Pozzi superficiali d’infiltrazione come progettarli: Per la progettazione dei pozzi di infiltrazione e’ stata sviluppata e pubblicata sul portale GeoApp di GeoStru l’applicazione “Pozzi disperdenti”.
Il modello di calcolo applicato considera, per la stima della portata di infiltrazione, la soluzione proposta da F. Sieker. L’idrogramma di piena può essere definito manualmente oppure calcolato in automatico dal programma (metodo Becciu et al., 2013).
La tecnica dei pozzi superficiali d’infiltrazione (o assorbenti), è adatta al caso di suoli poco permeabili e può essere adoperata per interventi a piccola scala (acque provenienti da tetti isolati) ovvero a media-grande scala (emissari di fognature pluviali).
Da un punto di vista costruttivo, i pozzi d’infiltrazione sono costituiti da un condotto, senza fondo, che penetra in verticale, sotto la superficie del suolo, in modo da interessare strati particolarmente assorbenti (Fig. 1).
Fig. 1- Schematizzazione pozzo superficiale d’infiltrazione
Da un punto di vista idraulico, i pozzi di infiltrazione sono dei bacini artificiali cilindrici, realizzati allo scopo di smaltire le portate di piena, entro limiti prefissati, dipendenti dalla conducibilità idraulica del terreno.
Per operare lo smaltimento e la laminazione delle portate, il pozzo d’infiltrazione deve avere una capacità atta a determinare un processo d’invaso temporaneo dell’onda di piena in arrivo ed il suo smaltimento, graduale, nel tempo.
Tale processo, di accumulo e laminazione temporale, è descritto, matematicamente, dalla seguente equazione di continuità:
Qp(t)-Qf(t)=dW(t)/dt
Il progetto del pozzo di infiltrazione consiste, essenzialmente, nella determinazione della capacità minima che esso deve avere.
Questa capacità equivale al volume massimo invasato, che si verifica, come risulta dall’equazione di continuità, quando la portata in smaltimento diventa uguale a quella in entrata.
Riportando in un grafico la portata di piena entrante e quella uscente, in infiltrazione, dal pozzo, il massimo volume d’invaso W0 è dato dall’area compresa tra le due curve, fino al raggiungimento della portata uscente massima Qf (Fig. 2).
Fig. 2- Rappresentazione schematica del processo di laminazione
I fattori che influiscono sull’effetto di laminazione operato dalle opere d’invaso sono il volume massimo, in esso contenibile, la sua geometria e la conducibilità idraulica legata alle caratteristiche del terreno.
Il processo di laminazione, nel tempo t è descritto, matematicamente, dal seguente sistema di equazioni:
1. Equazione di continuità:
Qp(t)-Qf(t)=dW(t)/dt
2. Legge di Darcy:
Qf(t)=0.5·k·J·Af·t
3. Curva d’invaso:
W(t)=W[h(t)]
Una soluzione classica, per pozzi d’infiltrazione a simmetria assiale, inseriti in un suolo omogeneo, è quella indicata dalla equazione proposta da F. Sieker (Fig. 3):
Qf(t)=3600·0.5·k·((L+hw)/(L+0.5·hw))·Af [m3/h]
Dove :
Qf è la portata complessivamente infiltrata [m3/h];
k/2 è la permeabilità media del terreno insaturo [m/s];
J è la cadente piezometrica [m/m];
L è la distanza tra la base del pozzo e la superficie di falda [m];
Af è la superficie drenante orizzontale efficace del pozzo, diversa dall’area effettiva della sezione
del pozzo Ap, di raggio r [m], calcolabile come una corona circolare di larghezza hw/2 dalla quale è escluso l’occludibile fondo [m2];
hw è il livello idrico nel pozzo [m].
Fig. 3- Schema di pozzo d’infiltrazione secondo F.Sieker
Il termine W, è espresso, anche, dalla relazione:
W(t)=Δhw/Ap
dove:
Ap=π/4·D2
CALCOLO DELL’IDROGRAMMA DI PIENA
Per il calcolo dell’idrogramma di piena si può fare riferimento al modello proposto da Becciu et al., 2013, fissato un passo temporale Δt, il termine Qp in funzione di t può essere espresso come segue:
Qp(t)=Qc·(t/tc)·exp(1-t/tc) [m3/h] ramo ascendente (valido fino a t=tc)
Qp(t)=Qc·exp(-(t/tc-1)) [m3/h] ramo discendente (valido per t>tc)
dove :
Qc= As·φ·a·tc(n-1)
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