POZZETTO-CADITOIA CON RIMOZIONE DEL SEDIMENTO ED IMMISSIONE NEL PRIMO SUOLO DELL’ACQUA DI PIOGGA

Secondo il Piano di Tutela delle Acque (PTA) della Regione Veneto le strade pubbliche e private sono escluse da vincoli di trattamento e di autorizzazione in relazione alla gestione delle acque meteoriche di dilavamento. In tal senso sono escluse anche aree a parcheggio o piazzali purchè non eccedenti determinate dimensioni areali.

Con queste tipologie di superficie le acque meteoriche di dilavamento possono essere recapitate  negli strati superficiali di suolo in assenza di adeguati recettori. Il recapito sugli strati superficiali di suolo è possibile purchè preceduto da idoneo trattamento in continuo di sedimentazione e se del caso di disoleatura (le condizioni che determinano la necessità di attivare procedure di disoleatura è la possibile presenza di sostanze di natura oleosa, a caratteristica non fortuita, che si possono depositare sulle superfici interessate dal drenaggio).

Va ricordato che le Norme Tecniche di Attuazione del PTA [art.16, c.1, l.d)] vietano la dispersione di acque meteoriche, anche nel primo suolo, all’interno delle zone di rispetto e salvaguardia delle acque destinate al consumo umano (es. pozzi di acquedotto o derivazioni acquedottistiche).  

La necessità di ulteriori trattamenti alle acque meteoriche di dilavamento è correlata alla non occasionalità e fortuità dell’eventuale presenza di sostanze pericolose di cui alle tabelle 3/A e 5 della parte III del D.L.vo 152/2006 e s.m.i. Se ad esempio l’acqua meteorica di dilavamento presenta persistente e non fortuito contenuto di ferro dovrebbe essere trattata prima di essere immessa nel corpo idrico recettore.

Alle precise condizioni sopra accennate, se gli strati superficiali di suolo sono caratterizzati da terreni con permeabilità non trascurabile e se la falda è adeguatamente profonda rispetto al piano campagna, può essere valutato il conferimento nel sottosuolo delle acque di pioggia da dilavamento previo trattamento di eliminazione del materiale trasportato in sospensione.

Viene di seguito illustrato un sistema di dispersione realizzabile assemblando semplici manufatti ordinariamente rintracciabili in commercio (caditoia dotata di sifone tipo “Padova”, tubazioni spiralate in PEAD per drenaggio, fogli di geotessuto, ecc…). Il sistema è tarato per occupare in pianta un’area minimale libera da sottoservizi pari a 110 x 90 cm2.

Il manufatto che ora illustriamo invia nel sottosuolo l’acqua di pioggia e permette la decantazione del materiale solido normalmente presente nei flussi originati da superfici stradali, residenziali e/o produttive/commerciali (in questo ultimo caso con attività che non devono essere comunque inquinanti).

Figura 1

In Figura 1 e in Figura 2 viene presentata la sezione longitudinale e trasversale del manufatto proposto.

Figura 2

L’acqua di drenaggio attraverso la caditoia M confluisce entro il pozzetto F dotato di vano/sifone per conseguire la separazione dal materiale sedimentabile. Si crea un sovralzo del pelo libero entro F e a seguire l’acqua viene immessa nel tubo H che collega il sifone del pozzetto-caditoia ad un volume disperdente D realizzato con frantumato di cava di pezzatura 16-32 mm.

Attraverso il foro N, predisposto nella parete che separa il vano F dal sifone, durante l’attività di manutenzione straordinaria del manufatto, potrà essere inserita una sonda con getto d’acqua in pressione ad interessare il cavidotto di dispersione in H, G e C. Quando le fessure che collegano C al corpo disperdente D risulteranno intasate sarà quindi possibile ripristinare lo smaltimento dell’acqua nel sottosuolo sotto e attorno al volume disperdente D. La frequenza degli interventi per l’inserimento dell’idrogetto e l’entità della rimozione del materiale sedimentato dipenderà dalle caratteristiche dell’area di drenaggio, dipenderà cioè dalla capacità dell’area di monte di rilasciare materiale insudiciante ed intasante durante gli eventi di pioggia.

L’ammasso disperdente D è separato dal terreno attraverso una stuoia di geotessuto B (destinata a separare il limite di scavo dal volume di dispersione).

