REPUBBLICA ITALIANA UNIONE EUROPEA · 2015. 5. 6. · meteoriche che i bacini idrografici con i...

REPUBBLICA ITALIANA UNIONE EUROPEA

1. PREMESSA E OBIETTIVI DEL PROGETTO ............................................................................................................ 1

2. RACCOLTA DEI DATI PROGETTUALI ................................................................................................................. 1

3. ANALISI DELLE INFORMAZIONI ACQUISITE .................................................................................................... 4

3.1 Metodologia di calcolo delle portate di piena ................................................................................................ 4

3.1.1 Premessa ............................................................................................................................................................ 4

3.1.2 Stima della portata al colmo ad assegnato tempo di ritorno ................................................................. 4

3.1.3 Metodi diretti .................................................................................................................................................... 4

3.1.4 Inferenza statistica su serie storiche locali ................................................................................................. 8

3.1.5 Metodi indiretti ................................................................................................................................................. 8

3.1.6 Metodi empirici ............................................................................................................................................... 13

3.1.7 Il metodo SCS-CN ......................................................................................................................................... 13

3.2 Definizione della portata di progetto ............................................................................................................. 17

3.2.1 Bacino A ........................................................................................................................................................... 17

3.2.2 Bacino B ............................................................................................................................................................ 24

3.2.3 Bacino C ........................................................................................................................................................... 26

3.2.4 Bacino D ........................................................................................................................................................... 28

3.3 Modello di simulazione aflussi-deflussi ........................................................................................................... 30

3.3.1 Tipologie di collettori .................................................................................................................................... 31

3.3.3 Bacino A ........................................................................................................................................................... 37

3.3.4 Bacino B ............................................................................................................................................................ 37

3.3.5 Bacino C ........................................................................................................................................................... 38

3.3.6 Bacino D ........................................................................................................................................................... 38

3.4 Analisi della rete urbana esistente .................................................................................................................. 39

3.4.1 Bacino A ........................................................................................................................................................... 39

3.4.2 Bacino B ............................................................................................................................................................ 39

3.4.3 Bacino C ........................................................................................................................................................... 39

3.4.4 Bacino D ........................................................................................................................................................... 39

4. Proposta progettuale .................................................................................................................................................. 40

4.1 Studio di fattibilità ............................................................................................................................................... 40

4.1.1 Studio ipotesi “A” .......................................................................................................................................... 40

4.1.2 Studio ipotesi “B” ........................................................................................................................................... 41

4.2 Stima sommaria ................................................................................................................................................... 44

4.3 Aspetti amministrativi ed autorizzativi .......................................................................................................... 44

4.4 Valutazione del rapporto costi benefici ......................................................................................................... 45

Relazione idrologica-idraulica

1. PREMESSA E OBIETTIVI DEL PROGETTO La presente relazione idrologica è parte integrante della progettazione preliminare in materia idrologica-idraulica dei lavori “MetroCa collegamento Repubblica/Diaz/Matteotti/Stazione RFI” CIG: Z920E420C6.

Tale studio si prefigge l’obiettivo di predisporre una analisi conoscitiva idrologica e idraulica della rete urbana di raccolta delle acque meteoriche, al fine di valutare l’interazione tra il bacino di riferimento e l’infrastruttura tranviaria, il tutto riferito alle situazioni di criticità cui vanno incontro alcune strade urbane interessate dal tracciato, con particolare riferimento al Viale Armando Diaz, in occasione di eventi meteorici di particolare intensità.

2. RACCOLTA DEI DATI PROGETTUALI La prima fase progettuale è stata la acquisizione dei dati a monte dello studio, ovvero:

Cartografia di base Topologia della rete urbana acque meteoriche esistente Dati di piovosità

Per quanto concerne la cartografia di base, si sono acquisite sia la planimetria quotata 1:1.000 dell’intero territorio urbano, che i modelli digitali Regionali del territorio interessato dallo studio. I modelli altimetrici digitali del terreno si possono così classificare in funzione del contenuto:

Modelli digitali di quota (Digital Elevation Model, DEM), in cui si descrive la superficie del terreno; tali modelli possono essere indicati anche con il termine modelli digitali del terreno (Digital Terrain Model, DTM);

Modelli digitali di superficie (Digital Surface Model, DSM) in cui si descrive la superficie fisica del territorio, compresi gli edifici, le strutture artificiali che su di esso sono presenti, gli alberi e tutti gli oggetti presenti sul territorio.

I dati necessari per descrivere un modello altimetrico sono costituiti da:

un seminato di punti (grid); le linee caratteristiche del terreno (DTM), degli edifici e della superficie descritta (DSM) che

vengono descritti linee di rottura (o di discontinuità): breakline, ovvero linee che uniscono i punti della superficie descritta caratterizzati da brusche variazioni di pendenza;

le linee e i punti di descrizione di elementi corografici come le creste, gli impluvi, le vette e quant’altro;

le delimitazioni di aree non incluse nei modelli altimetrici, le cosiddette “zone morte”;

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i limiti dell’area rappresentata.

Per quanto riguarda la Topologia della rete urbana acque meteoriche esistente, la stessa è stata messa a disposizione da parte del Comune di Cagliari, Settore Tecnologico, e riporta tanto la rete acque meteoriche che i bacini idrografici con i quali sono state calcolate le medesime.

In riferimento ai dati di piovosità, sono state acquisite tramite il sito del Settore Idrografico dell’Autorità di Bacino Regionale i dati pluviometrici del comune di Cagliari, nella serie storica dal 1922 al 2010.

Non è stato possibile reperire i dati di portata relativi alla rete delle acque meteoriche, in quanto il Comune di Cagliari non era in possesso dei medesimi. Inoltre provvedere alle misurazioni nell’arco temporale dell’espletamento dell’incarico, in un periodo così ristretto e con una variabilità di piogge minimale, non avrebbe comunque fornito dati attendibili. Si terrà conto prudenzialmente di tale fattore nel modello idraulico riducendo le portate che possono potenzialmente essere smaltite dalla rete.

Per quanto concerne la geologia e idrogeologia del bacino urbano, ci si è basati sui parametri ufficiali del metodo SCS-CN, descritto più avanti, ed in particolare alla carta Carta del CN in funzione del solo Uso Suolo (tratto da PROGETTO DI PIANO STRALCIO DELLE FASCE FLUVIALI –PSFF- Regione Sardegna).

I valori del parametro di assorbimento CN, vengono determinati facendo riferimento alla carta del CN costruita sulla base delle informazioni sull’uso suolo, la litologia e la permeabilità a disposizione.

Nello specifico ad ogni tipologia di copertura del territorio è stato assegnato un valore di CN secondo la

classificazione riportata nella seguente tabella:

