema misto, onde intercettare le prime acque di pioggia, generalmente più inquinate,

e sottoporle a trattamento depurativo, mentre per le acque eccedenti, di solito pari a portate > 5




volte la Qm in tempo asciutto, le stesse essendo acque molto diluite possono essere inviate

direttamente allo scarico finale.

Nella progettazione di uno scolmatore di piena, e per la verifica di quelli esistenti, bisogna

determinare la portata di soglia oltre la quale inizia lo sfioro verso il recettore. Essa corrisponde alla

massima portata trattabile dall'impianto di depurazione nei periodi di pioggia. Le esigenze

progettuali da soddisfare sono:

1. buona efficienza idraulica ai vari regimi di funzionamento per ridurre le portate immesse

nel derivatore e quindi le sue dimensioni;

2. garantire un'efficienza ambientale accettabile (inquinamento) delle acque di pioggia

dovuto all'attraversamento dell'atmosfera e della superficie del bacino).

Per limitare tali effetti bisogna ridurre al minimo sia il volume annuo complessivo sfiorato che il

numero annuo degli scarichi. Ovviamente ciò contrasta con la scelta di bassi valori di portata di

soglia tendenti a ridurre le dimensioni del derivatore.

In ogni caso bisogna tener conto che il comparto biologico del depuratore può trattare al massimo

una portata pari a 2-3 volte la portata media nera Qm, cosa facilmente ottenibile grazie alla presenza

di una vasca di equalizzazione. Bisogna dunque definire il valore da assegnare al rapporto di

diluizione, inteso come moltiplicatore della portata media nera al di là della quale l'opera di scarico

entra in funzione; nel nostro caso tale valore è stato posto pari a 5, come in genere previsto nei

comuni impianti di depurazione. Gli scaricatori sono manufatti ripartitori che hanno lo scopo di

dividere una portata in arrivo da monte, generalmente molto variabile, in una portata che prosegue a

valle nello stesso sistema di canalizzazioni, detta portata derivata, e in una portata scaricata verso un

differente ricettore. Tale esigenza è tipica delle fognature a sistema unitario, al fine di contenere la

portata avviata in tempo di pioggia all'impianto di depurazione.

Il progetto o verifica dello scaricatore è effettuato in funzione della portata critica di piena Qi,max in

arrivo da monte (detta portata di progetto), da valutare in base a considerazioni probabilistiche e che

quindi risulta associata ad un tempo di ritorno, e della portata massima Qd,max che devono avere le

acque derivate, da valutare sulla base della capacità idraulica del sistema di canalizzazioni a valle

e/o della capacità di trattamento dell’impianto di depurazione a cui esse sono destinate.

In uno scaricatore ideale la portata massima Qd,max coincide con la portata di attivazione Qb, cioè

quella oltre la quale inizia lo scarico delle acque in eccesso rispetto a tale limite, ossia dovrebbe

capitare che:

- non vengano scaricate acque finché la portata nell’immissario non supera quella di

attivazione, ossia:




- sia derivata una portata pari a quella di attivazione Qb = Qd,max per

qualsiasi valore della portata in arrivo, ossia:

Nel nostro caso lo scolmatore posto a monte del sistema di trattamento depurativo, è costituito da

un manufatto in c.a. di dimensioni nette interne di 2,00 x 1,20 x h.:1,10 m, in cui è ubicato uno

stramazzo a soglia bilaterale, in quanto lo sfioro dell’acqua avviene sui due lati lunghi, costituito da

una tubazione in PVC con sezione circolare diametro DN 160, perfettamente tagliata secondo una

semicirconferenza il cui grado di riempimento massimo è pari al 50 % della sezione di partenza.

L’elemento di sfioro presenta una pendenza dello 0,5 % pari a 0,005 m/m. Per maggiori dettagli si

rimanda all’elaborato grafico allegato alla presente relativo allo sfioratore di piena presente

sull’impianto.

2.3. Verifica Idraulica scolmatore di piena

In base ai dati sopra riportati è possibile verificare la portata massima (Qd,max) dello sfioratore sopra

descritto che è annessa al sistema di trattamento in caso di pioggia, che risulta essere pari a Qd,max =

5 Qm = 30,00 mc/h (Qm = 6,00 mc/h portata media acque nere in tempo asciutto); pertanto le acque

eccedenti tale portata, rappresentando la porzione di refluo maggiormente diluita, grazie alle due

soglie laterali (sfioratore bilaterale o stramazzi longitudinali) saranno scolmate direttamente al

corpo idrico ricettore.

Per la verifica della portata massima dello sfioratore di piena ci rifacciamo alla Formula di Chezy

con coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler, la quale ci consente di calcolare la portata

massima di un canale a pelo libero supponendo di essere in moto uniforme.

V = KS * Rh2/3 * if 1/2

Dove:

KS è il coefficiente di scabrezza (per tubi in PVC è pari a 120)

Rh è il raggio idraulico

if è la cadente piezometrica ( nel nostro caso si assume pari a 0,01 pendenza tubazione)




per il calcolo della portata massima transitabile per la nostra sezione abbiamo:

Q = V*A = A * K S * Rh2/3 * if 1/2

Essendo la sezione dello sfioratore laterale una semicirconferenza con:

Dint = 0.15 m (Diametro interno tubazione)

Amax =1/2 * Π * R2 (Area contorno bagnato)

C = Π * R (Contorno bagnato)

Rhmax = A/C =1/2 * Π * R2/ Π * R = ½ * R

Abbiamo che la Qmax è pari a:

Qmax = A * KS * Rhmax2/3 * if 1/2 =

= Qmax = 1/2 * Π * R2 * KS * (½ * R) 2/3 * if 1/2= 0,008399 mc/sec

Pertanto la portata max transitabile per lo sfioratore prima dello scolmo, nelle fissate ipotesi, è pari

a circa 30 mc/h, che è proprio la portata max da inviare a trattamento in tempo di pioggia:

Qmax = Qd,max = 5 Qm = 30,00 mc/h

La portata eccedente tale valore sarà stramazzata dai due lati della tubazione semicircolare, andando

in caso di pioggia direttamente al recapito finale. Ovviamente tutte le portate inferiore a 5 Qm

saranno convogliate al sistema di trattamento.

Laurino, lì Gennaio 2013 Il Progettista

Area Tecnica Settore LL.PP.

Ing. Luigi Angione

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