IA INGEGNERIA AMBIENTALE - Harpo spa

ISSN: 0394 - 5871
ANNO XXXVIII N. 3 MARZO 2009 POSTE ITALIANE S.P.A. – Sped.ne abbon. postale – D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1, DCB Milano
IA INGEGNERIA
AMBIENTALE

IA
in copertina
COPERTURE A VERDE E AMBIENTE URBANO SOSTENIBILE
L.G. Lanza
In copertina:
COPERTURA A VERDE PENSILE
DELLA SEDE DEL COMUNE DI
GENOVA, PALAZZO ALBINI (1963)
Il Municipio della città di Genova ha
sede sin dal 1848 nel prestigioso palazzo
Doria-Tursi (1565), l’edificio più
maestoso della via Garibaldi, già in
origine concepito con due ampi giardini
pensili posti sui corpi laterali. Tra il
1950 ed il 1963, al fine di ampliare gli
spazi del Municipio, l’architetto
Franco Albini ha progettato il nuovo
palazzo degli uffici comunali, realizzato
alle spalle di palazzo Tursi fino a
raggiungere la spianata di Castelletto,
le cui coperture gradonate racchiudono
giardini pensili di particolare efficacia
architettonica e paesaggistica.
Il Prof. Luca G. Lanza è docente di
Costruzioni Idrauliche e Idrologia presso
la Facoltà di Ingegneria dell’Università
degli Studi di Genova. È autore o co-autore
di circa 230 pubblicazioni tra articoli su
libri, riviste internazionali, nazionali e
comunicazioni a convegni. I relativi temi
di ricerca coprono diversi settori delle
costruzioni idrauliche, tra cui l’idrologia
di bacino, la previsione e mitigazione dei
fenomeni idrologici estremi, l’idrologia
urbana e la gestione e controllo delle
acque meteoriche, il monitoraggio ambientale
e la gestione delle risorse idriche.
Una moderna ed attenta politica di gestione
delle acque meteoriche in ambiente urbano
non può prescindere dalla ricerca di soluzioni
“sostenibili” che consentano di ripristinare,
per quanto possibile, il naturale sistema
di drenaggio nelle aree urbanizzate. Ciò si
ottiene, in particolare, individuando sistemi
“locali” che controllino la generazione dei
deflussi superficiali prima del loro ingresso
nel reticolo di drenaggio naturale (corsi
d’acqua) ed artificiale (fognature) e prevedendo
interventi “globali” (a scala di sottobacino
e a scala regionale) per ottenere, a
lungo termine, il ripristino della originale
capacità d’infiltrazione dei suoli.
La diffusione delle superfici impermeabili in
ambiente urbano, la fruizione esasperata di
ogni spazio libero del territorio, le esigenze
di percorribilità, sicurezza e manutenzione
delle infrastrutture di trasporto, infatti, sono
tutti elementi che riducono il naturale processo
idrologico dell’infiltrazione dell’acqua
nel suolo, fino ad inibirlo in alcuni casi,
determinando una rapida trasformazione
delle acque di precipitazione meteorica in
deflussi superficiali, il cui smaltimento viene
posto totalmente a carico delle infrastrutture
idrauliche per il drenaggio urbano. L’incremento
delle superfici impermeabili si traduce
pertanto in un aumento delle portate al
colmo di piena e dei volumi defluiti in rete,
in conseguenza del quale, oltre ai ben noti
problemi di fallanza delle reti di drenaggio
urbano e di allagamento nelle aree urbanizzate,
si osservano problemi di erosione e di
inquinamento dei corpi idrici ricettori dovuti
al dilavamento operato dalle acque di origine
meteorica, nonché una riduzione nell’efficienza
degli impianti di depurazione
delle acque reflue urbane (e/o un aumento
dei relativi costi di gestione) nel caso di reti
di drenaggio di tipo unitario.
L’infiltrazione rappresenta soltanto l’elemento
preponderante – tra i diversi processi
* Prof. Luca G. Lanza; Università degli Studi di
Genova, Dipartimento di Ingegneria delle
Costruzioni, dell’Ambiente e del Territorio
(DICAT) – Via Montallegro, 1 – 16145,
Genova – Tel. 010.3532301/2123, Fax
010.3532481, e-mail: luca.lanza@unige.it.
che contribuiscono alle dinamiche del ciclo
idrologico naturale – ad essere inibito totalmente
o parzialmente nelle condizioni
ambientali tipiche degli insediamenti antropici.