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Descrizione CN 1111 - TESSUTO RESIDENZIALE COMPATTO E DENSO 95 1112 - TESSUTO RESIDENZIALE RADO 95 1121 - TESSUTO RESIDENZIALE RADO E NUCLEIFORME 95 1122 - FABBRICATI RURALI 95 1211 - INSEDIAMENTO INDUSTRIALI/ARTIG. E COMM. E SPAZI ANNESSI 95 1212 - INSEDIAMENTO DI GRANDI IMPIANTI DI SERVIZI 95 1221 - RETI STRADALI E SPAZI ACCESSORI 95 1222 - RETI FERROVIARIE E SPAZI ANNESSI 95 1223 - GRANDI IMPIANTI DI CONCENTRAMENTO E SMISTAMENTO MERCI 99 1224 - IMPIANTI A SERVIZIO DELLE RETI DI DISTRIBUZIONE 95 123 - AREE PORTUALI 95 124 - AREE AEROPORTUALI ED ELIPORTI 95 131 - AREE ESTRATTIVE 75 1321 – DISCARICHE 75 1322 - DEPOSITI DI ROTTAMI A CIELO APERTO, CIMITERI DI AUTOVEICOLI 75 133 – CANTIERI 95 141 - AREE VERDI URBANE 70 1421 - AREE RICREATIVE E SPORTIVE 95 1422 - AREE ARCHEOLOGICHE 75 143 – CIMITERI 95 2111 - SEMINATIVI IN AREE NON IRRIGUE 60 2112 - PRATI ARTIFICIALI 75 2121 - SEMINATIVI SEMPLICI E COLTURE ORTICOLE A PIENO CAMPO 60 2122 – RISAIE 99 2123 – VIVAI 70 2124 - COLTURE IN SERRA 75 221 – VIGNETI 60 222 - FRUTTETI E FRUTTI MINORI 60 223 – OLIVETI 60 231 - PRATI STABILI 75 2411 - COLTURE TEMPORANEE ASSOCIATE ALL'OLIVO 60 2412 - COLTURE TEMPORANEE ASSOCIATE AL VIGNETO 99 2413 - COLTURE TERMPORANEE ASSOCIATE AD ALTRE COLTURE PERMANENTI 60 242 - SISTEMI COLTURALI E PARTICELLARI COMPLESSI 60 243 - AREE PREV. OCCUPATE DA COLTURE AGRARIE CON PRESENZA DI SPAZI NATURALI IMPORTANTI 70 244 - AREE AGROFORESTALI 70 3111 - BOSCHI DI LATIFOGLIE 50 31121 - PIOPPETI SALICETI EUCALITTETI 50 31122 – SUGHERETE 65 31123 - CASTAGNETI DA FRUTTO 50 31124 – ALTRO 50 3121 - BOSCHI DI CONIFERE 70 3122 - CONIFERE A RAPIDO ACCRESCIMENTO 70 313 - BOSCHI MISTI DI CONIFERE E LATIFOGLIE 60 321 - AREE A PASCOLO NATURALE 75 3221 - CESPUGLIETI ED ARBUSTETI 65 3222 - FORMAZIONI DI RIPA NON ARBOREE 65 3231 - MACCHIA MEDITERRANEA 65 3232 – GARIGA 65 3241 - AREE A RICOLONIZZAZIONE NATURALE 70 3242 - AREE A RICOLONIZZAZIONE ARTIFICIALE 70 3311 - SPIAGGE DI AMPIEZZA SUPERIORE A 25M 40 3312 - AREE DUNALI NON COPERTE DA VEGETAZIONE DI AMPIEZZA SUPERIORE A 25M 40 3313 - AREE DUNALI COPERTE DA VEGETAZIONE DI AMPIEZZA SUPERIORE A 25M 40 3315 - LETTI DI TORRENTI DI AMPIEZZA SUPERIORE A 25M 99 332 - PARETI ROCCIOSE E FALESIE 75 333 - AREE CON VEGETAZIONE RADA > 5% E< 40% 75 411 - PALUDI INTERNE 99 421 - PALUDI SALMASTRE 99

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422 – SALINE 75 423 - ZONE INTERTIDALI 99 5111 - FIUMI, TORRENTI E FOSSI 99 5112 - CANALI E IDROVIE 99 5121 - BACINI NATURALI 99 5122 - BACINI ARTIFICIALI 99 5211 - LAGUNE, LAGHI E STAGNI COSTIERI A PRODUZIONE ITTICA NATURALE 99 5212 - ACQUACOLTURE IN LAGUNE, LAGHI E STAGNI COSTIERI 99 522 - ESTUARI E DELTA 99 5231 - AREE MARINE A PRODUZ. ITTICA NATURALE 99 5232 - ACQUACOLTURE IN MARE LIBERO 99

3. ANALISI DELLE INFORMAZIONI ACQUISITE

3.1 Metodologia di calcolo delle portate di piena

3.1.1 Premessa Il calcolo delle portate di piena è stato condotto secondo i criteri espressi nelle linee guida del PAI – Regione Sardegna.

Per ogni bacino idrografico (Bacini A, B, C e D) individuato in base all’area di intervento si sono identificati i tronchi principali del reticolo idrografico, e, successivamente è stato effettuato il calcolo delle portate di piena, per una o più sezioni idrografiche per tempi ritorno T pari a T= 50 anni, T=100 anni, T=200 anni, T=500 anni secondo la normativa.

E’ stato poi determinato il livello idrico del tratto sia corrispondente alle suddette portate di piena che alla massima capacità di smaltimento.

Nei paragrafi seguenti verranno illustrate le procedure adottate per la definizione dei succitati elementi.

3.1.2 Stima della portata al colmo ad assegnato tempo di ritorno I metodi di stima della portata ad assegnata frequenza dipendono da vari fattori, primi fra tutti la disponibilità di dati osservati e la copertura spaziale della rete idrometeorologica. In relazione ai dati disponibili, la letteratura evidenzia diverse metodologie che possono essere raccolte in due grandi sottoinsiemi: la prima è nota sotto la generale definizione di Metodi Diretti; la seconda come Metodi Indiretti, in cui l’aggettivo diretto o indiretto specifica se la portata al colmo in qualunque sezione è ricavata direttamente da valori di portate osservate ovvero indirettamente dalla precipitazione meteorica tramite trasformazione afflussi–deflussi (Kottegoda e Rosso,1997; Moisello, 1998).

Nel caso della Sardegna, la consistenza dei dati di portata disponibili, unitamente alla frequente necessità di dover stimare le portate in sezioni non osservate, suggerisce che la stima della portata di piena ad assegnata frequenza in ciascuna sezione idrologica debba essere determinata attraverso il confronto critico tra metodologie dirette, indirette e metodi empirici e studi specialistici locali, metodologie che dovranno essere confrontate con i dati osservati ove disponibili.

3.1.3 Metodi diretti La VAlutazione delle PIene (VAPI ) in Sardegna riporta due metodi di stima regionali, basati sulla distribuzioni probabilistiche log-normale e Two Components Extreme Values applicati a dati massimi annuali di portata al colmo.

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La prima metodologia introdotta da Lazzari nel 1967, esprime la portata al colmo come:

Log Q(T)=0.3583*z(T)+0.956*Log(A*zm)-8.731

per i bacini della parte occidentale dell'isola e

Log Q(T)=0.4413*z(T)+0.746*Log(A*zm)-6.257

per i bacini della parte orientale.

La seconda, in base a studi più recenti interpreta i fenomeni di piena con la distribuzione TCEV (Two Components Extreme Values), nella quale la probabilità di non superamento è data dalla miscela di due distribuzioni esponenziali del tipo:

caratterizzata dai quattro parametri λ1, θ1, λ2, θ2.

Rimandando alle fonti originali (Rossi ed al. 1984) per una esposizione completa e dettagliata delle procedure, si ricordano qui di seguito gli elementi fondamentali dello studio.

I due termini della distribuzione rappresentano le due distribuzioni di probabilità nelle quali si può ritenere scomponibile la distribuzione di probabilità dei massimi annuali di piena.

Una prima distribuzione, con parametri λ1 e θ1, è quella che caratterizza i valori più frequenti della portata di piena massima annuale, mentre la seconda distribuzione, con parametri λ2 e θ2, caratterizza la componente eccezionale della portata di piena massima annuale.

La stima dei parametri è stata desunta dall'analisi regionale condotta sui dati di portata max annuale di cui alla seguente tabella

ed è ottenuta mediante opportune trasformazioni di variabili della distribuzione:

definita variabile ridotta, con

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e

In base all'analisi regionale l'intero territorio della Sardegna è diviso in due zone idrologicamente omogenee nelle quali i parametri valgono rispettivamente:

mentre

Per quanto concerne il campo di applicazione di questa metodologia, si rileva che essa deriva dall'analisi di serie storiche relative alle stazioni che sottendono bacini di estensione superiore a circa 60 Km2 elencati nella precedente Tabella e riportati nella seguente Figura, nella quale si definiscono le zone Occidentale ed Orientale idrologicamente omogenee in base all'analisi Regionale condotta sui bacini evidenziati in rosso

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Nella attribuzione della zona omogenea a bacini non osservati, inoltre, si segnala qui la procedura suggerita da Sechi (1993) consistente nel considerare orientali tutti i bacini la cui superficie ricade, in maniera largamente prevalente, nella sottozona omogenea SZO III della seguente Figura (Sotto Zone Omogenee per le piogge brevi e intense in Sardegna - da Deidda ed. al., 1993):

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e di considerare occidentali tutti gli altri; questo criterio, evidentemente, è motivato da ragioni di coerenza con la metodologia indiretta di cui si riferirà più oltre.

