Progettazione di Serbatoi Idrici e Spechi per Fognature: Dimensionamento e Degrado

Funzione e Dimensionamento dei Serbatoi Idrici

Funzione dei Serbatoi

Il compito principale dei serbatoi è quello di accumulare i volumi d'acqua necessari per:

• Assicurare l'alimentazione della rete anche in caso di guasti sull'adduttrice esterna;
• Assicurare il rifornimento idrico necessario per periodi di emergenza conseguenti ad incendi;
• Accumulare volumi d'acqua necessari a compensare, nel tempo, le fluttuazioni dei consumi rispetto alla costanza della portata dell'acquedotto.

Criteri di Dimensionamento e Modalità Costruttive

La formula generale per il calcolo del volume totale (finale) del serbatoio dimensionato è:

V_tot = C_c + max[C_r, C_i]

In cui:

• C_c (Capacità di compenso): è pari a C_c = a · Q₂₄ / 86,4;
• C_r (Capacità di riserva): è pari a C_r = Q_m,g / 86,4;
• C_i (Capacità antincendio): è pari a C_i = Q_antincendio · h / 3,6;

Il calcolo del volume di compenso e antincendio varia in funzione dell’ordine di grandezza della popolazione in esame. In funzione di questo dato, varia anche la portata media giornaliera e, di conseguenza, il calcolo di queste due componenti fondamentali.

Tipologie di Serbatoi

• Compenso o regolazione: consiste nel trasformare la portata costante dell’acquedotto in quella variabile richiesta dalla rete;
• Riserva (antincendio e accumulo): serve per alimentare la rete in caso di rottura, mantenendo un volume d’acqua invasato costante per far fronte a tali emergenze;
• Sconnessione: garantisce la disconnessione idraulica tra la condotta esterna e la rete di distribuzione interna, impedendo la propagazione nell’acquedotto esterno delle oscillazioni di portata e di livello piezometrico che si verificano nella rete.

Spechi per Fognature

Gli spechi sono canali a superficie libera sotterranei. Tra i vari tipi di spechi troviamo:

• Spechi di calcestruzzo;
• Spechi ovoidali (detti anche a "vecchio inglese");
• Spechi policentrici;
• Spechi rettangolari.

Questi vengono determinati in base alla portata di progetto nelle condizioni limite di funzionamento corretto della fogna, ossia:

• Corrente a pelo libero in condotta;
• Rispetto del franco di sicurezza, per evitare il completo riempimento e il passaggio a corrente in pressione.

Il calcolo ha pertanto lo scopo di dimensionare la condotta e verificare il funzionamento idraulico. In particolare, un corretto dimensionamento è fondamentale per evitare il dissesto delle strutture.

Fenomeni di Degrado degli Spechi per Fognature

Uno dei principali fattori di degrado di una fognatura è l’abrasione, dovuta al continuo strofinio e agli urti sul fondo e sulle pareti del materiale solido trascinato dalla corrente. L’attitudine abrasiva può aumentare con la dimensione, il peso, la durezza, la velocità, la turbolenza e la concentrazione degli elementi lapidei trasportati.

L’abrasione tende a diminuire al crescere della velocità da 2,5 a 4 m/s, per poi aumentare nuovamente. Oltre all’abrasione, altri effetti meccanici della corrente contribuiscono al degrado delle fognature. Un esempio è l’azione erosiva sul terreno da parte dell’acqua che fuoriesce dalle fogne a causa di lesioni o perdite dai giunti.

Vi possono essere anche sostanze chimiche o biochimiche disciolte in acqua che favoriscono il degrado della fognatura, come acidi o solventi organici.