Altri processi importanti che risultano
limitati in tali condizioni sono ovviamente
costituiti dall’intercettazione, evaporazione,
evapo-traspirazione, ed alimentazione del
deflusso sub-superficiale e profondo. Operare
con attenta consapevolezza tecnica e
scientifica in un’ottica di sviluppo ambientalmente
sostenibile nel settore della gestione
e del controllo delle acque meteoriche
nelle aree urbanizzate significa senz’altro
incentivare, pianificare, e realizzare soluzioni
ingegneristiche che abbiano l’obiettivo di
ripristinare i processi del ciclo idrologico
naturale nell’ambiente urbano (“hydrologic
restoration”).
In generale, gli interventi strutturali e non
strutturali indirizzati ad un parziale ripristino
della condizione di drenaggio “naturale”,
citati nella letteratura inglese con l’acronimo
SUDS (Sustainable Urban Drainage Systems)
e nella letteratura americana, con sottili differenze,
“Low Impact Development” (LID),
richiedono grandi aree disponibili per la realizzazione
di strutture di infiltrazione ed
immagazzinamento (trincee di infiltrazione,
pozzi drenanti, vasche volano, elementi di
disconnessione), oppure prevedono l’utilizzo
di pavimentazioni permeabili, strisce filtro
inerbite, cunette inerbite, tetti verdi, ecc. Tra
queste tuttavia la tecnica del verde pensile,
sfruttando gli ampi spazi disponibili sulle
coperture a tetto (altrimenti inutilizzate), può
essere applicata anche in ambienti urbani densamente
edificati, ed è di particolare interesse
ambientale per l’insieme dei benefici (non
limitatamente idraulici ma termodinamici,
acustici, ecc.) che comporta alla scala del singolo
edificio e del comprensorio urbano circostante.
Il verde pensile (detto anche in alcune sue
versioni tetto verde, oppure copertura continua
a verde, copertura a verde, o copertura
vegetata) può essere definito come un
sistema tecnologico utilizzato quale soluzione
costruttiva per la copertura anche
parziale di un generico manufatto edilizio
con lo scopo di garantire le condizioni di
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in copertina
vita nel tempo di uno strato di vegetazione
programmato (Lanza et al., 2009). Tale
sistema tecnologico, installato su coperture
continue di forma e inclinazione variabili, è
generalmente costituito dalla sovrapposizione
di diverse stratificazioni, costituite da
precisi elementi tecnici. Nella terminologia
anglosassone la definizione corrisponde,
talvolta anche solo parzialmente, ai cosiddetti
“green roofs” (tetti verdi), “living
roofs” (tetti vivi), “vegetated roofs” (tetti
vegetati) oppure “eco-roofs” (tetti ecologici).
Il tetto verde si differenzia invece
sostanzialmente dal cosiddetto giardino
pensile (indicato come “roof garden” nella
terminologia anglosassone), normalmente
realizzato mediante la disposizione di vasi
o contenitori indipendenti per la vegetazione
(a fini principalmente ornamentali)
posati su di una copertura tradizionale, una
terrazza, o direttamente su di un suolo di
riporto racchiuso entro strutture di contenimento
verticali (muri di contenimento).
Il verde pensile, ed in generale la diffusione
di aree verdi in area urbana, si inserisce a
pieno titolo tra gli strumenti di mitigazione e
compensazione ambientale. In particolare,
permette di contenere l’aumento delle temperature,
attraverso l’evapotraspirazione e
l’assorbimento della radiazione solare incidente,
di abbattere considerevolmente il
ricircolo delle polveri inquinanti mediante la
capacità di assorbimento e trattenuta delle
stesse, di ridurre e controllare gli afflussi ai
sistemi di drenaggio mediante la ritenzione e
la detenzione delle acque meteoriche, di
mitigare l’inquinamento acustico con la
riduzione della riflessione del suono all’esterno
e della diffusione all’interno, ed infine
di preservare la biodiversità grazie alla
creazione di nuovi ambienti di vita per animali
e piante.