3.1.4 Inferenza statistica su serie storiche locali La stima della portata al colmo di progetto, nel caso esistano osservazioni idrometriche significative e consistenti nella sezione idrologica di interesse, non potrà prescindere dalla classica inferenza di modelli probabilistici, con specifica attenzione al modello Two Component Extreme Value (TCEV) in quanto utilizzato nella metodologia di analisi regionale. Le stime così ottenute dovranno essere confrontate criticamente con i valori ottenuti con le altre metodologie.

Le stazioni idrometriche per le quali esistono le serie storiche sono 19 e riportate nella precedente Tabella e corrispondono a quelle utilizzate per l'analisi regionale. I dati di queste stazioni riguardano il periodo 1922-1970 e sono frutto dell'integrazione tra quelli riportati dalla Pubblicazione n. 17 del Servizio Idrografico Nazionale e alcuni eventi importanti pubblicati sui soli Annali Idrologici dello stesso servizio.

3.1.5 Metodi indiretti La poca disponibilità di osservazioni storiche di portata, insieme con la necessità di stime in svariate sezioni idrologiche lungo i corrispondenti tronchi critici, non può prescindere dall’uso della procedura indiretta per

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la valutazione della portata di piena. Tale metodologia stima la portata al colmo a partire dalla precipitazione nell’ipotesi, discutibile, che la frequenza di accadimento di quest’ultima caratterizza quella della portata al colmo.

La portata di piena è espressa dalla ben nota Formula Razionale come prodotto tra l’intensità di precipitazione, i, di assegnata durata d e periodo di ritorno Tr, il coefficiente di assorbimento Θ, la superficie del bacino A il coefficiente di laminazione ε(t):

dove con Θ si è indicato il valore di durata critica, mentre r(Θ, A), rappresenta il fattore di ragguaglio della precipitazione all’area del bacino, espresso in funzione della durata, Θ, e della superficie del bacino, A.

In questo caso la procedura proposta, come riportato nell'Atto di Indirizzo e Coordinamento, permette di calcolare l’intensità di pioggia ad assegnato periodo di ritorno in ciascun punto del bacino sardo tramite l'analisi regionale (VAPI Sardegna, 1996), condotta sulle precipitazione intense di breve durata per le circa 200 stazioni con almeno quaranta anni di osservazione a partire dal 1922.

L’intensità di precipitazione, i[Θ ,TR ], che determina la massima portata di piena (intensità critica) è ottenuta dalla curva di possibilità pluviometrica che, com'è noto, esprime la legge di variazione dei massimi annuali di pioggia in funzione della durata della precipitazione, d, ad assegnata frequenza di accadimento o periodo di ritorno T. Tale curva è riportata dalla letteratura tecnica come:

Recenti studi per la Sardegna mostrano che il modello probabilistico TCEV ben interpreta le caratteristiche di frequenza delle serie storiche motivo per il quale è stato adottato nella procedura VAPI per la derivazione delle curve di possibilità pluviometrica.

La metodologia regionale di calcolo si basa sull’inferenza statistica del modello TCEV della variabile aleatoria adimensionale

che è il massimo annuale di pioggia per assegnata durata, d, normalizzato rispetto alla media h e

successivamente sul calcolo della per le diverse durate.

L'equazione della curva di possibilità pluviometrica normalizzata è per ciascun tempo di ritorno T :

dove i parametri della curva, a(T) ed n(T), vengono definiti per tre Sotto Zone Omogenee della Sardegna (SZO), per durate minori e maggiori di 1ora e per tempi di ritorno minori e maggiori di 10 anni

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La pioggia media per diverse durate, detta anche pioggia indice, , è funzione dalla pioggia media

giornaliera, , secondo le espressione:

dove si ricava dalla distribuzione spaziale sull'intera Sardegna nella seguente figura:

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Il valore del coefficiente di afflusso Φ ( nella precedente Formula Razionale), può essere calcolato con il metodo del SCS-Curve Number, che permette di ricavare la pioggia netta in base all’espressione

dove hlorda è la pioggia stimata per assegnata distribuzione di probabilità, S (in mm) rappresenta l’assorbimento del bacino, espresso dalla relazione

e Ia è l’assorbimento iniziale, legato empiricamente al parametro S dalla relazione:

Ia = 0.2S.

I valori del parametro di assorbimento CN e della relativa capacità massima di assorbimento S vanno determinati per le sezioni idrologiche d'interesse facendo riferimento alla ben nota metodologia SCS-CN utilizzando la Carta Litologica e quella di Uso del Suolo alla discretizzazione spaziale di 400 m disponibile presso la Regione Sardegna nell'ambito del Sistema IFRAS.

Il coefficiente di ragguaglio delle piogge all’area r(Θ, A), legato alla durata, Θ, e alla superficie del bacino A, è espresso da diverse formulazioni tra cui quella, utilizzata nel VAPI Sardegna, che fa riferimento al Flood Studies Report:

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in cui d è la durata della precipitazione ed A è la superficie del bacino (espressa in km2).

In alternativa si suggerisce l'a espressione proposta dal U.S. Weather Service:

dove A è la superficie del bacino (espressa in miglia quadrate) e d la durata (espressa in ore).

Il coefficiente di laminazione, ε(t), dovrà essere opportunamente valutato a seconda dell'estensione e delle caratteristiche topografiche del bacino idrografico sotteso facendo riferimento ai ben noti modelli concettuali della corrivazione e dell'invaso.

La durata di pioggia critica (Θc), nel caso del modello di corrivazione, utilizzato nella procedura VAP Sardegna, è assunta pari alla somma del tempo di formazione del deflusso superficiale (tf) e del tempo di corrivazione (tc), Θc = tc + t f , dove tc è ricavabile dal confronto critico di diverse espressioni empiriche suggerite in Tabella:

La formulazione VAPI-Sardegna del tempo di corrivazione è stata ricavata per i bacini idrografici chiusi alle sezioni dove esistono misuratori di portata e quindi non validata per bacini di superficie minore di 50 km2.

Per quanto riguarda il tempo di formazione del ruscellamento superficiale, tf, si può utilizzare la seguente formulazione:

dove Ia rappresenta l’assorbimento iniziale e i(Θc) l’intensità di pioggia corrispondente alla durata critica. La stima di questo valore deve essere evidentemente effettuata in maniera iterativa.

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3.1.6 Metodi empirici I metodi empirici si basano generalmente sull'osservazione dei soli dati di portata al colmo in siti diversi e cercano di individuare correlazioni con caratteristiche geomorfologici dei bacini permettendo di ottenere modelli regressivi che in funzione delle caratteristiche geomorfologiche forniscono la portata al colmo o il contributo unitario per km2 .

Per la Sardegna è stata ricavata la curva inviluppo dei massimi di piena che permette di ricavare il valore del contributo unitario di piena , q, secondo le espressioni aggiornate al 1969:

La portata di piena al colmo (Sirchia-Fassò) risulta pertanto pari a:

con ψ coefficiente variabile fra 0.4−0.6, 0.6−0.8, 0.8−1.0, secondo le valutazioni espresse dagli Autori per le diverse zone idrografica della regione.

Al fine di poter confrontare i valori di portata così determinati con quelli derivanti dall'applicazione degli altri metodi precedentemente descritti che, com'è noto, sono parametrizzati dal valore del tempo di ritorno, si segnala la possibilità di poter seguire la procedura suggerita da Salis e Sechi, 1986.

