Università degli studi di Firenze Facoltà di...

Università degli studi di Firenze Facoltà di Ingegneria

Corso di laurea in Ingegneria Civile

Corso di Idrologia e Costruzioni Idrauliche A.A. 2008/2009

Relazione tecnica

Oggetto: A – Verifica idraulica del Borro delle Campane B – Progettazione di acquedotto per il centro abitato di Palazzolo C – Progettazione di rete fognaria per il centro abitato di Palazzolo Studenti: - Lapo Gori - Federico Margiacchi - Federico Meucci Docente: - Prof. Ing. Fabio Castelli

2 Relazione Tecnica

Indice

Sezione A Verifica idraulica del Borro delle Campane

Descrizione pag. 5

A.1 Inquadramento del bacino imbrifero pag. 5 A1.1 Localizzazione geografica A1.2 Documentazione fotografica

A.2 Morfologia del bacino pag. 7

A.2.1 Caratteristiche planimetriche A.2.2 Caratteristiche altimetriche A.2.3 Curva ipsografica adimensionalizzata A.2.4 Profilo longitudinale dell’asta principale A.2.5 Tempo di corrivazione

A.3 Caratteristiche pedologiche pag. 11 A.3.1 Carta pedologica A.3.2 Coefficienti di filtrazione

A.4 Caratteristiche d’uso del suolo pag. 13 A.4.1 Carta d’uso del suolo A.4.3 Coefficiente di deflusso

A.5 Portate di piena pag. 16 A.5.1 Analisi pluviometrica A.5.2 Linea segnalatrice di probabilità pluviometrica A.5.3 Calcolo delle portate di piena con metodi empirici A.5.4 Calcolo delle portate di piena con il metodo cinematico A.5.4.a Coefficiente di filtrazione A.5.4.b Coefficiente di deflusso

A.6 Simulazione con Hec-Ras pag. 23 A.6.1 Descrizione della simulazione A.6.2 Analisi dei risultati A.6.3 Soluzione punti critici

3 Relazione Tecnica

Sezione B Progettazione di acquedotto per il centro abitato di palazzolo

Descrizione pag. 35

B.1 Inquadramento dell’area

B.2 Stima del fabbisogno idropotabile pag. 36 B.2.1 Previsione demografica B.2.2 Edifici pubblici B.2.3 Stima dei fabbisogni

B.3 Impianto di distribuzione pag. 38

B.3.1 Impostazione della rete di distribuzione B.3.2 Dimensionamento della rete B.3.3 Dimensionamento del serbatoio di testata B.3.4 Dimensionamento delle condotte B.3.5 Verifica della rete tramite il software Epanet B.3.5.a Consumo massimo (Qmax) B.3.5.b Consumo minimo (Qmin) B.3.5.c Consumo nullo (Q0) B.3.6 Specifiche delle condotte B.3.7 Apparecchiature

Sezione C Progettazione di rete fognaria per il centro abitato di Palazzolo

Descrizione pag. 48

a - Fognatura bianca pag. 48 Ca.1 Inquadramento dell’area Ca.2 Stima delle portate di progetto pag. 48 Ca.3 Rete fognaria pag. 48

Ca.3.1 Impostazione della rete fognaria Ca.3.2 Dimensionamento Ca.3.2.1 Dimensionamento della rete Ca.3.2.2 Aree contribuenti Ca.3.2.3 Dimensionamento delle condotte Ca.3.3 Progetto delle condotte Ca.3.4 Andamento altimetrico della rete fognaria Ca.3.5 Opere accessorie

4 Relazione Tecnica

b - Fognatura nera Cb.1 Inquadramento dell’area pag. 55 Cb.2 Stima delle portate di progetto pag. 55

Cb.2.1 Fabbisogni idrici Cb.2.2 Calcolo delle portate di progetto Cb.2.2.1 Portate medie Cb.2.2.2 Portate di punta

Cb.3 Rete fognaria pag. 58

Cb.3.1 Impostazione della rete fognaria Cb.3.2 Dimensionamento Cb.3.2.1 Dimensionamento della rete Cb.3.2.2 Dimensionamento delle condotte Cb.3.3 Verifiche Cb.3.4 Progetto delle condotte Cb.3.5 Andamento altimetrico della rete fognaria Cb.3.6 Opere accessorie

5 Relazione Tecnica

Sezione A

Verifica idraulica del Borro delle Campane Descrizione Questa sezione della relazione ha per oggetto la verifica idraulica del Borro delle Campane. Lo scopo della verifica è la valutazione della possibile formazione di situazioni di rischio, legate ad eventi di piena. Il procedimento di verifica si articola nelle fasi di:

- Inquadramento del bacino - Raccolta di informazioni sulle caratteristiche morfologiche del bacino - Raccolta di informazioni sulle caratteristiche pedologiche - Raccolta di informazioni sulle caratteristiche di uso del suolo - Analisi idrologica finalizzata alla stima delle portate di piena per vari tempi di ritorno - Simulazione degli eventi di piena con il programma Hec-Ras - Analisi e valutazione dei risultati della simulazione

1. Inquadramento del bacino imbrifero 1.1 Localizzazione geografica Il bacino imbrifero del Fosso delle Campane è situato nel territorio comunale di Incisa Val d’Arno, e in particolare la confluenza con il fiume Arno avviene nel centro abitato di Incisa Val d’Arno. L’area del bacino è individuabile nelle tavole 276090 e 276100 della Carta Tecnica Regionale in scala 1:10.000 realizzata dalla regione toscana.

Figura 1.1: Inquadramento del bacino imbrifero

0 m 200 m 1000 m

N

6 Relazione Tecnica

1.2 Documentazione fotografica

Figura 1.2 Figura 1.3



7 Relazione Tecnica

2. Morfologia del bacino Nei paragrafi seguenti sono riportate varie informazioni riguardanti il bacino, utili alla sua classificazione. Alcuni di questi dati derivano dall’osservazione diretta delle caratteristiche del bacino, altri invece sono stati ricavati con apposite formule ed elaborazioni. 2.1 Caratteristiche planimetriche

Dimensioni Planimetriche Area del bacino A 3.05 [Km2]

Perimetro del bacino P 9.64 [Km]

Lunghezza dell'asta principale L 4.17 [Km]

Macromorfologia Planare Rapporto di circolarità Rc=4πA/P2 0.4124 -

Rapporto di uniformità Ru=P/(2√πA) 1.5571 -

Rapporto di forma Rf=A/L2 0.1754 -

Rapporto di allungamento Ra=2√(A)/L√(π) 0.4726 - Tabella 2.1: Caratteristiche planimetriche

2.2 Caratteristiche altimetriche

Dimensioni Altimetriche Quota massima s.l.m. Zmax 470 [m]

Quota minima s.l.m. Zmin 120 [m] Rilievo del bacino Z 350 [m]

Quota media del bacino Zm 267.75 [m]

Pendenze Pendenza media (Alvart-Horton) S 19.6% -

Pendenza media dell'asta principale im 8.4% - Tabella 2.2: Caratteristiche altimetriche

8 Relazione Tecnica

2.3 Curva ipsografica adimensionalizzata La curva ipsografica adimensionalizzata è un particolare strumento che permette una misura della stabilità di un bacino idrografico; più il profilo della curva è alto e maggiore è l’energia posseduta dai corsi d’acqua del bacino, il quale per questo motivo tende a trasformarsi. Analizzando la curva caratteristica del bacino in esame si può dedurre che questo è in una fase intermedia; lo possiamo classificare come bacino “maturo”, caratterizzato da una buona condizione di stabilità è da una media quantità di energia.

Figura 2.1: Curva ipsografica adimensionalizzata

Curva ipsografica adimensionalizzata

0

1

0.0000 1.0000

a/A

(Z-Z

min

)/(Zm

ax-Z

min

)

9 Relazione Tecnica

2.4 Profilo longitudinale dell’asta principale

Figura 2.2: Profilo longitudinale dell’asta principale

10 Relazione Tecnica

2.5 Tempo di corrivazione Per il calcolo del tempo di corrivazione che caratterizza il bacino idrografico in esame, consideriamo quattro diverse formule empiriche (Ventura, Pasini, Giandotti, Kirpich). Il valore definitivo che assumeremo per i calcoli di portata sarà la media dei valori ottenuti con le precedenti formule.

- Ventura tc = 0,1272x√(A/im) tc= 0,501 [ore]

- Pasini tc= 0,108x3√(AL) /√ im tc= 0,569 [ore]

- Giandotti tc= (4x√A+1,5xL)/(0,8x√Z) tc= 0,885 [ore]

- Kirpich

tc= 0,000325xL0,77xim-0,385

tc= 0,373 [ore]

I valori inseriti nelle formule si riferiscono ai parametri del bacino riportati nel Cap. 2, paragrafi 2.1 e 2.2. La media dei valori ottenuti con le formule precedenti fornisce il valore del tempo di corrivazione che caratterizza il bacino idrografico in esame.

tc= 0,582 [ore]


3. Caratteristiche pedologiche Ai fini dell’analisi idrologica del bacino è necessario conoscere le caratteristiche dei suoli su cui esso insiste. Tali informazioni sono state ricavate dallo studio della carta pedologica della zona, redatta dal servizio Geologico della Regione Toscana all’interno del progetto “Carta dei suoli della Toscana a scala 1:250.000”. In particolare l’analisi delle informazioni contenute nella carta ha permesso di stimare il coefficiente di filtrazione (Ks) delle zone che compongono il bacino. Per ogni zona si sono considerate le caratteristiche di tessitura denominate come “frequenti”. 3.1 Carta pedologica

Figura 3.1: Carta pedologica

3.2 Coefficienti di filtrazione L’analisi della carta pedologica del bacino in esame indica che in esso sono presenti quattro diverse aree a tessitura omogenea. Per ognuna di queste aree si ricava la descrizione della tessitura del terreno che le caratterizza con maggiore frequenza. Una volta determinata la classe tessiturale di ogni zona è possibile stimare per ognuna il coefficiente di filtrazione (Ks).

