Dimensionamento Fognature: Metodo Cinematico e dell'Invaso Lineare

Dimensionamento di una fognatura: modelli matematici di riferimento e procedura risolutiva

Il dimensionamento di una fognatura deve essere eseguito per successive iterazioni. I passi esposti in seguito fanno riferimento alle principali metodologie in uso: il metodo cinematico e il metodo dell’invaso lineare.

Fasi preliminari comuni

1. Calcolo dell’area S scolante: valutazione della percentuale IMP di aree impermeabili, eventualmente frazionata in base all’uso del suolo.
2. Calcolo del coefficiente di afflusso φ_tot: relativo all’intera area drenata e per il tempo di ritorno scelto (in genere 2-5 anni).
3. Calcolo della portata nera: per la sezione di interesse.
4. Ipotizzazione del diametro: si ipotizza un diametro commerciale del tronco di fognatura da dimensionare.

Dopo il passo 4, le procedure si differenziano in base al modello scelto.

Uso del metodo cinematico

5. Valutazione del tempo di ingresso: si stima il tempo necessario affinché l'acqua raggiunga la rete.
6. Calcolo della velocità di massimo riempimento (V_r): determinazione della velocità a pieno carico.
7. Calcolo del tempo di percorrenza (T_rc): calcolato nel collettore come T_rc = L_c / V_r.
8. Calcolo del tempo di percorrenza massimo (T_r): si calcola il maggiore dei tempi di percorrenza necessari per arrivare alla sezione di interesse dai diversi punti di origine della rete. La durata critica è valutata come somma del tempo di ingresso in rete e di T_r/1,5: θ_c = T_c + T_r/1,5.
9. Calcolo della portata critica (Q_c): Q_c = 2,78 · S · φ · i(θ_c, T).

Uso del metodo dell’invaso lineare

5. Valutazione del volume dei piccoli invasi (W₀): stimato in circa 10-15 m³/ha impermeabili.
6. Calcolo del volume invasato: si determina il volume nel collettore e nella rete a monte in condizioni di massimo riempimento.
7. Calcolo della portata a riempimento (Q_r): riferita al collettore che si sta dimensionando e di cui si è ipotizzato il diametro.
8. Calcolo del parametro di invaso K (ore): utilizzando la relazione k = 0,278 · (W₀ + 0,8 · (W_rc + W_rm) / Q_r.
9. Calcolo della portata critica (Q_c): Q_c = 2,78 · S · φ · D(n’) · a’ · K^(n’-1).

E la durata critica: θ_c = C(n’) · k.

Criteri per il tracciato plano-altimetrico di una rete di adduzione

Il tracciato delle condotte si esegue tenendo conto di una serie di fattori fondamentali:

• Ottimizzazione dei percorsi: mirare a minimizzare la lunghezza dei percorsi, mantenendosi per quanto possibile baricentrico rispetto alle fonti di alimentazione ed ai centri da servire.
• Stabilità del terreno: svolgersi in terreni stabili, cercando quindi di evitare le mezze coste e di mantenersi invece lungo gli spartiacque, in modo da ridurre anche gli attraversamenti del reticolo idrografico.
• Limitazione delle pressioni: tendere a limitare le pressioni evitando profonde vallate, per ridurre gli spessori e quindi i costi delle condotte, contenendo allo stesso tempo eventuali perdite e garantendo comunque la pressione minima di 5 m.
• Accessibilità: mantenersi in prossimità o, meglio ancora, a fianco delle strade per facilitare l’accesso al cantiere durante la costruzione e, in fase di esercizio, l’ispezione della linea.
• Protezione dalla corrosione: se si impiegano condotte metalliche, evitare la prossimità di ferrovie a trazione elettrica, dove le correnti vaganti nel terreno potrebbero accelerare la corrosione dei tubi.