3.1.7 Il metodo SCS-CN I metodi utilizzati per determinare l’infiltrazione cumulata riferita all’intero fenomeno di piena, applicano l’equazione di bilancio:

Pnet = Q = P- r

in cui Pnet, r e P rappresentano rispettivamente i volumi di pioggia netta, persa e totale per l’evento in esame, e Q il deflusso superficiale corrispondente.

Il metodo proposto dal Soil Conservation Service (1972), noto con il temine inglese di Curve Number, considera la seguente equazione di continuità ai fini del bilancio idrologico:

Pnet = P-S’

in cui Pnet è la precipitazione netta cumulata all’istante t, P è la precipitazione totale cumulata allo stesso tempo ed S’ è il volume specifico di acqua complessivamente perduto. Il modello si basa sull’ipotesi che sussista la seguente relazione di proporzionalità:

in cui S indica il massimo volume specifico che il terreno può trattenere in condizioni di saturazione. Considerando S’ pari ad F, volume infiltrato per unità di superficie fino allo stesso istante ed introducendo al posto di P il termine (P -Ia) con Ia pari alle perdite iniziali per unità di superficie, la relazione di proporzionalità può essere così riformulata:

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Sostituendo ad F l'espressione ottenuta dall'equazione di continuità

si ottiene la relazione:

Derivando rispetto al tempo l’espressione sopra riportata e opportunamente riscritta si ottiene il tasso di infiltrazione:

in cui dP/dt è l’intensità di pioggia.

È’ da sottolineare che il metodo per quanto basato su considerazioni circa l’andamento temporale delle perdite nella formulazione originaria è stato proposto per stimare il deflusso relativo all’intero fenomeno di piena e risulta quindi del tutto equivalente ad un metodo di stima del coefficiente di afflusso.

Il volume specifico di saturazione S, dipende dalla natura del terreno e dall'uso del suolo, globalmente rappresentati dal parametro CN, secondo la relazione

dove 0< CN ≤100, ed S0 è un fattore di scala, che dipende dall’unità di misura adottata e che per valori di S, F, P misurati in mm, è pari a 254 mm, ovvero 10 pollici.

Il metodo SCS-CN prevede due parametri: Ia e CN. In realtà, il termine Ia rappresenta un volume di pioggia sottratto a priori dal bilancio in esame, che descrive in modo globale processi differenti, quali l'intercettazione da parte della vegetazione e l'accumulo nelle depressioni superficiali. Così definito, esso risulterebbe di difficile taratura, dovendo tenere conto di fattori climatici, geopedologici, ed antropici molto complessi.

Per ovviare alle difficoltà di taratura, la procedura del SCS-CN suggerisce di esprimerne la stima semplicemente come una quota percentuale di S, ponendo Ia=cS, con c generalmente variabile tra 0.1 e 0.2.

Di conseguenza, il modello risulta monoparametrico, in cui S, ovvero CN, è il solo parametro che descrive il fenomeno dell'assorbimento.

Come si può osservare nella figura, il parametro CN influenza nella stima del volume di pioggia netta:

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Per CN pari a 100 il deflusso superficiale coincide con la pioggia totale cumulata, per cui l’infiltrazione risulta nulla (superfici completamente impermeabili).

Viceversa per CN pari a 0 si ha una retta orizzontale corrispondente a superfici completamente permeabili.

Il parametro CN è un fattore decrescente della permeabilità e risulta legato:

1) alla tipologia litologica del suolo;

2) all’uso del suolo;

3) al grado di umidità del terreno prima dell'evento meteorico esaminato.

Per quanto riguarda il suolo, l’SCS ha lo classificato in quattro gruppi:

Nella tabella seguente sono riportati, per tali gruppi, i valori del parametro CN anche con riferimento al tipo di copertura (uso del suolo).

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Per quanto riguarda l'influenza dello stato di umidità del suolo all'inizio dell'evento meteorico, l'SCS individua tre classi, AMC I, AMC II e AMC III, caratterizzate da differenti condizioni iniziali (AMC=Antecedent Moisture Condition ) a seconda del valore assunto dall'altezza di pioggia caduta nei 5 giorni precedenti l'evento meteorico. L’attribuzione della classe AMC si basa sui criteri riportati nella tabella seguente:

I valori nella tabella del parametro CN si riferiscono ad una condizione media di umidità del terreno all'inizio della precipitazione (classe II). Il CN così individuato può essere adattato a diverse condizioni di umidità attraverso le seguenti formule di conversione:

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3.2 Definizione della portata di progetto Per definire i parametri di bacino ci si è serviti dell’ambiente GIS utilizzando come supporto informativo territoriale i DTM e DSM passo 1 metro forniti dalla Regione Sardegna.

Le elaborazioni numeriche sono state eseguite mediante la estensione del software GIS denominata Geo RAS, implementata appositamente per processare dati tridimensionali da utilizzarsi poi in Hec-RAS.

Dall’analisi del modello GIS esteso all’area di Cagliari, considerando il futuro tracciato della metropolitana comprendente parte della Via Dante A., Viale Cimitero, Viale Diaz A. e la Via Roma, si è arrivati a definire due macro bacini, denominati “Bacino A” e “Bacino B”, e due di minore entità, denominati “Bacino C” e “Bacino D”.

3.2.1 Bacino A Il “Bacino A” è caratterizzato dall’avere il ramo principale dell’asta che segue per buona parte il percorso della metro. In particolare l’asta principale inizia nella Zona Via Tristani, segue in Piazza Giovanni XXIII (Parco della Musica), si snoda nel quartiere San Benedetto seguendo le acclività naturali, in Piazza Repubblica segue il percorso della metro giù per la Via Dante A. e Via Cimitero, passa per un primo tratto nel Viale Bonaria sino a superare il CIS, dopo di ché attraversa il piazzale dei parcheggi e si riporta all’altezza del Banco di Sardegna nel Viale Diaz, per poi prendere la Via Sonnino, Via Campidano per sfociare a mare.

Asta-Princ-sup

2000.82 1948.643 1908.682

1865.293 1807.415

1744.357 1714.59

1660.502 1592.893

1553.967 1498.422

1450.94 1408.571

1337.248 1279.284

1254.945 1223.518

1160.558 1109.032

1001.897

885.7042 791.6516

698.7758 577.2298

A s

Asta-Princ-inf

481.7563 426.1058 245.5589 172.8566 72.85809

Asta-Secondaria 590.1678

501.9305 430.7161

361.0572 308.4243

242.693 184.2658 87.57284 Nodo

17


Tale bacino è stato suddiviso in cinque sub bacini (da A1 ad A5) per affinare il modello dell’asta che sarà poi inserito in Hec-Ras, il tutto per consentire un inserimento progressivo delle portate in ingresso (bacino imbrifero) ed in uscita (collettori principali acque meteoriche che sboccano a mare).

I dati principali riguardanti il Bacino A e relativa asta, estratti dal modello GIS, sono riportati di seguito:

Data la assenza di stime storiche di portata, si è utilizzato il metodo indiretto già descritto, con il quale si sono potute calcolare le portate di piena per i vari bacini, corrispondenti ai Tempi di ritorno 50, 100, 200 e 500 anni.