0 1000 2000 Meters

N

Carta pedologicaClip7.shp

CIC1_MAT1

SOM1_CLV1_VRZ1

URBANO

Clip6.shpGRT1_PEL1

Legenda


Zona Codice Tessitura Ks [mm/h] Sup. [m2] Sup. relativa [%]

1 GRT1_PEL1 franco sabbiosa e franca 17,50 1076371 35,32

2 CIC1_MAT1

si riportano le due tessiture denominate frequenti; da franca a

franco argillosa e da franca a franco limosa

8,80 1761958 57,81

3 SOM1_CLV1_VRZ1 franco argillosa e franca 7,60 140584 4,61

4 URBANO si ipotizza di utilizzare lo stesso

coefficiente Ks ottenuta per l'adiacente zona 3

7,60 68798 2,26

Tabella 3.1: Coefficienti di filtrazione


4 Caratteristiche d’uso del suolo Ai fini dell’analisi idrologica del bacino è necessario conoscere il tipo di uso del suolo. Questo tipo di informazione è stata ricavata dalla carta d’uso del suolo progetto Corine 2000. L’analisi delle informazioni contenute nella carta ha permesso di stimare il coefficiente di deflusso (φ) per le diverse zone del bacino. 4.1 Carta d’uso del suolo

Figura 4.1: Carta d’uso del suolo

4.3 Coefficiente di deflusso Per ogni categoria individuata nella carta d’uso del suolo si riporta una descrizione dell’uso del suolo e, in base a questa, si stima un coefficiente di deflusso per ogni area. I coefficienti di deflusso così ottenuti saranno poi mediati, tenendo conto dell’ampiezza delle aree corrispondenti, in modo da individuare un coefficiente medio per tutta la superficie del bacino.

0 1000 2000 Meters

N

Carta d'uso del suoloClip5.shp

Aree a vegetazione boschiva e arbustiva in evoluzione

Boschi di latifoglie

Seminitavi in aree non irrigue

Sistemi colturali e particellari permanenti

Tessuto urbano discontinuo

Uliveti

Vigneti

Legenda


Categoria 1 Codice 311

Descrizione Livello 1 Territori boscati e ambienti semi naturali Livello 2 Zone boscate Livello 3 Boschi di latifoglie

Coefficiente di deflusso φ 0,20 Superficie [m2] 1126973 Superficie relativa [%] 36,98 Categoria 2 Codice 223

Descrizione Livello 1 Territori agricoli Livello 2 Colture permanenti Livello 3 Uliveti


Descrizione Livello 1 Territori agricoli Livello 2 Colture permanenti Livello 3 Vigneti


Descrizione Livello 1 Territori boscati e ambienti seminaturali Livello 2 Zone caratterizzate da vegetazione arbustiva e/o erbacea Livello 3 Aree a vegetazione boschiva e arbustiva in evoluzione


Descrizione Livello 1 Terreni agricoli Livello 2 Seminativi Livello 3 Seminativi in aree non irrigue

Coefficiente di deflusso φ 0,25 Superficie [m2] 694196 Superficie relativa [%] 22,78


Categoria 6 Codice 242

Descrizione Livello 1 Terreni agricoli Livello 2 Zone agricole eterogenee Livello 3 Sistemi colturali e particelle permanenti


Descrizione Livello 1 Terreni modellati artificialmente Livello 2 Zone urbanizzate Livello 3 Tessuto urbano discontinuo

Coefficiente di deflusso φ 0,70 Superficie [m2] 26386 Superficie relativa [%] 0,87 Tabella 4.1: Coefficienti di deflusso

Con i valori di coefficiente di deflusso per ogni zona del bacino è possibile calcolare una coefficiente medio, che successivamente sarà utilizzato nel calcolo delle portate di piena. Il valore medio si ottiene facendo una media pesata fra le varie zone, utilizzando come peso l’area.

φ = 0,24


5. Portate di piena 5.1 Analisi pluviometrica

Figura 5.1: Pluviometri

Per l’analisi pluviometrica del bacino idrografico, è stato scelto come pluviometro di riferimento il pluviometro “Renacci (Fattoria)-[869]”. La scelta è stata fatta considerando sia la distanza del pluviometro dal bacino idrografico, sia il numero di anni registrati dal pluviometro (51 anni). Pluviometro: Renacci (Fattoria)-San Giovanni Val d’Arno (Ar) Codice: [870] (dal 1948 al 1989), [869] (dal 1991 al 2003) Coordinate UTM [m]: E 703885 N 4829580 Coordinate GB [m]: E 1703832 N 4829400 Quota: 210 (dal 1948 al 1989), 220 [869] (dal 1991 al 2003)


1h 3h 6h 12h 24h 1948 40,0 52,8 52,8 71,6 73,8 1949 31,0 41,0 44,8 62,4 70,4 1950 15,0 31,2 40,0 43,4 43,4 1951 18,0 31,6 47,4 47,6 47,6 1952 12,0 24,0 28,6 31,4 31,4 1953 30,2 30,2 30,2 34,8 38,4 1954 27,0 45,2 45,2 45,2 45,2 1955 22,4 28,0 34,2 37,4 41,2 1956 12,0 20,0 31,6 36,6 52,4 1957 15,0 21,0 26,6 36,0 36,6 1958 18,4 20,0 28,0 50,6 57,0 1963 20,2 24,6 42,8 50,8 60,0 1964 35,0 76,4 102,4 106,4 109,6 1965 80,0 143,0 145,2 145,2 145,6 1966 36,0 74,0 102,0 155,0 227,0 1967 16,0 26,4 33,6 40,0 43,8 1968 21,6 28,2 38,0 38,4 38,4 1969 33,0 60,0 75,4 86,0 89,8 1970 19,0 22,6 23,2 26,4 30,6 1971 16,2 22,6 32,8 33,0 36,0 1972 18,4 20,0 24,8 31,6 47,8 1973 41,2 53,0 55,8 56,0 56,0 1974 18,8 26,4 34,8 44,8 57,4 1975 22,0 27,0 36,0 44,0 51,4 1976 23,2 33,0 40,8 50,8 64,8 1977 19,0 21,6 29,0 33,2 33,2 1978 13,6 18,8 24,0 38,8 44,4 1979 18,8 34,0 46,2 54,4 54,8 1980 20,0 38,8 43,6 54,4 61,6 1981 30,4 37,2 51,2 54,2 66,4 1982 22,0 39,0 39,0 40,0 51,4 1983 17,4 22,0 26,2 36,2 52,6 1984 22,4 31,2 31,2 31,4 33,6 1985 12,0 17,2 18,6 33,0 53,0 1986 19,8 25,0 29,8 41,2 58,6 1987 24,6 39,2 39,2 62,4 77,0 1988 13,4 18,6 18,8 35,0 35,4 1989 30,3 35,2 45,9 57,1 65,2 1991 5,0 5,2 8,2 8,4 13,6 1992 33,2 47,4 56,6 96,0 124,0 1993 45,6 67,0 80,8 89,4 90,0 1994 41,8 45,2 46,0 46,0 46,0 1995 16,8 21,6 30,4 48,6 57,4 1996 22,4 36,6 42,0 47,4 58,2 1997 14,0 15,2 24,2 30,2 44,2 1998 17,6 21,0 24,8 27,9 38,2 1999 14,0 14,8 26,0 38,4 41,4 2000 22,2 39,3 61,7 80,7 87,1


2001 26,6 27,2 31,6 47,0 51,2 2002 23,2 26,0 27,2 37,0 49,2 2003 6,4 10,0 14,4 20,4 28,6

Tabella 5.1: Precipitazioni annuali estreme

Il campione di dati relativo alle precipitazioni annuali estreme viene studiato facendo uso della legge di distribuzione di Gumbel, definita come:

F(w)=P(W≤w)=exp(-exp(-w))

che esprime la probabilità di non superamento da parte della variabile “W” della quantità “w”. “W” è la variabile ridotta, e si esprime come:

W = (h - u) / α

dove le quantità “u” e “α” sono definite dalle relazioni:

α = σ √(6) / π

u = µ - 0.5772 α

Le quantità “μ” e “σ” sono rispettivamente la media e la deviazione standard della serie di dati relativi alle precipitazioni annuali estreme. Nella seguente tabella si riportano le varie quantità che caratterizzano la distribuzione di Gumbel, per ogni durata di pioggia.

1h 3h 6h 12h 24h µ 23,41 34,05 41,44 50,86 59,06 σ 12,08 21,69 23,99 27,63 33,86 α 9,42 16,91 18,70 21,55 26,40 u 17,98 24,29 30,65 38,43 43,82

Tabella 5.2: Parametri della distribuzione di Gumbel

Dalla definizione di tempo di ritorno

T(wT) = 1/P(W>wT)

è possibile stimare la variabile ridotta per ogni tempo di ritorno (wT) mediante la relazione:

wT = -ln(ln(T/(T-1)))

Attraverso i valori stimati della variabile ridotta “wT” e le quantità “α” e “u” è possibile risalire alle altezze di pioggia per ogni tempo di ritorno e per ogni durata di pioggia, attraverso la relazione:

hT = u + αwT


I valori ottenuti sono riportati nella seguante tabella.

hT=u+αwT T wT 1h 3h 6h 12h 24h 2 0,367 21,43 30,49 37,50 46,33 53,49 10 2,250 39,17 62,35 72,74 86,92 103,23 20 2,970 45,95 74,52 86,20 102,42 122,23 50 3,902 54,72 90,28 103,63 122,50 146,83

100 4,600 61,29 102,09 116,69 137,54 165,27 200 5,296 67,84 113,85 129,70 152,53 183,63 500 6,214 76,49 129,37 146,87 172,31 207,86

Tabella 5.3: Stima delle altezze di pioggia

5.2 Linea segnalatrice di probabilità pluviometrica La linea segnalatrice di probabilità pluviometrica (LSPP) esprime la dipendenza dell’altezza massima di precipitazione (h) dal tempo di ritorno (T) e dalla durata della pioggia (d), attraverso la seguente relazione:

h(T,d) = aT dn(T) dove “a” ed “n” sono i parametri della LSPP. I suddetti parametri si ottengono attraverso una stima ai minimi quadrati della legge lineare

ln(h)=ln(a) + n ln(d)

ricavata esprimendo la LSPP in scala bi-logaritmica. Per la stima ai minimi quadrati sono necessari i valori di “hT” e di “d” espressi nella tabella 5.3, opportunamente convertiti in scala bi-logaritmica.