Oltre al suo intrinseco valore ecologico, il
verde pensile presenta numerosi vantaggi
rispetto alle coperture tradizionali, dal punto
di vista sia economico sia costruttivo. Il
verde pensile incrementa la vita tecnica
media degli strati di impermeabilizzazione e
di coibentazione proteggendoli da azioni
meccaniche e limitando gli sbalzi termici,
possiede capacità termoisolanti che consentono
di ridurre i consumi ed i costi sugli
impianti di riscaldamento e condizionamento,
amplia in modo consistente le possibilità
di progettazione e crea superfici fruibili che
aumentano il valore dell’immobile.
Il diffondersi anche in Italia di installazioni a
verde pensile, grazie soprattutto alle iniziative
di normazione (Codice di Pratica UNI
11235 “Istruzioni per la progettazione e la
manutenzione di coperture a verde”) ed
incentivazione che si moltiplicano alla scala
delle amministrazioni locali, è un segnale
positivo della tendenza sempre più marcata
ad utilizzare soluzioni tecniche non tradizionali
per la gestione delle acque meteoriche in
ambiente urbano basate sul concetto di drenaggio
urbano sostenibile. In particolare, le
tecniche di controllo della formazione dei
deflussi superficiali si stanno sostituendo
alle soluzioni di semplice raccolta e convogliamento
delle acque meteoriche dalle
superfici impermeabili. Tali iniziative tecnico-progettuali
vanno nella direzione di un
ripristino delle diverse componenti del ciclo
idrologico naturale anche negli ambienti a
rilevante pressione antropica (grandi città,
insediamenti industriali e commerciali, nodi
infrastrutturali, ecc.).
La moderna pratica del verde pensile si è sviluppata
prevalentemente nei paesi nordici
dove le condizioni climatiche, ed in particolar
modo il regime delle piogge nel corso
dell’anno, sono particolarmente favorevoli
allo sviluppo della vegetazione, tuttavia
l’impiego e l’utilizzo di tale tecnologia seppur
specificatamente adattata al diverso contesto
geo-climatico è potenzialmente trasferibile
a tutti i paesi della regione Mediterranea.
Il trasferimento delle conoscenze ed in
generale delle esperienze sviluppate in altri
contesti climatici ed urbanistici è il primo
passo necessario per caratterizzare le prestazioni
idrauliche quali-quantitative delle
installazioni a verde pensile nella regione
Mediterranea, dove i problemi dell’urbanizzazione
si intrecciano con la varietà delle
manifestazioni climatiche, l’intensità dei
fenomeni naturali e la configurazione orografica
tormentata del territorio.
A questo tema è stata dedicata la prima edizione
del convegno “Il Verde Pensile nel
Clima Mediterraneo” (http://www.dicat.
unige.it/verdepensile), organizzato a Genova
nel Maggio 2007 dal Comune e dall’Università
di Genova, in collaborazione con
l’Associazione Italiana Verde Pensile. La
seconda edizione del convegno è prevista
per l’inizio del mese di Marzo 2009 a
Genova. Le attività congressuali si inquadrano
nell’ambito di un più ampio spettro di
iniziative che comprende una sistematica e
diffusa azione di sensibilizzazione e promo-
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in copertina
SUL PROSSIMO NUMERO
La Redazione si riserva, per motivi editoriali o
per cause successivamente intervenute, di
poter modificare il contenuto editoriale del
prossimo numero nonchè l’ordine degli articoli
rispetto a quelli qui riportati.
Gli articoli annunciati, che non dovessero
essere eventualmente inclusi, troveranno
posto in uno dei prossimi numeri della rivista.
articoli
Determinazione dei valori di concentrazione
per l’analisi di rischio in condizioni stazionarie,
A. Timidei, V. Riganti
Individuazione degli agglomerati ai sensi
della Direttiva 91/271/cee per il trattamento
delle acque reflue urbane: proposta metodologica
ed applicazione al territorio della
regione Veneto, P. Parati, M. Carcereri,
M. Ostoich, A. Penzo
Sistema a biomassa granulare integrato con
ozono per il trattamento esaustivo dei reflui
biorefrattari (Progetto Eu Life Perbiof), C.
Di Iaconi, L. Cavone, A. Mancini, A.