La procedura costruttiva è di seguito articolata:

1) si scava una buca 110×90 cmxcm profonda 150 cm circa;

2) si stende e si costipa sul fondo uno strato di 10 cm di sabbia (vedi A);

3) si stende e si costipa un volume di 60x110x90 cmc di frantumato di frantoio 16-32 mm lavato (vedi D) con contestuale posa di spezzone di tubo corrugato microforato diametro 125 mm e lunghezza 65 cm (vedi C) da far passare successivamente su foro eseguito sul geotessuto di chiusura G;

4) sul geotessuto si esegue foro G e si richiude l’ammasso di frantumato D con sovrapposizione minima dei teli di almeno 20/30 cm;

5) viene fornito e posato uno strato di magrone di ripartizione E con spessore almeno 10 cm sopra il geotessuto e sul sedime del pozzetto-caditoia:

6) viene fornito e posato un pozzetto caditoia tipo “Padova” F;

7) viene fornito e posato un giunto diametro 125 mm al tubo corrugato G e uno spezzone diametro 125 mm di corrugato ammorsato a 45° (con malta) sul sifone del pozzetto/caditoia (vedi punto H);

8) viene fornito e posato del terreno arido di riempimento per chiudere lo scavo attorno alla caditoia (vedi punto I) fino a -20 cm dal piano campagna finito;

9) viene fornita e posata una caditoia a base piana del tipo a nido d’ape (punto M);

10) viene fornito e posato uno strato finale L di misto granulometrico stabilizzato o terra coltiva;

11) viene eseguito un foro N entro il pozzetto caditoia tipo “Padova” affinche’ la punta della lancia dell’idrogetto, durante le attività di manutenzioni, possa “entrare” nei tubi H e C.

Illustriamo ora una delle tante possibili modalità di dimensionamento del sistema di dispersione nel primo suolo dell’acqua di pioggia. Le ipotesi su cui basare la procedura di calcolo sono:

A) si ipotizza che eventuali livelli di falda freatica non creino disturbo ne arrivino a minare l’operatività del sistema di dispersione;

B) il terreno circostante il sistema di dispersione deve risultare permeabile. In genere è necessario che il terreno circostante sia caratterizzato da un coefficiente medio di infiltrazione KS pari ad almeno 10-4-10-3 m/sec e l’eventuale corrispondente frazione limosa sia in ogni caso trascurabile o inferiore al 5%. La conduttività idraulica KS dipende fortemente dalla temperatura (una diminuzione della temperatura da 25 a 5°C comporta un decremento del 40% della stessa conduttività idraulica);

C) la determinazione del valore massimo di superficie da drenare viene eseguita sulla base di curve segnalatrici di possibilità pluviometrica (CSPP) relative ad un tempo di ritorno degli eventi massimi annuali di precipitazione (in genere non inferiore a 50 anni).

Assegnata la CSPP, destinata a precisare la quantità di precipitazione da gestire, uno dei metodi di calcolo utilizzabili, e che qui presentiamo, comporta l’utilizzo ricorsivo della relazione:

V=J*AI*tKS*SC*t (1)

essendo

V il volume immagazzinabile all’interno del sistema pozzetto/caditoia drenante (m3);

J l’intensità di precipitazione (m/s);

AI l’area “efficace” del bacino di monte;

t la durata della precipitazione critica (sec);

KS la conduttività idraulica (m/s);

SC l’effettiva superficie di infiltrazione (la base della campana di infiltrazione) in m2.

Nel nostro caso il volume V è riempito con materiale in grado di garantire una data porosità N; avremo quindi che il volume effettivo VE è pari al volume dei vuoti ovvero N*V.

Per stimare l’effettiva area di infiltrazione si utilizza la relazione

SC = A1*SIN1

essendo

SI l’area di base dell’anello di dispersione,

A1 = 2740,5*KS0,5086

ed

N1 = 0,0168*KS-0,2893 .

Vedi Freni G., Oliveri E., Viviani G. “Infiltration facilities design: comparison between simplified approaches and detailed physically based modelling”, Novatech 2004.