1h 3h 6h 12h 24h T 0,000 1,099 1,792 2,485 3,178 ln(d) 2 3,065 3,417 3,624 3,836 3,980

ln(hT)

10 3,668 4,133 4,287 4,465 4,637 20 3,827 4,311 4,457 4,629 4,806 50 4,002 4,503 4,641 4,808 4,989 100 4,116 4,626 4,760 4,924 5,108 200 4,217 4,735 4,865 5,027 5,213 500 4,337 4,863 4,990 5,149 5,337

Tabella 5.4: Valori per la stima ai minimi quadrati


La stima ai minimi quadrati permette di ricavare i parametri “a” ed “n” attraverso le seguenti relazioni:

n = [ ∑ ln(d) ∑ ln(hT) – N ∑ ln(d) ln(hT) ] / [ (∑ ln(d))2 – N ∑ (ln(d))2 ]

ln(a) = [ ∑ ln(d) ∑ ln(d) ln(hT) - ∑ (ln(d))2 ∑ ln(hT) ] / [ (∑ ln(d))2 – N ∑ (ln(d))2 ] Nella seguente tabella si riportano i risultati ottenuti per i vari tempi di ritorno.

T n ln(a) a 2 0,2919 3,0850 21,8682

10 0,2978 3,7284 41,6125 20 0,2989 3,8947 49,1421 50 0,2999 4,0756 58,8839 100 0,3005 4,1924 66,1821 200 0,3010 4,2966 73,4524 500 0,3015 4,4194 83,0431

Tabella 5.5: Parametri della LSPP

Di seguito si riporta la stima ai minimi quadrati elaborata con il programma Excel per verifica.

Figura 5.2: LSPP

y = 21,868x0,2919

y = 41,612x0,2978

y = 49,142x0,2989

y = 58,884x0,2999

y = 66,182x0,3005

y = 73,452x0,301

y = 83,043x0,3015

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

0 5 10 15 20 25 30

Tr 2

Tr 10

Tr 20

Tr 50

Tr 100

Tr 200

Tr 500


5.3 Calcolo delle portate di piena con metodi empirici A scopo puramente illustrativo e di confronto con i risultati del paragrafo successivo si riportano i risultati delle portate massime di piena ottenuti utilizzando alcune delle principali formule empiriche. Queste si basano unicamente sulle caratteristiche morfologiche del bacino quindi per l’analisi del bacino in esame si è preferito far uso di metodi a base idrologica. - Scimeni

Qmax = A [ 600 / (A + 10) + 1 ] = 143,28 m3/s

- Forti

Qmax = 3.25 (500 / (A + 125)) + 1 = 41,76 m3/s

Dove, per entrambe, “A” è l’area del bacino riportata nella tab. 1, paragrafo 2.1. 5.4 Calcolo delle portate di piena con il metodo cinematico Per il calcolo delle portate di piena riguardanti il bacino in esame si è scelto di far riferimento al metodo cinematico, nelle sue due formulazioni, cioè con l’uso del coefficiente di saturazione e del coefficiente di deflusso. Il valore “tc” riportato nelle formule dei paragrafi successivi si riferisce al valore del tempo di corrivazione medio calcolato al paragrafo 2.5. 5.4.a Coefficiente di filtrazione La formulazione del metodo cinematico nel caso del coefficiente di saturazione è la seguente:

Qmax(T) = A ( aT tcn-1 - Ks )

La prima fase di questo metodo prevede il calcolo della portata massima per unità di area per ciascuna delle quattro zone individuate con la carta pedologica:

Zona T 2 T 10 T 20 T 50 T 100 T 200 T 500 aT tcn- 1- Ks 1 0,00 43,35 54,32 68,51 79,14 89,73 103,70 [mm/h] aT tcn- 1- Ks 2 23,28 52,05 63,02 77,21 87,84 98,43 112,40 [mm/h] aT tcn- 1- Ks 3 24,48 53,25 64,22 78,41 89,04 99,63 113,60 [mm/h] aT tcn- 1- Ks 4 24,48 53,25 64,22 78,41 89,04 99,63 113,60 [mm/h]

Tabella 5.6

Il valore totale di portata per unità di area si ottiene facendo la media pesata delle quantità riportate nella tabella 5.6, usando l’area come peso:

T 2 T 10 T 20 T 50 T 100 T 200 T 500 aT tcn-1 - Ks 15,14 49,06 60,03 74,22 84,85 95,44 109,41 [mm/h]

Tabella 5.7


I valori delle portate di piena per ogni tempo di ritorno si ricavano moltiplicando i valori della tabella 5.7 per l’area del bacino:

T 2 T 10 T 20 T 50 T 100 T 200 T 500 Qmax(T) 12,82 41,54 50,82 62,84 71,84 80,80 92,63 [m3/s]

Tabella 5.8: Portate massime di piena con Ks

5.4.b Coefficiente di deflusso La formulazione del metodo cinematico nel caso del coefficiente di deflusso è la seguente:

Qmax(T) = A φ aT tcn-1

Facendo uso del coefficiente di deflusso medio calcolato al paragrafo 4.3 si ricava la portata massima di piena per ogni tempo di ritorno:

T 2 T 10 T 20 T 50 T 100 T 200 T 500 Qmax(T) 6,52 12,37 14,60 17,49 19,65 21,80 24,64 [m3/s]

Tabella 5.9: Portate massime di piena con φ


6. Simulazione con Hec-Ras 6.1 Descrizione della simulazione La parte conclusiva della verifica del Borro delle Campane prevede la simulazione delle condizioni di piena per vari tempi di ritorno, eseguita tramite il programma Hec-Ras. Lo scopo della simulazione consiste nell’individuazione di possibili situazioni di rischio, in occasione di eventi di piena. La simulazione ha per oggetto il tratto finale del Borro delle Campane, il quale, per la sua conformazione, presenta le condizioni maggiormente critiche. Infatti il tratto finale del corso d’acqua scorre al di sotto del centro abitato, in una sezione chiusa.

Figura 6.1: Sezione rilevate


Si riporta in seguito il rilievo eseguito nella sezione chiusa del tratto finale del fiume.


Figura 6.2: Rilevo

I dati utilizzati per la simulazione si riferiscono alle portate di piena stimate con il metodo cinematico con coefficienti di deflusso, riportate nel paragrafo 5.4b, tabella 5.9. I tempi di ritorno considerati per gli eventi di piena sono 2, 10, 50 e 200 anni. Si riportano nella seguente tabella i dati della simulazione.

T 2 T 10 T 50 T 200 Qmax(T) 6,02 11,43 16,15 20,14 [m3/s]

Tabella 6.1: Dati per la simulazione dove i valori rappresentati in tabella sono in [m3/s]. 6.2 Analisi dei risultati Per tempi di ritorno fino a 50 anni compresi non sussistono situazioni di particolare pericolo, in quanto la simulazione non mostra nessuna condizione di esondazione. Si presentano invece condizioni critiche nella simulazione effettuata per tempo di ritorno 200 anni, a causa della particolare conformazione del tratto finale del fiume. Alla foce infatti, il borro si incanala sotto il centro abitato di Incisa Val d’Arno dove, per la presenza dei plinti di fondazione dei fabbricati sopra posti e di travi ricalate, si determina un restringimento della sezione dell’alveo. In tali punti si può vedere come il livello del pelo libero si innalzi bruscamente andando a sormontare le travi. Così facendo si passa da una situazione in cui l’alveo ha un funzionamento a pelo libero, ad un funzionamento in pressione. Conseguentemente si provoca un effetto rigurgito sulle sezioni a monte. A causa di tale situazione, il livello del pelo libero dell’acqua arriva quasi a raggiungere la quota dove è posto intradosso dell’impalcato della passerella pedonale. Risulta dunque insufficiente la quota di franco di sicurezza della passerella. I risultati della simulazione, espressi in forma grafica e numerica sono riportati nelle seguenti figure.

0 100 200 300 400 500 600 700

100

120

140

160

180

200

borro delle campane Plan: federico 18/05/2009

Main Channel Distance (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG Tr200

EG Tr10

EG Tr50

Crit Tr200

Crit Tr50

WS Tr50

EG Tr2

Crit Tr10

WS Tr200

Crit Tr2

WS Tr10

WS Tr2

Ground

borro campane borro campane


Figura 6.3: Profilo longitudinale del fiume

Figura 6.4: Profilo longitudinale del fiume; particolare del tratto finale

Figura 6.5: Sezione

0 20 40 60 80 100

116

118

120

122

124


Main Channel Distance (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG Tr200

EG Tr10

EG Tr50

Crit Tr200

Crit Tr50

WS Tr50

EG Tr2

Crit Tr10

WS Tr200

Crit Tr2

WS Tr10

WS Tr2

Ground

borro campane borro campane

0 1 2 3 4 5 6116

117

118

119

120

121


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG Tr200

WS Tr200

EG Tr50

WS Tr50

EG Tr10

WS Tr10

EG Tr2

WS Tr2

Crit Tr200

Crit Tr50

Crit Tr10

Crit Tr2

Ground

Bank Sta

.03


Figura 6.6: Sezione

Figura 6.7: Sezione

0 1 2 3 4 5 6116

117

118

119

120

121


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG Tr200

WS Tr200

EG Tr50

WS Tr50

EG Tr10

WS Tr10

EG Tr2

WS Tr2

Ground

Bank Sta

.03

0 1 2 3 4 5 6116

117

118

119

120

121

122


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG Tr200

WS Tr200

EG Tr50

WS Tr50

EG Tr10

WS Tr10

EG Tr2

WS Tr2

Crit Tr200

Crit Tr50

Crit Tr10

Crit Tr2

Ground

Bank Sta

.03


Figura 6.8: Sezione

0 1 2 3 4 5 6118.0

118.5

119.0

119.5

120.0

120.5

121.0

121.5

borro del le campane Plan: federico 18/05/2009

Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG Tr200

WS Tr200

EG Tr50

WS Tr50

EG Tr10

WS Tr10

Crit Tr200

Crit Tr50

EG Tr2

WS Tr2

Crit Tr10

Crit Tr2

Ground

Bank Sta

.03


Tabella 6.2


Tabella 6.3


Tabella 6.4


Tabella 6.5


6.3 Soluzione punti critici Si propone in questo paragrafo una ipotesi di risoluzione dei problemi evidenziati con la simulazione effettuata per tempo di ritorno 200 anni, limitatamente alle condizioni critiche riguardanti la passerella sul fiume. Per quanto riguarda il tratto finale infatti, dove la sezione del fiume è chiusa non è possibile trovare una soluzione semplice dal punto di vista esecutivo. La passerella che attraversa il corso d’acqua, nel caso del tempo di ritorno 200 anni presenta una franco rispetto al pelo libero molto basso, dell’ordine dei 10 centimetri. L’intervento di miglioramento della situazione deve quindi avere come obbiettivo l’aumento del franco rispetto al pelo libero. Si riporta in seguito la soluzione ipotizzata per l’intervento di miglioramento. Il tratto di alveo considerato è del tipo fluviale, dato che la pendenza della profondità critica è maggiore della pendenza dell’alveo. La corrente in questo tratto è lenta; infatti il numero di Froude è pari a 0,26. Consideriamo la sezione evidenziata in figura 6.9.