Molinari, R. Ramadori
L’esperienza maturata in Sicilia nel campo
della dissalazione, G. Curto, L. Rizzuti,
E. Napoli
rubriche
zione dell’uso dei tetti verdi e delle installazioni
a verde pensile per una maggiore
sostenibilità dell’ambiente urbano, ed in
particolare per un più attento e “naturale”
sviluppo del territorio.
L’attività di sensibilizzazione non può prescindere
tuttavia dalla conoscenza diretta
degli effetti benefici associati alle sistemazioni
a verde pensile già esistenti o in fase di
realizzazione nel contesto urbano e suburbano.
Anche a tale scopo, il Dipartimento di
Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente
e del Territorio (DICAT) dell’Università di
Genova, in collaborazione con l’Associazione
Italiana Verde Pensile (AIVEP) e con il
Comune di Genova, ha realizzato un
impianto pilota per il monitoraggio dei
benefici ottenibili in termini di quantità e
qualità delle acque, in corrispondenza di una
porzione di tetto verde della Facoltà di Ingegneria
dell’Università di Genova. I primi
risultati quantitativi ottenuti confermano la
possibilità di impiegare i sistemi a verde
pensile quale efficace strumento per la regimazione
delle acque meteoriche in clima
mediterraneo.
L’impianto dimostrativo vuole costituire il
primo elemento di una “rete” di siti di osservazione,
realizzati con il contributo di finanziamenti
pubblici e privati sull’intero comprensorio
urbano della città di Genova. La
rete di osservazione consentirà, nel brevemedio
termine, di disporre di una rigorosa
base dati differenziata per tipologia di sistemazione,
superfici interessate, contesto
urbano di dettaglio in grado di supportare le
politiche di promozione ed eventuale incentivazione
dell’uso del verde pensile, nonché
le possibili ripercussioni di carattere urbanistico
sugli strumenti della pianificazione
urbana e del territorio (PTCP, PUC, Piani di
Bacino, Piano di Tutela delle Acque, ecc.).
La città diventa così laboratorio, dove ricerca,
progetto e realizzazione si integrano per
consentire i necessari elementi di approfondimento
ed interpretazione dei numerosi
benefici ambientali delle coperture a verde
pensile in ambiente urbano.
BIBLIOGRAFIA
Lanza, L.G., Palla, A. e Petulicchio, M.
(2009). Costruire il Verde Pensile: Guida
alla progettazione e realizzazione delle
coperture vegetate. Flaccovio Editore, in
stampa.
ON NEXT ISSUE
Owing to editing purposes or other reasons
happened afterwards, the Editing reserves, to
modify the editing text of the following issue as
the order of the articles here written. Should
the announced articles not to be included,
they will be edited in following issues.
papers
Determination of the concentration values
for the analysis risk in stationary conditions,
A. Timidei, V. Riganti
Identification of urban agglomerations
according to directive 91/271/ec on urban
wastewaters treatment: methodological proposal
and application to the territory of
Veneto region, P. Parati, M. Carcereri,
M. Ostoich, A. Penzo
Aerobic granular biomass based system
integrated with ozonation for efficiently
treating wastewater containing refractory
compounds (Eu Project Life Perbiof), C. Di
Iaconi, L. Cavone, A. Mancini, A. Molinari,
R. Ramadori
The experience in Sicily on desalination
field, G. Curto, L. Rizzuti, E. Napoli
surveys
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regimazione idrica con verde pensile
IL VERDE PENSILE: REGIMAZIONE E DEPURAZIONE DELLE ACQUE
METEORICHE
I. Gnecco, A. Palla, L.G. Lanza *
Sommario – L’installazione di coperture a verde pensile in un
bacino urbano influisce sulla relativa regimazione idrica ripristinando
almeno in parte il ciclo naturale dell’acqua attraverso
i processi di percolazione, infiltrazione, evaporazione dal
suolo ed evapotraspirazione dalla vegetazione. Operando in
tal senso si determina un controllo degli scorrimenti superficiali
con conseguente riduzione delle portate al colmo, dilatazione
dei tempi di concentrazione del bacino ed abbattimento
del carico inquinante trasportato. La riduzione delle portate
al colmo e la dilatazione dei tempi di concentrazione, ottenuti
mediante la detenzione e la ritenzione dei volumi operata
nei substrati costituenti la copertura, sono funzione delle
caratteristiche costruttive della copertura continua a verde