Si riportano di seguito le tabelle riassuntive dei risultati ottenuti e le schede di calcolo distinte per bacino e sub-bacini:

Nome Bacino Area Kmq H. Max H. Med H. Min Pend. Med

Sub A1 (Piazza Repubblica) Sez. 2000.818 1.063 80.74 25.77 9.47 7.31%Sub A2 (Via Dante) Sez. 1408.57 1.978 92.78 26.66 6.55 10.20%Sub A3 (Viale Cimitero) Sez. 855.1836 2.119 92.78 25.54 2.49 10.03%Sub A4 (Via Sonnino) Sez. 365.7938 2.457 92.77 22.91 2.09 9.81%Sub A5 (Viale Diaz) Sez. 589,9581 0.072 19.60 4.06 2.30 5.87%Bacino A 2.966 111.74 23.72 0.98 10.94%

Bacini Imbrifero A (DEM)

Nome Bacino L.-Asta parz Km Lung-Asta Km. H.Max H.Min Pend-Asta

Sub A1 (Piazza Repubblica) Sez. 2000.818 2.000 1.85 24.92 9.84 0.81%Sub A2 (Via Dante) Sez. 1408.57 1.410 2.39 24.92 6.55 0.77%Sub A3 (Viale Cimitero) Sez. 855.1836 0.850 2.88 24.92 2.43 0.78%Sub A4 (Via Sonnino) Sez. 365.7938 0.320 3.40 24.92 2.12 0.67%Sub A5 (Viale Diaz) Sez. 589,9581 0.59 3.22 2.30 0.16%Bacino A 4.91 59.49 0.98 1.19%

Asta Fiume A (DSM)

Nome Bacino 50 100 200 500 50 100 200 500

Sub A1 (Piazza Repubblica) Sez. 2000.818 12.23 14.33 16.45 19.32 20.48 24.18 27.91 32.93Sub A2 (Via Dante) Sez. 1408.57 20.48 24.18 27.91 32.93 0.03 0.15 0.28 0.43Sub A3 (Viale Cimitero) Sez. 855.1836 20.51 24.33 28.19 33.36 1.79 2.24 2.69 3.27Sub A4 (Via Sonnino) Sez. 365.7938 22.30 26.57 30.88 36.63 0.97 1.42 1.88 2.46Sub A5 (Viale Diaz) Sez. 589,9581 1.23 1.39 1.55 1.79 1.23 1.39 1.55 1.79Bacino A 23.27 27.99 32.76 39.09

Sub A4 + Sub A5 (Zona CIS) Sez. 481.7563 23.27 27.99 32.76 39.09

Q globali lorde per bacino Q' lorde per sezione sottobacino

18


Nome del bacino:

Area [Kmq]: 2.97 Quota massima[m]: 111.74 Pendenza media: 10.940%Quota media [m]: 23.72 Quota minima[m]: 0.98

Lunghezza [Km]: 4.91 Pendenza: 1.19% Velocità [m/s]: 1.1

Sottozona pluviometrica: 2 Curve Number II: 89.00 Assorbimento del bacino: 13.65Pioggia media giornaliera: 50 Curve Number III: 95 Assorbimento iniziale: 2.73

= 2.01

= 2.42

= 1.24

= 0.83

= 3.73

Tempo corrivazione adottato: 1.24 [ore]

Tempi di ritorno [anni] 50 100 200 500

Durata pioggia critica [h] 1.31 1.30 1.29 1.29Pioggia lorda ragguagliata [mm] 50.33 57.84 65.34 75.21Pioggia netta ragguagliata [mm] 37.00 44.17 51.40 60.99Portata [mc/s] 23.27 27.99 32.76 39.09

Bacino A

Calcolo tempi di corrivazione:

durata < 1h

Calcolo delle portate:

Parametri idrologici metodo TCEV:

Dati asta fluviale:

Dati morfologici del bacino:

Ventura : 𝑇𝑐 = 0.127 ∗ 𝐴𝑖𝑚

1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]

Viparelli: 𝑇𝑐 = 𝐿3.6∗𝑉 [ore]

Soil Cons. Service: 𝑇𝑐 = 0.00227 ∗(1000∗𝐿)0.8∗[ 1000

𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]

Giandotti: 𝑇𝑐 = 4∗ 𝐴+1.5∗𝐿0.8∗ 𝐻𝑚𝑎𝑥−𝐻𝑚𝑖𝑛

[ore]

19


Nome del bacino:




= 0.49

= 0.50

= 0.47

= 0.47

= 2.14




Sub A1 (Piazza Repubblica) Sez. 2000.818


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

20


Nome del bacino:




= 2.04

= 2.07

= 0.60

= 0.48

= 2.57




Sub A2 (Via Dante) Sez. 1408.57


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

21


Nome del bacino:




= 2.10

= 2.23

= 0.73

= 0.57

= 2.64




Sub A3 (Viale Cimitero) Sez. 855.1836


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

22


Nome del bacino:




= 2.44

= 2.68

= 0.86

= 0.65

= 3.11




Sub A4 (Via Sonnino) Sez. 365.7938


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

23


3.2.2 Bacino B Il ramo principale del fiume del “Bacino B” nasce ai piedi del Castello di San Michele (lato Mulinu Becciu), passa nella Via Abruzzi, si snoda nella Via San Michele, Via Santa Avendrace, attraversa la Via Piave, passa nella Via Santa Gilla, segue il percorso delle ferrovia di Stato e poi taglia verso il Molo della Rinascita per sfociare a mare.

Nome del bacino:




= 0.85

= 0.94

= 0.15

= 0.21

= 1.85




Sub A5 (Viale Diaz) Sez. 589,9581


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

24


I dati principali riguardanti il Bacino B e relativa asta, estratti dal modello GIS, sono riportati di seguito:


Si riportano di seguito le tabelle riassuntive dei risultati ottenuti e le schede di calcolo:

Asta_Principale

6720.361

5700.352

5399.885246.7745096.03

4798.7254652.389

4350.731

4042.373894.114

3590.9393302.1373149.342

2849.585

2547.395

2249.552

1948.2311766.429

1351.644812.4904

750

150As

taP rinc

ip a

le _ B


Bacino B 5.146 120.440 28.140 0.870 11.32%

Bacini Imbrifero B (DEM)


Bacino B 6.72 61.67 1.27 0.90%

Asta Fiume B (DSM)

Nome Bacino 50 100 200 500

Bacino B 31.18 38.41 45.78 55.57

Q globali lorde per bacino

25


3.2.3 Bacino C Il “Bacino C” interessa il quartiere della Marina e si riversa poi nella Via Roma ed in mare.

Nome del bacino:




= 3.04

= 3.71

= 1.70

= 1.16

= 4.59




Bacino B


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

26


I dati principali riguardanti il Bacino C e relativa asta, estratti dal modello GIS, sono riportati di seguito:



Asta_Principale

1278.3891241.584

1200.3431148.37

1097.139

1058.44

999.6548

900.6517

791.1505

697.8154

598.616

504.2336

404.7768

303.0401

200.4243

95.59278

4.414214

A sta_Baci no_D


Bacino C 0.425 112.280 48.635 1.520 20.57%

Bacini Imbrifero C (DEM)


Bacino C 1.96 101.56 1.52 5.10%

Asta Fiume C (DSM)

Nome Bacino 50 100 200 500

Bacino C 5.12 5.98 6.85 8.02


27


3.2.4 Bacino D Il “Bacino D” interessa il quartiere Stampace, attraversa il Largo Carlo Felice e sfocia a mare.

Nome del bacino:



Sottozona pluviometrica: 2 Curve Number II: 90 Assorbimento del bacino: 12.27Pioggia media giornaliera: 50 Curve Number III: 95 Assorbimento iniziale: 2.45

= 0.37

= 0.45

= 0.50

= 0.28

= 1.01




Bacino C


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

28


I dati principali riguardanti il Bacino D e relativa asta, estratti dal modello GIS, sono riportati di seguito:




Bacino D 0.210 90.640 21.620 1.185 15.85%

Bacini Imbrifero D (DEM)


Bacino D 1.28 72.20 1.49 5.53%

Asta Fiume D (DSM)

Nome Bacino 50 100 200 500

Bacino D 2.98 3.44 3.90 4.53


29


3.3 Modello di simulazione aflussi-deflussi Al fine di bilanciare le portate in ingresso con quelle in uscita attraverso i collettori principali delle acque meteoriche, per ciascun collettore si è proceduto al calcolo della massima portata che i medesimi siano in grado di far defluire, utilizzando la scala delle portate.