Figura 6.9

In questa sezione la corrente è definita dalle seguenti quantità:

- Q = 21,8 m3/s (portata) - Ω = 16,21 m2 (sezione bagnata) - Y = 2,75 m (profondità media nella sezione) - YCr = 1,13 m (profondità critica media nella sezione)

La soluzione che andiamo a valutare consiste in un restringimento localizzato dell’alveo, che dovrebbe comportare una abbassamento del livello del pelo libero, con conseguente aumento del franco di sicurezza.


Andiamo a valutare il carico specifico per la sezione immediatamente a sinistra della sezione evidenziata in figura 6.9, con la formula:

Hsa = Y + ொమ

ଶ ఆమ = 2,84 [m]

Consideriamo adesso la sezione immediatamente a destra della sezione evidenziata nella figura 6.9. In questa sezione inizia il restringimento della sezione, con conseguente diminuzione della sezione bagnata Ω. Il carico specifico (Hsb) è uguale a quello della sezione a sinistra (Hsa). La profondità della corrente è il parametro che imponiamo, stabilendo il franco di sicurezza minimo. Da queste considerazioni è possibile ricavare il valore della sezione bagnata, e di conseguenza il restringimento da operare sulla sezione, mediante la relazione:

Ω = ට ொమ

ଶ (ு௦ ) [m2]

Riportiamo nella seguente tabella i valori di sezione bagnata ridotta corrispondenti a diversi valori scelti per il franco di sicurezza, considerando una altezza media dell’intradosso della passerella rispetto al fondo del fiume di circa 2,87 m.

Franco di sicurezza [m] Y [m] Ω [m2] 0,15 2,72 14,21 0,20 2,67 11,94 0,25 2,62 10,49 0,30 2,57 9,47 0,35 2,52 8,70 0,40 2,47 8,09 0,45 2,42 7,59 0,50 2,37 7,18

Tabella 6.6

Il restringimento della sezione sarà localizzato in corrispondenza della passerella, e dovrà essere eseguito avvicinando le due sponde, senza variare la quota del fondo dell’alveo.


Sezione B

Progettazione di acquedotto per il centro abitato di Palazzolo Descrizione Questa sezione della relazione ha per oggetto la progettazione di un impianto di distribuzione per l’acquedotto di un piccolo centro abitato. Nei suoi elementi essenziali il progetto consiste nella realizzazione di una rete di distribuzione e di un serbatoio. La progettazione dell’impianto si articola sulle fasi di:

- Inquadramento dell’area di intervento - Previsione demografica nell’orizzonte temporale del progetto - Previsione di interventi di espansione del centro abitato - Stima dei fabbisogni - Dimensionamento del serbatoio - Dimensionamento della rete di distribuzione

1. Inquadramento dell’area Il centro abitato oggetto della realizzazione della nuova rete di distribuzione è il centro abitato di Palazzolo, frazione del comune di Incisa Val d’Arno. Il centro abitato ha uno sviluppo prevalente lungo la via principale SP1, eccetto alcune case di nuova costruzione e alcune coloniche esterne al nucleo centrale.

Figura 1.1: Palazzolo


2. Stima del fabbisogno idropotabile 2.1 Previsione demografica La popolazione attuale dell’abitato, stimata sulla base dei dati forniti dal Comune di Incisa in Val d’Arno, conta circa 330 residenti. Per il corretto dimensionamento dell’acquedotto è necessario far riferimento ad un numero di abitanti diverso da quello attuale, effettuando una previsione di variazione della popolazione nell’orizzonte temporale di progetto, sulla base dei dati di crescita disponibile per gli anni precedenti. Basiamo la nostra stima su un orizzonte temporale di 30 anni. I dati di riferimento adottati per il tasso di crescita si riferiscono al comune di Incisa. Di seguito sono riportati i dati sul numero di abitanti e sul tasso di crescita.

Figura 2.1: Popolazione Incisa Val d’Arno

Figura 2.2: Tasso di crescita, Incisa Val d’Arno

4.458 4.591

5.312 5.5036.070

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

1971 1981 1991 2001 2007

Popolazione Incisa Val d'Arno

3,00%

15,70%

3,60%

10,30%

0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

16,00%

18,00%

1981 1991 2001 2007

Tasso di crescita


Nel periodo 1981-2007, il tasso di crescita decennale medio è stato pari a circa l’8%. Ipotizzando che il tasso decennale si mantenga costante su questo valore medio possiamo stimare il numero di abitanti nell’orizzonte progettuale di 30 anni.

N = 416

2.2 Edifici pubblici Per effettuare un dimensionamento corretto dell’impianto di distribuzione occorre considerare oltre al numero effettivo di abitanti che usufruiranno del servizio anche gli eventuali edifici pubblici che prevedono la presenza di persone. Nel centro abitato di Palazzolo sono presenti una chiesa e un cimitero per i quali si ipotizza un consumo giornaliero di 1000 l. Un intervento futuro previsto nell’orizzonte temporale di progetto consiste nella realizzazione di un campo sportivo, per il quale si prevede un consumo giornaliero di 10000 l. Stimando una dotazione idrica media annua per abitante di 160 l/giorno/ab. (dato fornito dal piano regolatore generale degli acquedotti, D.M. 1673/1967, considerando la categoria “case sparse”) è possibile convertire i consumi giornalieri degli edifici pubblici in numero di abitanti equivalenti.

Consumo giornaliero [l] Abitanti equivalenti Campo sportivo 10000 62,5

Cimitero 1000 6,25 Chiesa 1000 6,25 Totale 12000 75

Tabella 2.1: Abitanti equivalenti

Il numero di abitanti definitivo per il dimensionamento della rete di distribuzione è ottenuto sommando la stima del numero di abitanti nell’arco dell’orizzonte di progetto e il numero di abitanti equivalenti. Il valore che si ottiene è:

N = 490

2.3 Stima dei fabbisogni Con la stima del numero di abitanti e della dotazione idrica media annua è possibile procedere al calcolo delle quantità riportate in tabella:

Volume totale annuo V = 365 N q / 1000 28616 [m3]

Portata media annua Q = N q / 86400 0,91 [l/s]

Portata media mensile nel mese di massimo consumo (KM=1,30)

QM = KM Q 1,18 [l/s]

Portata media giornaliera nel giorno di massimo consumo (KG=1,25)

QG = KG QM 1,47 [l/s]

Portata di picco (KH=1,60) QH = KH QG 2,36 [l/s]

Tabella 2.2


3. Impianto di distribuzione 3.1 Impostazione della rete di distribuzione Date le caratteristiche morfologiche del centro abitato oggetto dell’intervento si prevede la realizzazione di una rete di distribuzione del tipo misto, dotata di un serbatoio di testata. Tutte le condotte previste dal progetto passeranno al di sotto delle strade pubbliche esistenti. Nella figura 3.1 si illustra la disposizione degli elementi essenziali che compongono l’impianto di distribuzione.

Figura 3.1: Rappresentazione planimetrica dell’impianto di distribuzione


3.2 Dimensionamento della rete In base all’impostazione della rete si definiscono le caratteristiche plano-altimetriche degli elementi che la compongono. In particolare si definiscono le quote dei nodi e del serbatoio e la lunghezza delle condotte.

Nodo Quota [m] Condotta Lunghezza [m]

N1 183 T1 250 N2 173 T2 137,52 N3 167 T3 87,63 N4 176 T4 239,38 N5 180 T5 59,61 N6 153 T6 25,42 N7 171 T7 149,52 N8 178 T8 259,4 N9 180 T9 96,87

N10 177 T10 54,23 N11 179 T11 55,28 N12 156 T12 124,52 N13 171 T13 100,59 N14 181 T14 65,23 N15 172 T15 117,16 R1 205 T16 44,25

Tabella 3.1: Dimensione plano-altimetrica degli elementi della rete 3.3 Dimensionamento del serbatoio di testata Nella progettazione dell’impianto di distribuzione per Palazzolo si è scelto di adottare un serbatoio di testata. Il serbatoio di testata costituisce l’interfaccia fra l’adduttrice principale e la rete di distribuzione. Si è scelto di dotare la rete di un serbatoio per poter disporre di un volume d’acqua, da destinare alle funzioni di:

- Riserva per interruzione di adduzione - Riserva per servizio antincendio - Compenso delle fluttuazioni orarie dei consumi

La dimensione del serbatoio sarà valutata in funzione di questi volumi. Per poter valutare l’entità dei volumi necessari occorre prima calcolare il “volume richiesto nel giorno di massimo consumo”:

VG,Max = QG 24 3,6 = 127 [m3]

I volumi di riserva per interruzione adduzione e di compenso delle fluttuazioni orarie dei consumi sono calcolati come quota parte del volume richiesto nel giorno di massimo consumo, come illustrato nella tabella 3.1.