(composizione degli strati, inclinazione del tetto, orientamento
della copertura, ecc.), delle condizioni meteo-climatiche e delle
specie vegetali utilizzate. L’abbattimento del carico inquinante,
ottenuto grazie all’instaurarsi di processi di filtrazione
attraverso il substrato, è funzione delle stesse variabili e della
deposizione atmosferica, le cui caratteristiche di inquinamento
sono a loro volta determinate dalle emissioni gassose civili
ed industriali, dal traffico veicolare e dal trasporto operato
dagli agenti atmosferici. L’installazione di coperture a verde
in ambiente densamente edificato consente di controllare efficacemente
la generazione dei deflussi superficiali, sfruttando
gli ampi spazi disponibili sulle coperture degli edifici (altrimenti
inutilizzate) riducendo significativamente i volumi complessivi
scaricati (40% ÷ 80%) e l’altezza dei picchi
dell’idrogramma (70% ÷ 90%), e rallentandone il conferimento
alla rete di drenaggio urbano. Il potenziale beneficio
delle coperture a verde nel mitigare l’impatto dell’ambiente
urbano sulla qualità delle acque di scorrimento superficiale, e
dunque la pressione ambientale sugli ecosistemi e sui corpi
idrici ricettori in particolare, appare anch’esso elevato sulla
base delle limitate evidenze sperimentali disponibili.
GREEN ROOFS: A STORM WATER CONTROL AND
TREATMENT SOLUTION
Summary – The installation of green roofs in a urban catchment
contributes to the management of storm water by
restoring – at least partially – the components of the natural
water cycle including percolation, infiltration, evaporation
(from the soil surface) and evapo-transpiration (from the
vegetation). This allows controlling the surface runoff component
with a reduction of peak flows, increase of the time of
concentration of the contributing catchment and limitation of
the related pollution loads. The reduction of peak flows and
the increase of the time of concentration, obtained thanks to
water volumes detention and retention operated in the
various stratifications of the green roof, is a function of the
building characteristics (composition of each layer, roof
slope, orientation, etc.), the meteo-climatic conditions and the
vegetation species. The abatement of the pollution loads, due
* Ing. Ilaria Gnecco, ing. Anna Palla, prof. Luca G. Lanza; Università
degli Studi di Genova, Dipartimento di Ingegneria delle
Costruzioni, dell’Ambiente e del Territorio (DICAT) – Via Montallegro,
1 – 16145 Genova – Tel. 010.3532301/2123, Fax
010.3532481, e-mail: ilaria.gnecco@unige.it, anna.palla@dicat.
unige.it, luca.lanza@unige.it.
IA Ingegneria Ambientale vol. XXXVIII n. 3 marzo 2009
to the filtration process through the substrates, is a function
of the same variables and the atmospheric deposition, whose
pollution characteristics are in turn determined by the emissions
of residential and industrial gases, vehicular traffic and
the atmospheric transport according to the weather conditions.
The installation of green roofs in a densely urbanised
environment allows to control the generation of surface
runoff by exploiting the wide spaces available on the roofs of
the buildings (otherwise unexploited) and significantly reducing
the overall discharged volumes (40% to 80%) and the
magnitude of the hydrograph peaks (70% to 90%), as well as
delaying the delivery to the urban drainage network. The
potential benefits of green roofs in mitigating the impact of
the urban environment on the quality of surface runoff
water, and therefore the environmental pressure on the ecosystems
and the receiving water bodies in particular, appear
to be relevant as well, even based on the still limited experimental
evidences available.
Parole chiave: drenaggio urbano sostenibile, acque meteoriche, verde pensile,
acque di prima pioggia.
Keywords: sustainable urban drainage, storm water, green roofs, first flush
flows.
1. INTRODUZIONE
L’analisi dei trasferimenti di energia e di massa alla scala del
bacino urbano consente di individuare un sistema di interventi
“locali” (concentrati e/o distribuiti) e “globali” (non strutturali)
finalizzati al ripristino del naturale ciclo idrologico attraverso
i processi di percolazione, infiltrazione, evaporazione
dalle superfici urbane ed evapotraspirazione dalla vegetazione.