E’ facile predisporre un piccolo modello di calcolo basato sull’uso iterativo della formula (1). Fissati i valori V, KS ed SC la relazione (1) viene applicata iterativamente fino a coprire tutti i tipi di pioggia (compresi ad esempio fra 10 min e 1440 min) arrivando a determinare il valore minimo raggiunto dal parametro AI.

Nello schema raffigurato in Figura 1 e in Figura 2 il volume profondo garantito dal sistema di dispersione nel primo suolo è pari a

0,4*0,6*0,4+0,26*0,1*0,5+1,1*0,9*0,7*0,35 = 0,352 m3 .

Il valore 0,352 è stato ottenuto ipotizzando una porosità caratteristica dell’ammasso D pari a 0,35. Il perimetro dell’ammasso D ammonta a (1,1+0,9)*2=4 m a cui corrisponde una pianta “circolare” caratterizzata da un raggio pari a 0,64 m.

Riprendiamo alcuni valori caratteristici per KS:

KS = 10 m/s (ghiaia grossa granulometria 30-70 mm);

KS = 1 m/s (ghiaia grossa e pulita granulometria 20-30 mm);

KS = 0.1 m/s (ghiaia media e pulita granulometria 10-20 mm);

KS = 0.01 m/s (ghiaia media e sabbia grossa pulita granulometria 5-10 mm);

KS = 0.001 m/s (sabbia media pulita granulometria 1-5 mm);

KS = 0.0001 m/s (sabbia fine pulita granulometria 0.5-1 mm);

KS = 0.00001 m/s (sabbia molto fine e pulita granulometria 0.3-0.5 mm);

KS = 0.000001 m/s (sabbia finissima pulita granulometria 0.1-0.3 mm).

Nel modellino proposto è possibile tener conto degli invasi di superficie, ad esempio attraverso la formula di Onstad (1984):

VOL = 0,112*RR + 0,031*RR2 – 0,012*RR*S

essendo

VOL il volume di storage espresso in cm;

RR l’indice di scabrezza della superficie, espresso in cm;

S il gradiente medio locale della superficie espresso in %.

Utilizziamo ora una CSPP a tre parametri del tipo h=a*t/(b+t)c valevole per un tempo di ritorno di 50 anni, con h espresso in mm, t in ore.

Sia:

a=73,75,

b=0,307,

c=0,894,

col primo suolo caratterizzato da

KS=0,0001 m/s (sabbia fine pulita)

e indice di scabrezza della superficie di afferenza della caditoia caratterizzato dal valore

RR=1,5 cm.

L’utilizzo ricorsivo della (1) porta ai seguenti risultati:

– altezza di storage VOL: 0,23 cm ,

– durata della precipitazione critica: 11 min ,

– area massima servita dalla caditoia drenante: 91,6 m2.

Una valutazione di massima circa la capacità di sedimentazione (quindi di rimozione delle particelle trasportare dalla pioggia nel sistema in parola) può essere eseguita utilizzando la legge di Stokes che permette di stimare la velocità di sedimentazione Vs:

Vs=((ROSROL) x g x DP2) / (18 x MU)

essendo

ROS la densità media della particella,

ROL la densità dell’acqua,

DP il diametro della particella,

g l’accelerazione di gravità e

MU la viscosità cinematica dell’acqua.

Se ci focalizziamo sulla capacità di separazione delle particelle con diametro DP>0,2 mm si ottiene una velocità teorica di sedimentazione pari a Vs=1,1 cm/sec. Nel sistema qui proposto, all’interno della zona di sedimentazione, l’altezza massima dell’acqua al momento dello sfioro verso il comparto di infiltrazione può essere fissata in circa 30 cm; il tempo di sedimentazione è quindi stimabile in circa 27 sec. La superficie del comparto di sedimentazione vale 0,16 m2 e per tale superficie la portata massima accettabile in entrata è pari a 0,011*0,16 ovvero 1,8 l/s.

Nell’esempio fatto, per una area servita di circa 90 m2 e con coefficiente di deflusso unitario la portata media che defluisce alla caditoia è di circa 0,9 l/s (inferiore a 1,8).

Figura 3

Il tubo di drenaggio C (vedi Figura 1 e Figura 2) è bene abbia un tappo terminale e sia rigido per agevolare la stabilità dello stesso durante la posa e costipazione del frantumato D. Circa larghezza massima delle fessura di filtrazione è consigliabile non eccedere i 0,5-1 mm.