Volume di riserva per interruzione adduzione

Vr = 0,3 VG,Max 38 [m3]

Volume di compenso delle fluttuazioni orarie dei consumi

Vc = 0,4 VG,Max 51 [m3]

Tabella 3.2 Per il calcolo del volume di riserva per servizio antincendio facciamo l’ipotesi di dotare la rete di distribuzione di due idranti con portata di 5 l/s, da mantenere in funzione per 3 ore. Il volume necessario è quindi pari a 108 m3. Il volume minimo del serbatoio è dato dalla somma dei singoli volumi di riserva e compenso calcolati. Il riepilogo dei volumi necessari e del volume totale è riportato nella tabella 3.2.

Volume di riserva per interruzione adduzione

38 [m3]

Volume di riserva per servizio antincendio

108 [m3]

Volume di compenso delle fluttuazioni orarie dei consumi

51 [m3]

Volume totale del serbatoio 197 [m3]

Tabella 3.3 Noto il volume minimo del serbatoio è possibile procedere con un predimensionamento dello stesso. Si ipotizza di adottare un serbatoio di tipo seminterrato a pianta rettangolare, con dimensioni:

- Volume 200 m3 - Superficie di fondo 40 m2 - Altezza del pelo libero 5 m

Si prevede il posizionamento del serbatoio ad una quota di 204 m s.l.m., con un franco del pelo libero rispetto alla quota terreno di 1 m. In questo modo la quota del pelo libero, e quindi il carico totale, sarà pari a 205 m s.l.m. L’equipaggiamento previsto per il serbatoio consiste negli impianti di adduzione, presa, scarico di fondo, presa per antincendio e scarico di troppo pieno. Tutti gli impianti eccetto lo scarico di troppo pieno saranno dotati si valvole a saracinesca. In figura 3.2 si riporta una rappresentazione schematica del serbatoio, con indicate le dimensioni generali e le dotazioni essenziali.


Figura 3.2: Rappresentazione schematica del serbatoio 3.4 Dimensionamento delle condotte La prima fase del dimensionamento delle condotte prevede l’assegnazione ad ogni nodo di una portata richiesta (massima e minima). Nel calcolare questa portata si ipotizza che tutte le utenze prelevino acqua dalla rete non lungo la condotta, ma unicamente dai nodi. La portata da assegnare ad ogni nodo si calcola con le seguenti formule:

Qmax = QH n° ab. nodo / n° ab. tot [ l/s ] Qmin = Qmax 0.2 [ l/s ]

Il numero di abitanti afferente ad ogni nodo è stato stimato tenendo conto della effettiva distribuzione delle abitazioni. In tabella 3.4 si riportano i risultati della stima sulla portata richiesta da ogni nodo.

Nodo Consumo g. [l] Utenti Qmax [l/s] Qmin [l/s] N6 1600 10 0,0481 0,0096 N5 16000 100 0,4815 0,0963

N13 11200 70 0,3370 0,0674 N12 2400 15 0,0722 0,0144 N15 1600 10 0,0481 0,0096 N8 2400 15 0,0722 0,0144 N9 5600 35 0,1685 0,0337 N4 5600 35 0,1685 0,0337 N7 5600 35 0,1685 0,0337 N3 3200 20 0,0963 0,0193 N2 5600 35 0,1685 0,0337

N10 6400 40 0,1926 0,0385 N14 3200 20 0,0963 0,0193 N11 3200 20 0,0963 0,0193 N16 4800 30 0,1444 0,0289

Tabella 3.4: Portate richieste dai nodi


In corrispondenza dei nodi N2 ed N4 si prevede inoltre un allacciamento per due idranti, con portata 5 l/s.

Idranti Q [l/s] N2 5 N4 5

Tabella 3.5: Idranti In base ai dati di portata nei nodi è possibile effettuare un predimensionamento del diametro delle condotte, tenendo conto di fattori economici, costruttivi e fisici. I diametri vengono successivamente corretti, in modo da ottenere per la rete delle verifiche soddisfacenti, come illustrato nel paragrafo 3.5. Per la rete oggetto della progettazione sono state scelte condotte con le seguenti dimensioni:

Condotta Lunghezza [m] Diametro esterno [mm] Diametro interno [mm] T1 250 125 110,2 T2 137,52 50 44 T3 87,63 50 44 T4 239,38 50 44 T5 59,61 50 44 T6 25,42 50 44 T7 149,52 50 44 T8 259,4 50 44 T9 96,87 50 44

T10 54,23 50 44 T11 55,28 50 44 T12 124,52 50 44 T13 100,59 50 44 T14 65,23 50 44 T15 117,16 50 44 T16 44,25 50 44

Tabella 3.6: Diametri condotte

3.5 Verifica della rete tramite il software Epanet Il procedimento di verifica della rete di distribuzione permette di valutare il corretto funzionamento dell’opera realizzata e di evidenziare eventuali errori di progettazione. I parametri principali che devono essere verificati sono la pressione dell’acqua ai nodi e la velocità dell’acqua all’interno delle condotte. Per effettuare la verifica si prevedono tre diverse situazioni di utilizzo della rete:

a. Consumo massimo orario ( Qmax ) b. Consumo minimo orario ( Qmin ) c. Consumo nullo ( condizione statica ) ( Q0 )


Per ognuno dei tre casi si riportano le condizioni della rete e le verifiche nei nodi e nelle condotte che presentano le condizioni più gravose. 3.5.a Consumo massimo (Qmax)

Nodo Quota [m] Portata [l/s] Carico [m] Pressione [m] N1 183 0,1444 204,74 21,74 N2 173 0,1685 202,42 29,42

N3 167 0,0963 202,43 35,43 N4 176 0,1685 202,9 26,9 N5 180 0,4815 201,61 21,61 N6 153 0,0481 202,4 49,4 N7 171 0,1685 202,48 31,48 N8 178 0,0722 203,38 25,38 N9 180 0,1685 203,4 23,4

N10 177 0,1926 203,21 26,21 N11 179 0,0963 203,46 24,46 N12 156 0,0722 204,54 48,54 N13 171 0,337 204,14 33,14 N14 181 0,0963 204,57 23,57

N15 172 0,0481 202,9 30,9 R1 205 - 205 0

Tabella 3.7: Condizione nodi, Qmax

Condotta Lunghezza [m] Diametro [mm] Portata [l/s] Velocità [m/s] T1 250,00 110,2 2,36 0,25 T2 137,52 44 0,48 0,32 T3 87,63 44 0,6 0,39 T4 239,38 44 0,05 0,03

T5 59,61 44 0,92 0,6 T6 25,42 44 0,51 0,33 T7 149,52 44 0,34 0,22 T8 259,40 44 0,07 0,05 T9 96,87 44 0,79 0,52 T10 54,23 44 0,1 0,07 T11 55,28 44 0,2 0,13 T12 124,52 44 0,37 0,24 T13 100,59 44 0,05 0,03 T14 65,23 44 0,58 0,38 T15 117,16 44 0,07 0,05 T16 44,25 44 0,24 0,16

Tabella 3.8: Condizione condotte, Qmax


- Verifica del nodo N5 a) Hj-Zj≥ Pmin/γ dove: - Hj= carico nel nodo j-esimo - Zj = quota del piano stradale - Pmin = pressione minima ammissibile = γ/(Yedif,j+10m) - Yedif,j = altezza del j-esimo edificio rispetto al piano stradale H5 = 201.61 m Z5 = 180 m H5 – Z5 = 21.61 m pmin = 16,5 m - Verifica del tubo T5 b) Qj/Ωj≤Umax dove: - Qj= portata nel tubo j-esimo - Ωj = area della sezione - Umax = velocità massima Q5 = 0,92 l/s = 0,00092 m3/s Ω5 = 0,0015 m2

Q5 / Ω5 = 0,6 m/s Umax = 1,5 m/s 3.5.b Consumo minimo (Qmin)

Nodo Quota [m] Portata [l/s] Carico [m] Pressione [m] N1 183 0,0289 204,99 21,99 N2 173 0,0337 204,99 31,99 N3 167 0,0193 204,99 37,99 N4 176 0,0337 204,99 28,99 N5 180 0,0963 204,98 24,98 N6 153 0,0096 204,99 51,99 N7 171 0,0337 204,99 33,99 N8 178 0,0144 204,99 26,99 N9 180 0,0337 204,99 24,99

N10 177 0,0385 204,99 27,99 N11 179 0,0193 204,99 25,99 N12 156 0,0144 204,99 48,99 N13 171 0,0674 204,98 33,98 N14 181 0,0193 204,99 23,99 N15 172 0,0096 204,99 32,99 R1 205 - 205 0

Tabella 3.9: Condizione nodi, Qmin


Condotta Lunghezza [m] Diametro [mm] Portata [l/s] Velocità [m/s] T1 250,00 110,2 0,47 0,05 T2 137,52 44 0,1 0,06 T3 87,63 44 0,12 0,08 T4 239,38 44 0,01 0,01 T5 59,61 44 0,18 0,12 T6 25,42 44 0,1 0,07 T7 149,52 44 0,07 0,04 T8 259,40 44 0,01 0,01 T9 96,87 44 0,16 0,1 T10 54,23 44 0,02 0,01 T11 55,28 44 0,04 0,03 T12 124,52 44 0,07 0,05 T13 100,59 44 0,01 0,01 T14 65,23 44 0,12 0,08 T15 117,16 44 0,01 0,01 T16 44,25 44 0,05 0,03

Tabella 3.8: Condizione condotte, Qmin - Verifica del tubo T8, T13,T15 a) Qj/Ωj≥Umin dove: - Qj= portata nel tubo j-esimo - Ωj = area della sezione - Umax = velocità minima Q = 0,01 l/s = 0,00001 m3/s Ω = 0,0015 m2

Q / Ω = 0,01 m/s Umin = 0.001 m/s


3.5.c Consumo nullo (Q0)

Nodo Quota [m] Portata [l/s] Carico [m] Pressione [m] N1 183 0 205 22 N2 173 0 205 32 N3 167 0 205 38 N4 176 0 205 29 N5 180 0 205 25 N6 153 0 205 52 N7 171 0 205 34 N8 178 0 205 27 N9 180 0 205 25