Le soluzioni “naturalistiche” distribuite (pavimentazioni
permeabili, cunette drenanti, aree verdi, verde pensile, bacini
e trincee per l’infiltrazione, ecc.) operano il controllo della
formazione dei deflussi superficiali mediante i processi di
ritenzione (immagazzinamento temporaneo delle acque
meteoriche e dispersione in atmosfera e/o nel suolo) e detenzione
(immagazzinamento temporaneo e lento rilascio nel
reticolo di drenaggio naturale e/o artificiale) ed abbattono il
carico inquinante associato alle acque meteoriche attraverso i
processi di filtrazione su matrici porose ed attraverso l’attività
dei microrganismi presenti nel suolo e nella vegetazione.
In termini di generazione dello scorrimento superficiale, il contributo
del verde pensile rispetto a quello di una copertura tradizionale
impermeabile consiste nella riduzione del volume complessivo
scaricato, nella riduzione dell’altezza di picco dell’idrogramma
di piena, nella dilatazione dei tempi di concentrazione
del bacino e nell’abbattimento del carico inquinante associato
alle acque meteoriche di dilavamento. La riduzione dell’altezza
del picco dell’idrogramma fornisce una misura immediata
dei benefici derivanti dall’introduzione diffusa di coperture
a verde in un bacino urbano. L’abbattimento del picco si traduce
per i sistemi di drenaggio artificiali in un aumento del franco
di sicurezza per le condotte in esercizio e nel caso di reti di
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regimazione idrica con verde pensile
nuova realizzazione nella riduzione delle dimensioni di progetto
con conseguente abbattimento dei costi di realizzazione e di
posa (Carter e Rasmussen, 2006). La capacità di regimazione
idrica di un tetto verde è funzione non solo delle caratteristiche
costruttive (composizione dello strato drenante, inclinazione del
tetto, ecc.) e del tipo di vegetazione, ma anche delle condizioni
geo-climatiche (ietogramma di pioggia, evapotraspirazione
potenziale, contenuto di umidità del suolo, ecc.) e della diffusione
delle coperture a verde pensile sul bacino.
Le installazioni a verde pensile influiscono inoltre significativamente
sul controllo della qualità delle acque meteoriche di
dilavamento delle superfici a tetto nelle aree urbane. L’effetto
di mitigazione è associato da una parte alla riduzione dei
volumi defluiti in rete e dall’altra alla filtrazione delle acque
di scorrimento superficiale.
Il primo di tali aspetti ha un impatto sicuramente favorevole in
quanto opera una limitazione nella produzione del deflusso
superficiale proprio nella fase iniziale degli eventi meteorici, la
quale viene generalmente riconosciuta come vettore del maggior
carico inquinante (concentrazioni più elevate) dovuto al
processo di dilavamento delle cosiddette acque di prima pioggia,
o “first flush” nella letteratura anglosassone (Gnecco e
Lanza, 2008). Il carico inquinante è in tal caso significativamente
ridotto in conseguenza del fatto che non si produce alcun
deflusso idrico allo scarico in corrispondenza delle fasi più rilevanti
– da questo punto di vista – dell’evento meteorico.
Il secondo aspetto si riferisce invece al processo di filtrazione
subito dalle acque meteoriche in eccesso rispetto ai volumi
ritenuti dalla copertura a verde, i quali attraversano i diversi
elementi tecnici che costituiscono la struttura del verde pensile
(strato colturale, filtrante, drenante e di protezione meccanica)
prima di raggiungere i pluviali e successivamente la rete
di drenaggio. In tal caso gli effetti della filtrazione delle acque
meteoriche attraverso la copertura sono variabili nel tempo in
funzione dell’età della copertura stessa, e sono ovviamente
funzione delle tipologie costruttive adottate e dei diversi
materiali utilizzati.
2. LA REGIMAZIONE DELLE ACQUE ME-
TEORICHE
La grandezza generalmente utilizzata per quantificare le prestazioni
idraulico-idrologiche del verde pensile in relazione al
controllo della generazione dei deflussi superficiali è la ritenzione
del volume delle acque meteoriche, calcolata come differenza
percentuale relativa tra il volume di pioggia ed il
volume defluito dalla copertura vegetata. In Figura 1 sono
rappresentate le percentuali di ritenzione calcolate a scala
annuale sulla base di dati sperimentali raccolti su siti dalle
diverse caratteristiche costruttive e geoclimatiche.
