Tombamento di 1.200 mm sottodimensionato e vasca di laminazione: verifica idrologica e idraulica
Il tratto terminale di un impluvio di 42 ha attraversa un abitato e scarica in un canale consortile attraverso un tombamento stradale in cls a sezione circolare di 1.200 mm, lungo 60 m, con pendenza 0,5% e scabrezza n = 0,013 (Manning). Il bacino è urbanizzato per il 35% e per il resto seminativo; la curva di possibilità pluviometrica del sito, per Tr = 200 anni, è h(t) = 52·t^0,35 con h in mm e t in ore. Il tempo di corrivazione stimato è di 25 minuti e il coefficiente di deflusso medio per l'evento è 0,65. Negli ultimi anni si sono allagati due volte il piano interrato di un edificio posto subito a monte del tombamento. L'amministrazione chiede se il tombamento sia adeguato e, in caso negativo, quale intervento sia preferibile tra l'ampliamento della sezione e una vasca di laminazione a monte, con scarico limitato a 2,5 m³/s, disponibile su un'area di 3.000 m².
1. Calcolare la portata di progetto Tr = 200 anni con il metodo razionale e verificare la capacità del tombamento.
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Intensità critica per tc = 25 min = 0,4167 h: i = 52·t^(−0,65) = 52 × 0,4167^(−0,65). 0,4167^(−0,65) = exp(−0,65 × ln 0,4167) = exp(−0,65 × (−0,875)) = exp(0,569) ≈ 1,77 → i ≈ 91,8 mm/h.
Portata: Q = C·i·A/360 = 0,65 × 91,8 × 42/360 ≈ 6,96 m³/s (i in mm/h, A in ha).
Capacità del tombamento a pelo libero, sezione piena: A = π·1,2²/4 = 1,131 m²; R = D/4 = 0,30 m; S = 0,005. V = (1/n)·R^(2/3)·S^(1/2) = (1/0,013) × 0,30^(0,667) × 0,0707 = 76,9 × 0,448 × 0,0707 ≈ 2,44 m/s. Q = V·A ≈ 2,44 × 1,131 ≈ 2,76 m³/s.
La capacità è pari a circa il 40% della portata duecentennale: il tombamento è gravemente insufficiente e questo spiega gli allagamenti. Va aggiunto che la massima capacità di una sezione circolare si raggiunge a riempimento ≈ 94% del diametro, quindi il valore utilizzabile è ancora leggermente inferiore; in condizioni di rigurgito, con il canale di valle in piena, la capacità si riduce ulteriormente e il funzionamento passa in pressione con rischio di carico sul rilevato stradale.
Il coefficiente di deflusso 0,65 va giustificato (35% urbanizzato) e, per un evento estremo, potrebbe essere superiore; il metodo razionale non tiene conto del volume di invaso diffuso, quindi la portata va considerata come stima di progetto da verificare con un idrogramma.
2. Dimensionare la vasca di laminazione con scarico limitato a 2,5 m³/s e verificarne la compatibilità con l'area disponibile.
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Con lo scarico limitato a 2,5 m³/s, il tombamento (2,76 m³/s) torna sufficiente: la vasca è quindi la soluzione che risolve il problema senza demolire la sede stradale, a condizione che il volume di invaso sia realmente disponibile.
Stima del volume con idrogramma triangolare semplificato, picco 6,96 m³/s e tempo di base assunto pari a 2·tc = 50 min = 3.000 s: V ≈ ½ × (Qpicco − Qscarico) × tb = ½ × (6,96 − 2,50) × 3.000 ≈ 6.690 m³.
Su 3.000 m² di area: altezza utile h = 6.690/3.000 ≈ 2,23 m, cui aggiungere almeno 0,50 m di franco → 2,73 m di battente massimo. Il vincolo di area è rispettato, ma con margini ridotti: vanno verificate la quota dello sfioratore di emergenza, la compatibilità con la falda superficiale e la stabilità dei rilevati della vasca.
Attenzione al punto più delicato: la durata critica di una vasca è in genere maggiore di tc. Con piogge di durata 1,5–3 volte tc il picco in ingresso si riduce, ma il volume idrico sopra la soglia di 2,5 m³/s cresce: il volume reale può essere superiore del 20–40% rispetto alla stima. Occorre quindi un vero calcolo di invaso con idrogramma (curve di possibilità pluviometrica + IUH o metodo SCS) e una verifica al variare della durata.
Interventi complementari: griglia a monte del tombamento con pozzetto di raccolta per i sedimenti (senza manutenzione un tombamento da 1,2 m si ostruisce in pochi anni), protezione dell'edificio con soglie e barriere sulle aperture, e controllo del canale consortile di valle.
3. Quale intervento sceglieresti tra ampliamento del tombamento e vasca, e con quali condizioni?
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La soluzione preferibile è la vasca, ma con un pacchetto di misure, non come opera isolata.
Argomenti a favore della vasca: l'ampliamento del tombamento richiederebbe una sezione di circa 3–4 volte quella attuale (per smaltire 6,96 m³/s servirebbe un diametro dell'ordine di 2,0–2,2 m a pari pendenza, con scavo a cielo aperto in sede stradale, interferenze con sottoservizi e cantierizzazione nell'abitato); la vasca mantiene l'infrastruttura esistente, è compatibile con lo spazio disponibile e consente di controllare la portata in modo misurabile.
Condizioni da imporre: verifica del volume con durata critica e non solo con tc; scarico di fondo con paratoia e limitatore di portata, per evitare che la vasca si svuoti con portate superiori a quelle del tombamento; sfioratore di emergenza dimensionato per un evento superiore, perché una vasca troppo piccola con scarico regolato può peggiorare la situazione a valle se passa in emergenza senza controllo; accessibilità per la manutenzione (rampa carrabile, recinzione, scala); piano di gestione con svuotamento e rimozione sedimenti dopo ogni evento.
Va inoltre chiarito il quadro autorizzativo e idraulico: lo scarico nel canale consortile richiede il consenso del gestore, e il rigurgito del canale di valle (condizione più sfavorevole) va verificato perché può annullare il beneficio della laminazione. Infine, la vasca non protegge dall'allagamento per insufficienza della rete urbana interna: l'edificio va protetto localmente.