N10 177 0 205 28 N11 179 0 205 26 N12 156 0 205 49 N13 171 0 205 34 N14 181 0 205 24 N15 172 0 205 33 R1 205 0 205 0

Tabella 3.7: Condizione nodi, Q0

Condotta Lunghezza [m] Diametro [mm] Portata [l/s] Velocità [m/s] T1 250,00 110,2 0,00 0,00 T2 137,52 44 0,00 0,00 T3 87,63 44 0,00 0,00 T4 239,38 44 0,00 0,00 T5 59,61 44 0,00 0,00 T6 25,42 44 0,00 0,00 T7 149,52 44 0,00 0,00 T8 259,40 44 0,00 0,00 T9 96,87 44 0,00 0,00 T10 54,23 44 0,00 0,00 T11 55,28 44 0,00 0,00 T12 124,52 44 0,00 0,00 T13 100,59 44 0,00 0,00 T14 65,23 44 0,00 0,00 T15 117,16 44 0,00 0,00 T16 44,25 44 0,00 0,00

Tabella 3.8: Condizione condotte, Q0


- Verifica del nodo N6 a) Hj-Zj≤ pmax/γ dove: - Hj= carico nel nodo j-esimo - Zj = quota del piano stradale - Pmax = pressione nominale tubo H6 = 205 m Z6 = 153 m H6 – Z6 = 52 m pmax = 100 m 3.6 Specifiche delle condotte delle condotte Per la realizzazione della rete di distribuzione si è scelto di utilizzare delle condotte realizzate in polietilene ad alta densità ( PEAD ). Le caratteristiche della condotta sono:

- resistenza specifica 80 Mpa - pressione nominale 10 atm

Le giunzioni fra i tratti di condotte saranno realizzati con giunti a bicchiere. 3.7 Apparecchiature Come illustrato in figura 3.1 la rete di distribuzione sarà dotata di particolari apparecchiature, utili ai fini di sicurezza e manutenzione. Per la rete sono previsti:

- uno sfiato posto in corrispondenza del nodo N1 (nodo a quota maggiore) - due valvole a saracinesca poste rispettivamente in corrispondenza nei nodi N1 ed N2 - uno scarico di fondo posto in corrispondenza del nodo N6 - due idranti posti rispettivamente in corrispondenza dei nodi N2 ed N4


Sezione C

Progettazione di rete fognaria per il centro abitato di Palazzolo

Descrizione Questa sezione della relazione ha per oggetto la progettazione di una rete fognaria, al servizio di un piccolo centro abitato. La soluzione adottata per il progetto è quella detta a “fognatura separata”. La rete fognaria è formata da due diversi sistemi di condotte, la fognatura bianca, destinata alla canalizzazione delle acque meteoriche e la fognatura nera, destinata alla canalizzazione delle acque reflue civili. Il progetto delle due diverse reti viene trattato separatamente. a - Fognatura bianca 1. Inquadramento dell’area Il centro abitato oggetto della realizzazione della rete fognaria è il centro abitato di Palazzolo, frazione del comune di Incisa Val d’Arno. La rappresentazione planimetrica del centro abitato è riportata in fig.1.1, capitolo 1, sezione B, nella parte di relazione che tratta la realizzazione dell’acquedotto, nello stesso centro abitato. 2. Stima delle portate di progetto La portata di progetto da utilizzare per il dimensionamento della fognatura bianca deriva dalla sollecitazione meteorica che interessa l’area servita dalla rete fognaria. Il metodo utilizzato per ricavare la portata di progetto è quello dell’invaso lineare, descritto dalla formula:

Q = N A φ aT Kn-1

Per l’analisi pluviometrica si è fatto riferimento ai dati del pluviometro della stazione Renacci, San Giovanni Val d’Arno (Ar), riportati in tabella 5.1, sezione A Il tempo di ritorno considerato per la progettazione del sistema fognario è di 25 anni. Sulla base di questi dati si sono ricavati i valori dei parametri della L.S.P.P., riassunti nella seguente tabella:

T 25 a(T) 51.5298 n(T) 0.2989

Tabella 2.1: Parametri della L.S.P.P.

Il metodo dell’invaso lineare è stato applicato per ogni condotta considerando l’area drenata dal ramo.


3. Rete fognaria 3.1 Impostazione della rete fognaria L’impostazione della rete è stata fatta tenendo conto sia dell’andamento planimetrico delle strade presenti nel centro abitato, sia delle pendenze delle stesse e del terreno. Lo schema planimetrico della rete è composto da una serie di condotte che confluiscono in un unico collettore. Il collettore scarica le acque di pioggia nel Fosso del Selceto, posto a nord del centro abitato. La conformazione dei versanti intorno al centro abitato è tale da permettere il deflusso naturale delle acque meteoriche nei corsi d’acqua esistenti, rendendo quindi superflua l’adozione di fossi di guardia.

Figura 3.1: Fognatura bianca, planimetria


3.2 Dimensionamento Ai fini del dimensionamento delle condotte sono state fatte le seguenti ipotesi di funzionamento:

- Funzionamento autonomo - Funzionamento sincrono

3.2.1 Dimensionamento della rete L’andamento planimetrico della rete fognaria permette di definire la lunghezza di ogni condotta. La pendenza delle condotte è stata adottata in base all’andamento altimetrico del terreno dell’area da servire e in base alle velocità raggiunte dall’acqua nelle condotte. Nella tabella seguente sono riportate le caratteristiche dimensionali generali della rete.

Ramo Lunghezza[m] Pendenza [%]

A 115,30 2,00 B 70,20 2,00 C 47,24 2,00 D 142,92 2,00 E 178,56 1,50 F 388,16 1,50 G 239,85 2,00 H 166,52 1,00 I 502,84 0,30

Tabella 3.1: Dimensioni generali della rete


3.2.2 Aree contribuenti L’area servita dalla rete fognaria è stata divisa in sette sottoaree, ognuna delle quali afferente ad un determinato ramo della rete. La divisione in aree contribuenti è necessaria ai fini del calcolo della portata con il metodo dell’invaso lineare. Con questo metodo è stata determinata la portata idrologica che ogni condotta deve offrire. La divisione in aree contribuenti è riportata nella seguente figura:

Figura 3.2: Aree contribuenti


Di seguito si riportano i dati relativi alla divisione in aree contribuenti:

Ramo Rami confluenti Area drenata direttamente [m2]

Area totale drenata [m2]

A - 5891 5891 B - 7738 7738 C A,B 0 13629 D - 7330 7330 E C,D 1666 22625 F - 26039 26039 G - 18000 18000 H F,G 7372 51411 I E,H 3194 77230

Tabella 3.2: Aree contribuenti

3.2.3 Dimensionamento delle condotte Il dimensionamento delle condotte è stato effettuato tramite un metodo iterativo, utilizzando le seguenti relazioni:

Lunghezza collettore L - [m]

Pendenza collettore i - [%]

Diametro interno D - [m]

Area drenata direttamente Ad - [m2]

Coefficiente di deflusso φ - -

Area ridotta Arid Arid = Ad φ [m2]

Area drenata globale Acum Acum = Ad + ∑imonte Ad,i [m2]

Volume piccoli invasi w0 w0 = 0,003 Ad [m3/ha]

Volume proprio invaso wp wp = L Ω [m3]

Volume totale invasato W W = w0 A + wp [m3]

Volume specifico w w = W / Acum [mm]

Coefficiente udometrico u u = 0,78 n ( φ a )1/n / w (1-n)/n [m/s]

Angolo di riempimento θ - [rad]


Perimetro bagnato B B = D / (2 θ) [m]

Raggio idraulico Ri Ri = Ω / B [m]

Tirante idrico Y Y = D (1 - cos (φ / 2)) / 2 [m]

Coefficiente di Kutter C C = 100 √(Ri)/ (γ + √(Ri)) [m1/2/s]

Sezione bagnata Ω Ω = D2/8 [ φ + sen (2π - φ) ] [m2]

Velocità U U = C √(Ri i) [m/s]

Portata Q Qidrologica = Acum u Qidraulica = Ω U

[m3/s]

Tabella 3.3: Relazioni utilizzate Il procedimento iterativo si basa inizialmente sulla scelta di diametri delle condotte tali da avere una portata idraulica maggiore della portata idrologica. Nella fase successiva viene minimizzata la differenza tra le due portate, variando l’angolo di riempimento della condotta. Nella seguente tabella sono riportati i dati ottenuti:

Ramo Rami confluenti Lunghezza [m] Pendenza [%] A [m2] Arid [m2] Acum [m2] Arid,cum [m2] Coeff. di deflusso

A - 115,30 2,0 5891 2608,65 5891 2608,65 0,443 B - 70,20 2,0 7738 1375,2 7738 1375,2 0,178 C A,B 47,24 2,0 0 0 13629 3983,85 - D - 142,92 2,0 7330 3349,5 7330 3349,5 0,457 E C,D 178,56 1,5 1666 1499,4 22625 8832,75 0,900 F - 388,16 1,5 26039 8399,85 26039 8399,85 0,323 G - 239,85 2,0 18000 5152,5 18000 5152,5 0,286 H F,G 166,52 1,0 7372 2202,3 51411 15754,65 0,299 I E,H 502,84 0,3 3194 2874,6 77230 27462 0,900

Tabella 3.4

Ramo D [m] L Ω [m3] ф(-) Ω[m2] W [m3] w[m] u [m/s] Qidrologica[m3/s]

A 0,469 10,573 3,139 0,086 28,246 0,0048 5,825E-05 0,343 B 0,469 1,502 1,760 0,021 24,716 0,0032 7,121E-06 0,055 C 0,666 15,603 2,173 0,075 56,490 0,0041 2,042E-05 0,278 D 0,469 14,716 3,446 0,103 36,706 0,0050 5,843E-05 0,428 E 0,666 53,798 3,035 0,162 121,673 0,0054 2,919E-05 0,660 F 0,666 50,159 2,731 0,129 128,276 0,0049 1,894E-05 0,493 G 0,666 19,037 2,351 0,091 73,037 0,0041 2,002E-05 0,360 H 0,844 100,276 2,830 0,225 254,509 0,0050 1,577E-05 0,811 I 0,844 334,240 3,592 0,359 565,930 0,0073 1,034E-05 0,798