Nome del bacino:




= 0.25

= 0.30

= 0.32

= 0.23

= 1.04




Bacino D


durata < 1h



Dati asta fluviale:



1/2[ore]

Pasini: 𝑇𝑐 = 0.108∗ 𝐴∗𝐿 1/3

𝑖𝑚1/2 [ore]



𝐶𝑁 −9]0.7

𝑖𝑏0.5 [ore]


[ore]

30


3.3.1 Tipologie di collettori Si riportano di seguito le tipologie di collettori finali dei vari Bacini e le scale delle portate e delle velocità:

Collettore Tipo 11R – PIAZZA PAOLO VI

05

10152025303540

0,00

0

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

Port

ate

[mc/

sec]

Q [mc/s]

Q [mc/s]

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0,…

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

Velo

cità

[m/s

ec]

V [m/s]

V [m/s]

31


Collettore ovoidale Tipo 9 – VIA SONNINO

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

0,10

0

0,30

0

0,50

0

0,70

0

0,90

0

1,10

0

1,30

0

1,50

0

1,70

0

1,90

0

Port

ate

[mc/

sec]

Q [mc/s]

Q [mc/s]

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0,10

00,

200

0,30

00,

400

0,50

00,

600

0,70

00,

800

0,90

01,

000

1,10

01,

200

1,30

01,

400

1,50

01,

600

1,70

01,

800

1,90

02,

000

Velo

cità

[m/s

ec]

V [m/s]

V [m/s]

32


Collettore ovoidale Tipo RM – PIAZZA DEFFENU

00,5

11,5

22,5

3

0,00

00,

050,

100,

150,

200,

250,

300,

350,

400,

450,

500,

550,

600,

650,

70

Port

ate

[mc/

sec]

Q [mc/s]

Q [mc/s]

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0,…

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

Velo

cità

[m/s

ec]

V [m/s]

V [m/s]

33


Collettore ovoidale Tipo CF-LARGO CARLO FELICE

0

1

2

3

4

5

0,00

00,

050,

100,

150,

200,

250,

300,

350,

400,

450,

500,

550,

600,

650,

70

Port

ate

[mc/

sec]

Q [mc/s]

Q [mc/s]

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,00

0

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

Velo

cità

[m/s

ec]

V [m/s]

V [m/s]

34


Collettore ovoidale Tipo CP – CALATA DI PONENTE

0

1

2

3

4

0,00

00,

050,

100,

150,

200,

250,

300,

350,

400,

450,

500,

550,

600,

650,

70

Port

ate

[mc/

sec]

Q [mc/s]

Q [mc/s]

0

1

2

3

0,00

0

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

Velo

cità

[m/s

ec] V [m/s]

V [m/s]

35


Collettore Tipo 10R - STAGNO

0

5

10

15

20

0,00

0

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

Port

ate

[mc/

sec]

Q [mc/s]

Q [mc/s]

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0,00

00,

050,

100,

150,

200,

250,

300,

350,

400,

450,

500,

550,

600,

650,

700,

750,

800,

850,

900,

951,

00

Velo

cità

[m/s

ec]

V [m/s]

V [m/s]

36


Tali portate e velocità sono state ottenute mediante la formula di Chezy, avendo posto un modulo di scabrezza Strickler per il cls pari a 70 e la pendenza pari a quella del collettore finale.

Le massime portate ottenute saranno poi ridotte, per tenere conto di fattori peggiorativi quali la non conoscenza degli apporti entro i condotti dovuti ad eventuali acque di falda, e le maree che potrebbero non consentire un totale sbocco a mare delle potenziali portate; si riportano di seguito le portate potenzialmente defluenti a mare.

3.3.3 Bacino A Si riportano di seguito le portate smaltite dai collettori finali del bacino in esame, al netto delle riduzioni:

Il collettore che sbocca nella Piazza Deffenu convoglia sia le acque del Bacino A che C, e risulta essere buona parte sotto il livello del mare. Anche quelli nel Piazzale Paolo VI e Via Sonnino sono, seppure in minore misura, parzializzati dal livello del mare.

Ipotizzando un corretto funzionamento della rete a monte, tali portate possono essere sottratte alle portate dovute agli apporti meteorici, il tutto proporzionalmente a queste ultime e per ciascun bacino e sottobacino. Le portate risultanti saranno poi utilizzate per il calcolo idraulico mediante il Software Hec-Ras:

3.3.4 Bacino B Si riportano di seguito le portate smaltite dai collettori finali del bacino in esame, al netto delle riduzioni:

Tipo 11R Riduzione 50%

Tipo 9 Riduzione 50%

Tipo RM Riduzione 15%

K Strickler=70

Q tombino 2 (Via Sonnino)

4.57

Q tombino 3 (Piazza Deffenu)

0.42

Q tombini Tot 23.01

Q tombino 1 (Piazzale Paolo VI)

18.02

Nome Bacino 50 100 200 500 50 100 200 500

Sub A1 (Piazza Repubblica) Sez. 2000.818 19.23 18.94 18.72 18.54 1.25 5.24 9.19 14.39Sub A2 (Via Dante) Sez. 1408.57 0.03 0.12 0.19 0.24 0 0.03 0.09 0.19Sub A3 (Viale Cimitero) Sez. 855.1836 1.68 1.75 1.8 1.84 0.11 0.49 0.89 1.43Sub A4 (Via Sonnino) Sez. 365.7938 0.91 1.11 1.26 1.38 0.06 0.31 0.62 1.08Sub A5 (Viale Diaz) Sez. 589,9581 1.16 1.09 1.04 1.01 0.07 0.3 0.51 0.78Bacino A

Sub A4 + Sub A5 (Zona CIS) Sez. 481.7563 23.01 23.01 23.01 23.01 1.42 6.07 10.79 17.09

Q' tombini Q' nette per sezione sottobacino

37



3.3.5 Bacino C Si riportano di seguito le portate smaltite dai collettori finali del bacino in esame, al netto delle riduzioni:

Il collettore che sbocca nella Piazza Deffenu convoglia sia le acque del Bacino A che C, e risulta essere per buona parte sotto il livello del mare. Quello nel Largo Carlo Felice convoglia sia le acque del Bacino C che D.


3.3.6 Bacino D Si riportano di seguito le portate smaltite dai collettori finali del bacino in esame, al netto delle riduzioni:

Ipotizzando un corretto funzionamento della rete a monte, tali portate possono essere sottratte alle portate dovute agli apporti meteorici, il tutto proporzionalmente a queste ultime e per ciascun bacino e

Tipo CP Riduzione 70%

Tipo 10R Riduzione 70%

Tipo 10R Riduzione 70%Q tombino 3

(Stagno)10.22

Q tombini Tot 22.98 K Strickler=70

Q tombino 1 (Calata Ponente)

2.54

Q tombino 2 (Stagno)

10.22

Nome Bacino 50 100 200 500 50 100 200 500

Bacino B 22.98 22.98 22.98 22.98 8.20 15.43 22.80 32.59


Tipo RM Riduzione 15%

Tipo CF Riduzione 25%


Q tombino 1 (Piazza Deffenu)

0.42

Q tombino 2 (Largo Carlo Felice)

2.25

Nome Bacino 50 100 200 500 50 100 200 500

Bacino C 2.67 2.67 2.67 2.67 2.45 3.31 4.18 5.35


Tipo CF Riduzione 25%


Q tombino 1 (Largo Carlo Felice)

2.25

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sottobacino. Le portate risultanti saranno poi utilizzate per il calcolo idraulico mediante il Software Hec-Ras:

3.4 Analisi della rete urbana esistente L’analisi della rete urbana esistente è stata condotta introducendo nel software Hec-Ras tanto la morfologia del terreno che le portate sopra riportate, al fine di verificare le criticità, con particolare rilievo al fenomeno dell’allagamento delle superfici depresse che interessano il tracciato tramviario ed il battente delle superfici di allagamento per i tempi di ritorno di 50, 100, 200 e 500 anni.

I risultati analitici e grafici sono riportati nell’Allegato Relazione Idraulica.

