Il sistema idrico urbano e di drenaggio: componenti e obiettivi

Il sistema idrico urbano

Bacino urbano Intercezione Accumulo Superficie impermeabile Vasche settiche Afflussi-deflussi I Acquedotto Serbatoi Fognatura Fognatura mista Accumulo Vasche volano Scaricatori Sedimentazione Potabilizzatore Infiltrazione Evapotraspirazione Acqua di falda Trattamento Smaltimento Exfiltrazione Ricettore Sfiori Trattamento Acquiferi

Il sistema di drenaggio urbano

1. Bacino urbano
   • vari sottobacini
2. Sistema di drenaggio e trattamento
   • fognatura
   • impianto di trattamento
3. Corpo idrico ricettore
   • rami del corso d'acqua ricettore

Obiettivi dei sistemi di drenaggio urbano

1. Garantire la sicurezza igienica nei centri abitati: proteggere la salute dell'uomo dai rischi che egli stesso produce
2. Minimizzare gli allagamenti nelle aree ubane dovuti a inadeguati sistemi di drenaggio: proteggere l'uomo dalla natura
3. Minimizzare gli scarichi nei corpi ricettori: proteggere la natura dall'uomo

Obiettivi conflittuali e principi di gestione

1. Assicurare che la popolazione non entri in contatto con gli inquinanti prodotti
2. Ridurre i rischi di piene pericolose
3. Trattare gli inquinanti potenzialmente pericolosi

Problemi tra loro conflittuali !!! - Un problema può essere risolto a scapito di altri - Soluzioni provenienti da analisi costi-benefici allo scopo di individuare le misure di miglior compromesso - Principio generale di gestione: la protezione assoluta è impossibile quindi soluzioni in cui: - i costi bilanciano i rischi (obiettivo politico) - i rischi sono egualmente distribuiti (obiettivo ingegneristico)

Obiettivi in prospettiva storica

Obiettivi tradizionali (1850 - 1970): allontanare rapidamente e trattare le acque di rifiuto e le acque di pioggia dai centri urbani senza considerare se sono o meno inquinate (soluzione del problema igienico ma rischi di allagamento) Soluzioni tradizionali: soluzioni "end-of-pipe", tubazioni di grandi, vasche volano, impianti di trattamento. Conseguenze: costi elevati, problemi rimandati a valle. Obiettivi futuri (1985 - ... ): - ridurre e trattare i volumi di acque reflue e di pioggia - quando possibile utilizzare le acque non inquinate, altrimenti consentirne l'infiltrazione nel suolo o drenare le acque il più lentamente possibile (funzionamento vicino al "naturale") Soluzioni moderne: controllo delle sorgenti di inquinamento + soluzioni "end-of-pipe", infiltrazione delle acque di pioggia, utilizzo delle acque di pioggia, riuso delle acque reflue.

Sistemi di smaltimento delle acque reflue

Schema tipico di una fognatura

Fogna Collettore Emissario Ricettore -Sistemi di smaltimento delle acque reflue - Vari tipi di classificazione

Classificazione in funzione delle acque convogliate

• a sistema separato: con due reti separate, una per le acque piovane (rete bianca) e una per le acque reflue (rete nera).
• a sistema misto: con un'unica rete che raccoglie le acque bianche e nere.
• a sistema intermedio separato-misto: in cui la rete bianca è connessa alla rete nera per avviare a quest'ultima le prime acque di pioggia fortemente inquinate

Schema tipo di rete separata e mista

....... .......... .... .............. Rete separata ............. Rete nera Emissario Ricettore Rete mista Impianto di trattamento Emissario Scaricatore Ricettore Rete pluviale

Sistemi di smaltimento delle acque reflue

Altra classificazione in base al tipo di funzionamento

• a cadente naturale (a gravità): a differenza delle reti di acquedotto, nella maggior parte dei casi le reti di fognatura funzionano a gravità (sostituiscono gli originari impluvi, precedenti all'urbanizzazione del territorio). Funzionamento realizzabile dove i dislivelli consentono la regolare immissione delle acque nel corpo idrico ricettore finale.
• a scolo intermittente: quando lo scarico avviene a scolo naturale in certi periodi, mentre in altri intervalli di tempo è impedito dal livello idrico del corpo idrico ricettore.
• per sollevamento: quando non è possibile effettuare lo scarico nel corpo idrico ricettore in maniera naturale.

Vantaggi e svantaggi del sistema separato

Vantaggi

• adeguato smaltimento dei reflui: dovuto alla scarsa variabilità delle portate nere e quindi a un più semplice dimensionamento (per garantire velocità sufficienti).
• depurazione facilitata: minore variabilità delle portate, minori volumi trattati e sollevamento delle sole acque nere dopo lo scarico delle acque bianche nel corpo ricettore.
• costruzione in 2 tempi: prima la rete nera e poi la rete bianca.
• per sollevamento: quando non è possibile effettuare lo scarico nel corpo idrico ricettore in maniera naturale.

Svantaggi

• maggiori costi di impianto: doppia rete
• maggiori costi di manutenzione: maggiori rischi di ostruzione della rete nera (piccoli diametri) e maggiori costi di pulizia.
• maggiori rischi igienici: perdita di acque nere non diluite.

Vantaggi e svantaggi del sistema misto

Vantaggi

• minori costi di impianto: unica rete. La portata nera è in genere 2-3% della portata max di pioggia. La portata di progetto è quindi simile a quella della sola rete bianca
• maggiore facilità di posa in opera: unica tubazione che può inserirsi più facilmente in spazi stretti.
• maggiore facilità di manutenzione: facilmente ispezionabile almeno per i collettori maggiori.

Svantaggi

• maggiori costi di impermeabilizzazione: anche per i collettori di grandi sezioni.
• peggiore funzionamento in condizioni di magra: in presenza di piccole pendenze si ha maggiore difficoltà ad assicurare le velocità minime in grado di evitare la sedimentazione e la successiva putrefazione dei solidi presenti nelle acque nere.

Tipologie di reti fognarie

1. A rete perpendicolare. collettori disposti normalmente all'asse del ricettore con percorso dell'acqua più breve. Divisione in più sottobacini idraulicamente indipendenti. 1 Ricettore Sottobacino Collettore
2. Ad allontanamento laterale. collettori principali disposti parallelamente al ricettore affluendo ad esso con emissari fuori dal centro urbano. Collettore Emissario Ricettore ario ni E Sottobacino Collettore

Tipologie di reti fognarie

1. Ad allontanamento laterale con scaricatori di piena. Si aggiungono allo schema precedente gli scaricatori di piena che entrano in funzione oltre certi limiti di portata. 7-0 1 Emissario Collettore Ricettore Scaricatori
2. A ventaglio. I collettori principali confluiscono in un nodo unico dell'emissario. Collettore emissario Ricettore

Tipologie di reti fognarie

1. Longitudinale. Collettori pressappoco paralleli fra loro (e paralleli al ricettore) e confluiscono nel ricettore fuori dal perimetro del centro urbano
2. Radiale. Gli emissari sono più di uno ma tutti con andamento generale diretto dal centro verso la periferia. Più di uno anche i ricettori. Tipico dei centri urbani sui picchi di colline o montagne Collettore alto Collettore medio Collettore basso Ricettore Ricettore Emissario Ricettore