Tabella 3.5


COLLETTORE B[m] Y[m] R[m] Kutter [m1/2/s] U [m/s] Qidraulica [m3/s] ∆2 [m6/s2] A 0,736 0,234 0,117 82,20 3,979 0,343 5,6995E-27 B 0,413 0,085 0,052 79,97 2,575 0,055 9,9826E-27 C 0,723 0,178 0,103 81,90 3,723 0,278 9,2119E-27 D 0,808 0,270 0,127 82,38 4,159 0,428 4,9780E-27 E 1,011 0,315 0,161 82,87 4,068 0,660 4,7228E-27 F 0,909 0,265 0,142 82,62 3,815 0,493 4,3271E-27 G 0,783 0,205 0,116 82,18 3,961 0,360 4,6091E-27 H 1,194 0,357 0,188 83,17 3,608 0,811 6,8964E-27 I 1,516 0,516 0,237 83,56 2,226 0,798 5,8854E-27

Tabella 3.6

3.3 Progetto delle condotte Per la realizzazione della rete fognaria bianca si scelgono tubazioni realizzate in polietilene ad alta densità ( PEAD), con giunti con saldatura di testa. Di seguito sono riportati i diametri utilizzati:

Ramo Dext [mm] Spessore [mm] Dint [mm] A,B,D 500 15,5 469

C,E,F,G 710 22,0 666 H,I 900 28,0 844

Tabella 3.7: Diametri utilizzati 3.4 Andamento altimetrico della rete fognaria Il centro abitato servito dalla rete fognaria oggetto del progetto è caratterizzato da rilevanti pendenze del terreno. Per poter adattare la rete fognaria a queste particolari condizioni è stato necessario l’inserimento di numerosi salti di fondo. Nella progettazione di questi elementi si è cercato di realizzare un buon compromesso fra numero di salti di fondo ed entità dei dislivelli. I dislivelli impiegati sono al massimo dell’ordine del metro. L’andamento altimetrico della rete fognaria bianca è illustrato nelle tavole 1, 2 e 3, allegate alla relazione. 3.5 Opere accessorie L’unica opera accessoria prevista per la rete fognaria consiste nell’inserimento di pozzetti di ispezione, in modo da garantire il controllo e la corretta manutenzione della rete stessa. I pozzetti di ispezione saranno inseriti nei seguenti casi:

- cambio di direzione delle condotte - cambio di speco delle condotte - cambio di pendenza delle condotte - cambio di quota delle condotte


Oltre ai casi sopraelencati si prevede comunque l’inserimento dei pozzetti di ispezione in modo tale che la distanza fra tali elementi non sia superiore ai 25 metri, dato che la fognatura in esame è del tipo “non praticabile”. L’inserimento dei pozzetti di ispezione è riportato nelle tavole 1, 2 e 3 allegate alla relazione. b - Fognatura nera 1. Inquadramento dell’area Il centro abitato oggetto della realizzazione della rete fognaria è il centro abitato di Palazzolo, frazione del comune di Incisa Val d’Arno. La rappresentazione planimetrica del centro abitato è riportata in fig.1.1, capitolo 1, sezione B, nella parte di relazione che tratta la realizzazione dell’acquedotto, nello stesso centro abitato. 2. Stima delle portate di progetto 2.1 Fabbisogni idrici La rete fognaria nera è realizzata con lo scopo di raccogliere ed allontanare le acque reflue civili del centro abitato servito. Per la stima delle portate di progetto della rete facciamo quindi riferimento ai fabbisogni idrici calcolati per il dimensionamento dell’acquedotto illustrato nella sezione B della relazione. I dati sono riportati nella seguente tabella:

NODI DESTINAZIONE C.GIORNALIERO[l/gg] UTENZE UTENZEeq 1 ABITAZIONI 12320 77 77 2 ABITAZIONI 4800 30 30 3 ABITAZIONI 12800 80 80 4 ABITAZIONI 5120 32 32 5 ABITAZIONI 3040 19 19 6 ABITAZIONI 2880 18 18 7 ABITAZIONI 19200 120 120 8 ABITAZIONI 6400 40 40 9 ABITAZIONI 5120 32 32

10 ABITAZIONI 5280 33 33 11 ABITAZIONI 6560 41 41 12 ABITAZIONI 15840 99 99 13 CHIESA 6000 - 38 13 ABITAZIONI 8000 50 50 14 CAMPO SPORT 10000 100 163 15 ABITAZIONI 7840 49 49 16 ABITAZIONI 6560 41 41 17 ABITAZIONI 4640 29 29

TOTALE 142400 890 990 Tabella 2.1: Fabbisogni idrici


2.2 Calcolo delle portate di progetto Per il dimensionamento delle condotte e la successiva verifica facciamo riferimento a due diversi valori di portata:

- Portata media - Portata di punta

Per ogni ramo è possibile definire la portata come

= ε Cp d86400

Ab [l/s]

dove:

- Ab è il numero di abitanti le cui sono abitazioni sono allacciata al ramo considerato, od ai rami in esso confluenti

- d è la dotazione idrica (160 [l/ab./giorno]) - ε è il coefficiente di perdita per evaporazione o infiltrazione (0,8) - Cp è il coefficiente di punta

2.2.1 Portate media

Qm = ε Cp ௗ

ସ Ut,eq,cum

Per il calcolo della portata media sono stati utilizzati i seguenti dati:

- Coefficiente di punta [-] : Cp= 1.4 - Scabrezza Bazin PVC [m1/2]: γ = 0.02 - Coefficiente di evaporazione [-]: ε = 0.8 - Razione idrica [l/ab/gg]: d = 160

I valori della portata media ottenuti per ogni condotta sono riportati nella seguente tabella:

Ramo CONFLUENZE L[m] Ut.eq.cum Qp [m3/s] Qp [l/s] A - 162,54 19 3,94E-05 0,0394 B - 142,92 33 6,84E-05 0,0684 C A,B 178,56 100 2,07E-04 0,2074 D - 336,98 225 4,67E-04 0,4667 E 128,11 49 1,02E-04 0,1016 F - 36,37 120 2,49E-04 0,2489 G E,F 111,74 169 3,51E-04 0,3505 H 47,46 30 6,22E-05 0,0622 I H,D 51,18 335 6,95E-04 0,6948 L G,I 166,52 504 1,05E-03 1,0453 M - 450 338,5 7,02E-04 0,7021 N C,L 408,78 604 1,25E-03 1,2527

Tabella 2.2: Portate medie


2.2.2 Portate di punta

Qp = ε Cp ௗ

ସ Ut,eq,cum

Per il calcolo della portata punta sono stati utilizzati i seguenti dati:

- Coefficiente di punta [-] : Cp= 5 - Scabrezza Bazin PVC [m1/2]: γ = 0.02 - Coefficiente di evaporazione [-]: ε = 0.8 - Razione idrica [l/ab/gg]: d = 160

Dove per il calcolo del coefficiente di punta (Cp) è stata utilizzata la relazione

Cp = 20 Ab-0,2

con Ab = numero totale degli abitanti del centro abitato. I valori della portata media ottenuti per ogni condotta sono riportati nella seguente tabella:

Ramo CONFLUENZE Nodi [-] L[m] Ut.eq.cum Qp [m3/s] Qp [l/s] A - N5 162,54 19 1,41E-04 0,1407 B - N10 142,92 33 2,44E-04 0,2444 C A,B N2,N6 178,56 100 7,41E-04 0,7407

D - N3, N4,N8,N9,N11 336,98 225 1,67E-03 1,6667

E N15 128,11 49 3,63E-04 0,3630 F - N7 36,37 120 8,89E-04 0,8889 G E,F - 111,74 169 1,25E-03 1,2519 H N2 47,46 30 2,22E-04 0,2222 I H,D N3 51,18 335 2,48E-03 2,4815 L G,I - 166,52 504 3,73E-03 3,7333 M - N1,N12,N14 450 338,5 2,51E-03 2,5074 N C,L - 408,78 604 4,47E-03 4,4741

Tabella 2.3: Portate di punta


3. Rete fognaria 3.1 Impostazione della rete fognaria L’impostazione della rete è stata fatta tenendo conto sia dell’andamento planimetrico delle strade presenti nel centro abitato, sia delle pendenze delle stesse e del terreno. Lo schema planimetrico della rete è composto da una serie di condotte che confluiscono in un unico collettore. Il collettore convoglia le acque reflue ad un depuratore. L’acqua in uscita dal depuratore viene convogliata nel vicino Fosso del Selceto, situato a nord del centro abitato.

Figura 3.1: Rete fognaria nera


3.2 Dimensionamento 3.2.1 Dimensionamento della rete L’andamento planimetrico della rete fognaria permette di definire la lunghezza di ogni condotta. La pendenza delle condotte è stata adottata in base all’andamento altimetrico del terreno dell’area da servire e in base alle velocità raggiunte dall’acqua nelle condotte. Nella tabella seguente sono riportate le caratteristiche dimensionali generali della rete.