3.4.1 Bacino A L’analisi dei risultati del Bacino A mostra come, nell’ambito del tracciato seguito dalla metro, le situazioni peggiorative si abbiano nel tratto del Viale A. Diaz compreso fra il Viale Cimitero ed il Banco di Sardegna.

In questa zona la strada risulta essere depressa rispetto ai tratti di monte e valle, per cui si forma un accumulo naturale di acqua che, nel momento in cui le portate affluenti superano quelle defluenti dai collettori, comporta un innalzamento notevole del battente per gli eventi critici esaminati. La depressione naturale di tale tronco è ulteriormente aggravata dal repentino cambio di pendenza fra l’asta che scende dalla Via A. Dante e Viale Cimitero, e va poi a diventare quasi orizzontale nel Viale Bonaria/Viale A. Diaz, provocando il fenomeno idraulico di innalzamento del battente della corrente lenta in alveo con diminuzione di pendenza, o che cambia da veloce a lenta. Questa situazione è effettivamente la più problematica e, come sarà poi approfondito in seguito, richiede che sia incrementata la portata smaltita tramite nuovi collettori che sbocchino a mare o mediante vasche volano di prima pioggia.

3.4.2 Bacino B Il Bacino B convoglia delle portate importanti, che comunque interessano il tracciato della metro solo nella parte finale dell’asta, nei pressi della stazione centrale dei treni, più precisamente nelle sezioni 898,7129 e 812,4904. Tale zona è fuori dalla portata dell’asta, in quanto è schermata dalla barriera costituita dai palazzi nel Viale La Plaia.

3.4.3 Bacino C Il Bacino C convoglia una portata nella Via Roma corrispondente a un battente di 20-30 cm, per un tempo di ritorno pari a 100 anni. La criticità di tale zona non riguarda tanto l’altezza d’acqua potenzialmente raggiungibile che tutto sommato, data la pendenza del terreno verso il mare e la vicinanza del porto, viene smaltita facilmente, ma piuttosto il fatto che il collettore finale RM sia in buona parte sommerso dalla marea. Tale situazione potrebbe comportare una entrata in pressione dei collettori acque meteoriche, con conseguente apertura dei chiusini lungo le strade.

3.4.4 Bacino D Il Bacino D convoglia una portata nella Via Roma, verso l’incrocio con il Largo Carlo Felice, corrispondente a un battente di 10-20 cm, per un tempo di ritorno pari a 100 anni. Anche in questo caso vale la considerazione che la criticità di tale zona non riguarda tanto l’altezza d’acqua potenzialmente raggiungibile, data la pendenza del terreno verso il mare e la vicinanza del porto, poiché essa viene smaltita facilmente.

Nome Bacino 50 100 200 500 50 100 200 500

Bacino D 2.25 2.25 2.25 2.25 0.73 1.19 1.65 2.28


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4. Proposta progettuale

4.1 Studio di fattibilità In riferimento alle considerazioni precedenti, lo studio delle criticità, in occasione di eventi meteorici rilevanti calcolati con tempi di ritorno pari a 100 anni, ha evidenziato la necessità di uno studio approfondito delle aree interessate dal bacino “A”; il tutto con particolare riferimento alla zona depressa di viale Diaz compresa tra l’innesto di viale Cimitero e il Banco di Sardegna. Tali eventi critici provocano un forte innalzamento del battente d’acqua con conseguenti potenziali disagi alla futura rete della Metro, il cui tracciato previsto interessa proprio tale zona (vedere Tav. 11).

Pertanto lo studio di fattibilità proposto si è focalizzato su due ipotesi progettuali di partenza, che partono dalla necessità di smaltire la portata d’acqua meteorica netta calcolata al precedente punto “3.3.3 Bacino A” proveniente dalla somma delle portate nette dei sottobacini A4 e A5 pari a 6,07 mc/s (6070 l/s) con tempo di ritorno pari a 100 anni.

4.1.1 Studio ipotesi “A” La zona depressa del tratto di viale Diaz sopradescritto, è posta ad una distanza dal mare

relativamente breve (circa 150 m), pertanto l’ipotesi inizialmente studiata si è basata sull’idea di poter realizzare uno scarico a gravità della acque critiche superficiali in eccesso direttamente a mare. La presenza di fabbricati privati contigui lungo il lato mare di viale Diaz (principalmente banche) ha portato all’individuazione di un solo tratto potenzialmente attraversabile per la realizzazione dell’opera suddetta. Tale tratto, partendo da viale Diaz, interessa un’area cortilizia di pertinenza di un vecchio fabbricato privato in rovina, posto tra gli edifici della “Banca di Cagliari” e della “Banca Credem”. Di seguito è presente un’area privata a cielo aperto con deposito di materiali vari ed alcune tettoie; infine, attraverso viale Colombo, il tratto finale si sviluppa lungo il confine con la recinzione del “Liceo Scientifico Alberti” su area comunale/demaniale verso lo scarico a mare.

Purtroppo nel corso delle indagini riguardanti la presenza di sottoservizi, è stato accertato che lungo il viale Colombo è presente il collettore fognario “A” che rappresenta uno fra i collettori principali delle rete nera di Cagliari, il quale parte dal viale Monastir, attraversa viale Trieste, via Roma e viale Colombo ed arriva alla stazione di pompaggio nella zona di Sant’Elia. Pertanto, per quanto è stato possibile accertare, l’estradosso di tale collettore si trova a circa 70 cm dal piano stradale. Ciò non permetterebbe quindi l’attraversamento a gravità del collettore acque meteoriche; questo in considerazione del fatto che per smaltire anche solo il 50% del portata suddetta, considerando lo scarico a mare semisommerso, occorrerebbe un manufatto con sezione ribassata interna pari a m 2,70*1,00h circa, con quota del fondo scavo pari a circa 1,60 dal piano stradale. Per ovviare a tale importante vincolo si è ipotizzata la possibilità di realizzare, a monte del viale Colombo, una vasca di rilancio con tratto iniziale a gravità e successivo rilancio sino allo scarico a mare con condotta premente superficiale atta ad attraversare superiormente il collettore fognario sopradescritto nel viale Colombo. Anche in questo caso, considerando di smaltire le suddette portate di progetto, pure nella ipotesi di considerare solo il 50% delle portata di progetto pari a 6,07mc/s*0,50=3,03 mc/s, si dovrebbe prevedere un impianto di pompaggio di notevoli dimensioni e difficilmente realizzabile sia poichè economicamente non vantaggioso, sia perché implicherebbe delle condotte prementi di dimensioni tali che determinerebbero difficoltà realizzative dovute all’attraversamento superficiale suddetto come visibile dallo schema seguente.

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In conclusione tale ipotesi, sebbene inizialmente valutata come la più logica, per tutte le considerazioni sopra riportate, appare al momento difficilmente percorribile e sicuramente più onerosa della successiva ipotesi B. In aggiunta a ciò bisogna comunque considerare anche le eventuali lungaggini burocratiche dovuti all’esproprio delle aree private da attraversare, che potrebbero rallentare la realizzazione dell’opera tranviaria.

4.1.2 Studio ipotesi “B” L’ipotesi “B” si è basata sulla possibilità di mitigare drasticamente le acque superficiali in eccesso mediante la realizzazione di una vasca volano di laminazione; essa avrebbe lo scopo di contenere le portate in uscita entro valori più facilmente smaltibili dal ricettore “10R” individuato nelle condotte fognarie bianche esistenti dell’ultimo tratto del viale Cimitero che confluiscono in viale Diaz, e che successivamente scaricano a mare fronte Piazza Paolo VI.

Inizialmente si è individuata l’area più idonea alla realizzazione della vasca, localizzata nella piazza Madre Teresa di Calcutta, occupata da parcheggi comunali e compresa tra la suddetta zona critica di viale Diaz, viale Cimitero e l’incrocio con viale Bonaria, fronte palazzo ex CIS (ora Banca di Credito Sardo).

Successivamente si è stabilito di convogliare in tale vasca la maggior parte delle suddette portate in eccesso, realizzando due canali di raccolta con ausilio di grigliati stradali. La prima griglia intercetterà le acque

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provenienti dal tratto più depresso del Viale Diaz; la seconda sarà posizionata in corrispondenza dell’incrocio tra viale Cimitero e viale Bonaria. Entrambi i grigliati saranno posizionati trasversalmente alle strade.

Sulla base della portata di progetto, tali canali sono stati progettati a vantaggio della sicurezza per smaltire ciascuno la portata critica di 6,07 mc/sec, onde evitare pericolosi rigurgiti verso monte. Ciascuno dei canali avrà dimensioni interne pari m. 2,70*1,00h max, equivalenti ad uno speco del canale tipo 10R (dimensioni interne m. 2,70*1,00h max *2) presente nel viale cimitero. Tali canali saranno denominati tipo 10Ra come da seguente figura:

Successivamente si è proceduto al dimensionamento della vasca volano che presenta una portata variabile in entrata ed una portata costante in uscita. Partendo dalle condizioni critiche in ingresso si è dovuto stabilire l’entità massima della portata costante in uscita che potesse essere smaltita dal ricettore, costituito dal tratto di condotta fognaria tipo 10R nel viale Cimitero, nei pressi della confluenza con il viale Diaz. Tale portata costante risulta pari a 800l/s, che tale collettore riesce ancora a smaltire in condizioni semicritiche. (vedere scala delle portate collettore 10R)

Pertanto il dimensionamento della vasca viene definito attraverso la formula:

[Qe(t)-Qu]* Δ t = Δ W

dove:

Qe(t)=portata in ingresso nella vasca durante l’intervallo Δt

Qu = portata costante uscente dalla vasca

ΔW =variazione del volume invasato nella vasca nell’intervallo Δ t

Costruendo quindi il diagramma dei volumi cumulati We(t) = [Qe(t)* Δt ] affluiti nella vasca e Wu = [Qu* Δt] in uscita volano, è possibile calcolare il volume da assegnare alla vasca come massima differenza tra la curva We(t) (linea puntinata blu) e la retta Wu t(linea puntinata rossa) la cui pendenza rappresenta la portata da assegnare alla pompa.

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Nel nostro caso è stato necessario effettuare alcune iterazioni di tale calcolo, dato che con la portata massima di progetto, pari a 6,07 mc/s (6070 l/s), il volume della vasca di laminazione risultava troppo oneroso. Considerando il fatto che gli apporti meteorici critici, calcolati con tempo di ritorno di 100 anni, possano non essere totalmente captati dai grigliati di raccolta suddetti, anche in funzione di un calcolo costi-benefici, si può ragionevolmente considerare una portata critica di afflusso nella vasca pari al 52% circa del portata calcolata con Tr di 100 anni, pari a 3,15 mc/s. Tale portata può essere considerata relativa ad un tempo di ritorno compreso tra i 50 ed i 100 anni. Pertanto con il grafico sottostante, definito per una portata in ingresso massima variabile di 3,15 mc/s (3150 l/s) ed un portata in uscita di 0,8 mc/s (800 l/s), è stato possibile calcolare il volume della vasca dato dalla massima differenza tra la curva e la retta pari a W = 1293 mc.

Con tale volume la vasca volano, assegnata una profondità di Hu = 2,00 m sotto il punto più basso dei due canali di raccolta in arrivo pari a Hi=1,40 m, avrà una superficie pari a S=W/ Hu = 1293/2= 647 mq. Pertanto le dimensioni interne saranno L= 30,00m e B=21,60 m.

Il fondo della vasca avrà una profondità di Hf= Hu + Hi=2,00+1,40= 3,40 m.

Lo scarico sarà garantito da quattro pompe sommergibili dimensionate per la portata totale di 800l/s, di cui due pompe con portata di 300 l/s e due pompe con portata di 100 l/s, complete di quadro elettrico alloggiate in apposito vano tecnico ed avviate in sequenza al crescere del livello dell’acqua nella vasca, comandata da 8 livellostati (4 di attacco e 4 di stacco) posizionati nella parete interna della vasca.

Dal vano tecnico di pompaggio si realizzeranno due condotte prementi di scarico fino al ricettore finale, costituite da due tubazioni in ghisa sferoidale interrate del diametro di D=300 mm e D=400mm.

La struttura della vasca e dei canali di raccolta è prevista con pareti e platea in calcestruzzo Rck 30 armato con vasca dotata di setti interni con luce variabile atti al sostegno della copertura carrabile in pannelli

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alveolari prefabbricati in C.A.P. autoportanti, che saranno utilizzati anche per la copertura dei canali di raccolta.

La presenza di acque di falda ha determinato una studio accurato della impermeabilizzazione della vasche; pertanto si prevede un apposito additivo da inserire nella massa del calcestruzzo da gettare in opera per le pareti e platea e successivamente si realizzerà l’impermeabilizzazione interna con primer tricomponente che permette il rivestimento successivo senza tensioni di vapore con trattamento finale con specifica resina epossidica. Inoltre la vasca sarà dotata di giunti di dilatazione in PVC tipo waterstop ogni 5m di sviluppo.

All’esterno le pareti della vasca saranno comunque protette da una guaina bugnata in HDPE, e la copertura della vasca e dei canali di raccolta sarà trattata con apposita guaina liquida bituminosa elastomerica. Verrà inoltre ripristinato il manto stradale, con il solo tappetino bituminoso sopra la vasca, mentre nel tratto interessato dai canali di raccolta verranno ripristinati anche i sottofondi stradali fino all’estradosso della copertura dei canali.

Infine nelle testata dei canali di raccolta verranno realizzati, come suddetto, dei grigliati stradali di raccolta delle acque superficiali costituiti da pannelli in acciaio zincato carrabili sorretti da profilati di acciaio tipo HEA 300, ammarati nella muratura in cls delle spalle del canale sottostante.

4.2 Stima sommaria

La stima sommaria delle opere da realizzare nella ipotesi “B”, definita nell’ allegato computo metrico estimativo, (vedere allegato n.3) e così riepilogata per le varie categorie di lavoro previste:

Demolizioni 7.862,09 €

Scavi 57.926,82 €

Calcestruzzi 395´969,89 €

Impermeabilizzazioni 214´217,66 €

Pavimentazione stradale 77.243,09 €

Impianto di pompaggio 146.780,45 €

TOTALE COMPLESSIVO 900.000,00 €

In ogni caso, volendo dimensionare l’intera opera per un tempo di ritorno di 100 anni, si potrà considerare un raddoppio della vasca e quindi di tale importo.

4.3 Aspetti amministrativi ed autorizzativi

L’ARST, in qualità di Amministrazione committente, dovrà coinvolgere, tramite conferenza di servizi, sia l’Amministrazione comunale di Cagliari, nella specifico l’Ufficio Tecnico Servizi Tecnologici che gestisce la rete fognaria bianca di Cagliari, sia la Soc. ABBANOA Spa, che gestisce la rete delle acque nere di Cagliari; tutto questo allo scopo di avere chiarimenti in merito ai sottoservizi esistenti e per le necessarie richieste di autorizzazione all’esecuzione dei lavori, dato che comunque le opere previste ricadono tutte su aree di proprietà comunale.

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4.4 Valutazione del rapporto costi benefici

Nella valutazione delle ipotesi progettuali, con riferimento alla soluzione “B” economicamente più vantaggiosa ed efficiente, è stata effettuata una valutazione del rapporto costi-benefici attraverso il calcolo del volume della vasca di laminazione. Con successive iterazioni e l’ausilio della costruzione del diagramma di calcolo dei volumi da invasare si è arrivati alla soluzione progettuale che propone un corretto rapporto costi-benefici, con un volume di calcolo tale che garantisce lo smaltimento delle portate d’acqua critiche superficiali con tempi di ritorno compresi tra 50 e 100 anni.

Il progettista incaricato:

Ing. Roberto Zanda

Ing. Paolo Concu

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