N. Ramo L[m] icondotta [%] A 162,54 2,00% B 142,92 3,00% C 178,56 2,00% D 336,98 2,00% E 128,11 2,00% F 36,37 3,00% G 111,74 2,00% H 47,46 1,50% I 51,18 1,50% L 166,52 1,50% M 450 1,70% N 408,78 0,30%

Figura 3.1: Dimensioni generali della rete

3.2.2 Dimensionamento delle condotte Per il dimensionamento delle condotte è stato utilizzato lo stesso procedimento iterativo adottato nel caso della fognatura bianca. Di seguito si riportano i risultati ottenuti per la portata media e per la portata di punta. - Portata media

Ramo CONFLUENZE L[m] icondotta [%] Nodi [-] Ut.eq.tratto Ut.eq.cum. Cp [-] Qp [m3/s] ∆2[m6/s2]

A - 162,54 2,00% N5 19 19 1,4 3,94E-05 3,9561E-27

B - 142,92 3,00% N10 33 33 1,4 6,84E-05 4,1016E-27

C A,B 178,56 2,00% N2,N6 48 100 1,4 2,07E-04 9,1923E-27

D - 336,98 2,00% N3,

N4,N8,N9,N11 225 225 1,4 4,67E-04 4,9551E-27

E 128,11 2,00% N15 49 49 1,4 1,02E-04 7,4451E-27

F - 36,37 3,00% N7 120 120 1,4 2,49E-04 5,0944E-27

G E,F 111,74 2,00% - 0 169 1,4 3,51E-04 8,2048E-27

H 47,46 1,50% N2 30 30 1,4 6,22E-05 8,259E-27

I H,D 51,18 1,50% N3 80 335 1,4 6,95E-04 8,7684E-27

L G,I 166,52 1,50% - 0 504 1,4 1,05E-03 6,3506E-27

M - 450 1,70% N1,N12,N14 338,5 338,5 1,4 7,02E-04 9,1534E-27

N C,L 408,78 0,30% - 0 604 1,4 1,25E-03 5,822E-27 Tabella 3.2


Ramo Dinterno [m] ф(-) Ω [m2] B[m] Y[m] R[m] C [m0.5/s] U[m/s] Qidraulica[m3/s]

A 0,1902 0,51 0,000101 0,0489 0,003130 0,002071 60,44 0,3889 0,000039

B 0,1902 0,56 0,000129 0,0531 0,003686 0,002435 61,91 0,5291 0,000068

C 0,1902 0,76 0,000327 0,0727 0,006856 0,004493 67,01 0,6352 0,000207

D 0,1902 0,93 0,000583 0,0886 0,010124 0,006581 69,79 0,8007 0,000467

E 0,1902 0,64 0,000197 0,0612 0,004885 0,003217 64,32 0,5159 0,000102

F 0,1902 0,76 0,000322 0,0723 0,006789 0,004451 66,93 0,7734 0,000249

G 0,1902 0,87 0,000475 0,0826 0,008818 0,005751 68,84 0,7383 0,000351

H 0,1902 0,57 0,000155 0,0575 0,004098 0,002706 62,84 0,4003 0,000062

I 0,1902 1,07 0,000861 0,1013 0,013175 0,008497 71,49 0,8071 0,000695

L 0,1902 1,18 0,001157 0,1123 0,016097 0,010303 72,68 0,9035 0,001045

M 0,1902 1,05 0,000829 0,1000 0,012844 0,008291 71,33 0,8468 0,000702

N 0,1902 1,52 0,002375 0,1449 0,026301 0,016384 75,24 0,5275 0,001253 Tabella 3.3

N. Ramo CONFLUENZE L[m] Ut.eq.cum Dinterno [m] ф(-) U[m/s] Qidraulica[l/s]

A - 162,54 19 0,1902 0,515 0,389 0,039

B - 142,92 33 0,1902 0,559 0,529 0,068

C A,B 178,56 100 0,1902 0,764 0,635 0,207

D - 336,98 225 0,1902 0,931 0,801 0,467

E 128,11 49 0,1902 0,644 0,516 0,102

F - 36,37 120 0,1902 0,760 0,773 0,249

G E,F 111,74 169 0,1902 0,868 0,738 0,351

H 47,46 30 0,1902 0,575 0,400 0,062

I H,D 51,18 335 0,1902 1,065 0,807 0,695

L G,I 166,52 504 0,1902 1,181 0,904 1,045

M - 450 338,5 0,1902 1,052 0,847 0,702

N C,L 408,78 604 0,1902 1,524 0,528 1,253 Tabella 3.4

- Portata di punta

Ramo CONFLUENZE L[m] i condotta [%] Nodi serviti Ut.eq. Ramo Ut.eq.cum. Cp [-] Qp [m3/s] ∆2[m6/s2]

A - 162,54 2,0% N5 19 19 5 1,41E-04 6,366E-27

B - 142,92 3,0% N10 33 33 5 2,44E-04 7,3162E-27

C A,B 178,56 2,0% N2,N6 48 100 5 7,41E-04 9,7665E-27

D - 336,98 2,0% N3,

N8,N9,N11,N4 225 225 5 1,67E-03 7,2479E-27

E 128,11 2,0% N15 49 49 5 3,63E-04 6,1428E-27

F - 36,37 3,0% N7 120 120 5 8,89E-04 5,3717E-27

G E,F 111,74 2,0% - 0 169 5 1,25E-03 4,079E-27

H 47,46 1,5% N2 30 30 5 2,22E-04 6,0374E-27

I H,D 51,18 1,5% N3 80 335 5 2,48E-03 6,1848E-27

L G,I 166,52 1,5% - 0 504 5 3,73E-03 5,3965E-27

M - 450 1,7% N1,N12,N14 339 338,5 5 2,51E-03 6,3086E-27

N C,L 408,78 0,3% - 0 604 5 4,47E-03 8,0797E-27 Tabella 3.5


Ramo Dinterno [m] ф(-) Ω [m2] B[m] Y[m] R[m] C [m0.5/s] U[m/s] Qidraulica[m3/s]

A 0,1902 0,70 0,000248 0,0662 0,005700 0,003746 65,57 0,5676 0,000141

B 0,1902 0,76 0,000318 0,0720 0,006731 0,004413 66,87 0,7694 0,000244

C 0,1902 1,04 0,000813 0,0993 0,012672 0,008183 71,25 0,9115 0,000741

D 0,1902 1,28 0,001463 0,1219 0,018879 0,011996 73,57 1,1395 0,001667

E 0,1902 0,88 0,000487 0,0833 0,008967 0,005846 68,96 0,7457 0,000363

F 0,1902 1,04 0,000801 0,0988 0,012546 0,008105 71,19 1,1100 0,000889

G 0,1902 1,19 0,001188 0,1133 0,016388 0,010482 72,78 1,0538 0,001252

H 0,1902 0,80 0,000380 0,0765 0,007591 0,004966 67,77 0,5849 0,000222

I 0,1902 1,48 0,002173 0,1404 0,024743 0,015479 74,95 1,1421 0,002481

L 0,1902 1,65 0,002933 0,1565 0,030425 0,018741 75,91 1,2727 0,003733

M 0,1902 1,46 0,002091 0,1385 0,024103 0,015104 74,82 1,1990 0,002507

N 0,1902 2,17 0,006101 0,2067 0,050829 0,029520 77,93 0,7334 0,004474 Tabella 3.6

Ramo CONFLUENZE L[m] Ut.eq.cum. Dinterno [mm] ф[-] U[m/s] Qidraulica[l/s]

A - 162,54 19 190,2 0,696 0,568 0,141

B - 142,92 33 190,2 0,757 0,769 0,244

C A,B 178,56 100 190,2 1,044 0,911 0,741

D - 336,98 225 190,2 1,282 1,140 1,667

E 128,11 49 190,2 0,876 0,746 0,363

F - 36,37 120 190,2 1,039 1,110 0,889

G E,F 111,74 169 190,2 1,192 1,054 1,252

H 47,46 30 190,2 0,805 0,585 0,222

I H,D 51,18 335 190,2 1,476 1,142 2,481

L G,I 166,52 504 190,2 1,646 1,273 3,733

M - 450 338,5 190,2 1,456 1,199 2,507

N C,L 408,78 604 190,2 2,173 0,733 4,474 Tabella 3.7

3.3 Verifiche La verifica da eseguire sulle condotte riguarda il controllo delle velocità dell’acqua nelle due diverse condizioni di portata considerate. Nel caso della portata di punta è necessario verificare che la velocità dell’acqua in ogni condotta non superi il valore di 5 m/s. Tale condizione è verificata in ognuna delle condotte. Nel caso della portata media è necessario verificare che la velocità dell’acqua in ogni condotta sia superiore al valore di 0,5 m/s. Tale condizione non è verificata nelle condotte A ed H. Per tali condotte in cui la velocità legata alla portata media è inferiore a 0,5 m/s è necessario prevedere un sistema di lavaggio.


3.4 Progetto delle condotte Per la realizzazione della rete sono state scelte condotte realizzate in PVC, collegate con giunti a bicchiere e guarnizione a perfetta tenuta. Di seguito si riportano i diametri utilizzati:

Ramo Dext [mm] Spessore [mm] Dint [mm] A,B,C,D,E,F,G,H,I,L,M,N 200 4,9 190,2

Tabella 3.4: Diametri utilizzati

3.5 Andamento altimetrico della rete fognaria Il centro abitato servito dalla rete fognaria oggetto del progetto è caratterizzato da rilevanti pendenze del terreno. Per poter adattare la rete fognaria a queste particolari condizioni è stato necessario l’inserimento di numerosi salti di fondo. Nella progettazione di questi elementi si è cercato di realizzare un buon compromesso fra numero di salti di fondo ed entità dei dislivelli. I dislivelli impiegati sono al massimo dell’ordine del metro. L’andamento altimetrico della rete fognaria nera è illustrato nelle tavole 4, 5 e 6, allegate alla relazione. 3.6 Opere accessorie Per la rete fognaria nera si prevedono come opere accessorie l’inserimento di pozzetti di ispezione e di sistemi di lavaggio. Per quanto riguarda l’inserimento dei pozzetti di ispezione valgono le stesse considerazioni del caso della fognatura bianca, quindi si rimanda la trattazione al relativo paragrafo 3.5, sezione C della relazione. I sistemi di lavaggio sono previsti per le condotte A ed H, come anticipato nel paragrafo 3.3. Si riporta di seguito un dimensionamento di massima di tali dispositivi. Fissata una velocità di progetto di 1,5 m/s per l’acqua di lavaggio, si determina il volume di cacciata minimo per eseguire l’azione richiesta.

m

mC ghVV

ghLQW

00

0

con:

- V0 : velocità di progetto - Q0 : portata corrispondente - hm : tirante idrico medio - Wc : volume di cacciata


I risultati ottenuti sono riportati nella seguente tabella:

Tabella 3.5: Sistemi di lavaggio

Collettore L[m] V0 [m/s] Dinterno [mm] Ω [m2] hm [mm] Q0 [l/s] Wc [l] A 169.8 1.5 190.2 0.03 3.13 42.60 504.39 H 47.6 1.5 190.2 0.03 3.13 42.60 159.37

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