Dai dati di letteratura sintetizzati in Figura 1 si evince come un
sistema a verde pensile sia in grado di ridurre significativamente
la generazione di deflussi superficiali, con una percentuale
di ritenzione dei volumi dell’ordine del 40% ÷ 80% del
volume totale della precipitazione. In termini generali la lettura
dei dati, ancorché provenienti da siti sperimentali eterogenei
per collocazione geografica e per sistemi realizzativi impiegati,
conduce a risultati analoghi e tra loro confrontabili.
Al fine di individuare macroclassificazioni efficaci che consentano
di evidenziare alcuni fattori chiave per la caratterizzazione
della risposta di un sistema a verde è necessario tuttavia
suddividere e valutare le esperienze e le relative risultanze
sperimentali con riferimento alle diverse scale spaziali e
temporali di evoluzione dei fenomeni osservati. Alle scale
temporali brevi, tipicamente alla scala d’evento, i fattori che
giocano un ruolo prioritario nella generazione dei deflussi
sono il contenuto di umidità del suolo e l’altezza di pioggia
mentre sulle lunghe durate, scale stagionali o annuali, un
ruolo cruciale è assunto dall’evapotraspirazione e dalle caratteristiche
costruttive del sistema. Nel caso delle lunghe durate
l’evapotraspirazione è sicuramente il processo cruciale per
la riduzione dei deflussi superficiali. La nuova frontiera delle
tecniche per il drenaggio urbano sostenibile prevede la valorizzazione
degli interventi che amplificano il contributo dell’evapotraspirazione
in rapporto a quello dell’infiltrazione.
Fig. 1 – Esperienze di letteratura sulla riduzione dei deflussi a scala annuale
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regimazione idrica con verde pensile
Alla scala stagionale, il consumo per il fabbisogno idrico della
vegetazione è pertanto un processo chiave del bilancio idrologico
di un sistema a verde pensile.
Sulle brevi durate le grandezze che vengono prese in considerazione
per interpretare nel suo complesso il comportamento
di un tetto verde sono la ritenzione del volume complessivo di
acqua meteorica immesso in rete, l’abbattimento dell’altezza
del picco dell’idrogramma ed il ritardo dell’arrivo del picco
stesso alla confluenza nella rete; mentre nel caso di valutazioni
su lunghe durate, l’unica grandezza generalmente analizzata
è la ritenzione del volume complessivo.
In generale, uno dei fattori che maggiormente influenza la
capacità d’immagazzinamento idrico (ritenzione del volume
complessivo) è lo spessore della stratigrafia del tetto ed in particolare
del substrato drenante e si osserva, come illustrato in
Figura 2, che la percentuale di volume ritenuto cresce con
continuità al crescere dello spessore del substrato.
Un altro fattore costruttivo che influenza la capacità di immagazzinamento
è l’inclinazione del tetto; a parità di spessore del
substrato, di intensità di pioggia e nelle stesse condizioni di
umidità del suolo, all’aumentare dell’inclinazione del tetto si ha
una riduzione della capacità di ritenzione (Villareal et al.,
2004), tuttavia per elevate intensità di pioggia, l’influenza della
pendenza della copertura diventa trascurabile (cfr. Figura 3).
L’influenza della vegetazione viene generalmente investigata
alla scala del “plot” (una porzione limitata e a se stante di
copertura) realizzando supporti composti da una porzione
vegetata, una porzione priva di vegetazione ed una in materiale
impermeabile (lamiera, cemento, tegole, ecc). In generale le
due porzioni permeabili ritengono volumi maggiori rispetto al
Fig. 2 – Influenza dello spessore del substrato nella riduzione del volume complessivo alla scala d’evento ed alla scala stagionale
Fig. 3 – Influenza dell’inclinazione della copertura sulla riduzione del volume defluito in differenti condizioni di pioggia e di spessore del
substrato
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regimazione idrica con verde pensile
settore impermeabile di controllo; mentre nel confronto tra
porzioni permeabili, con e senza vegetazione, non si registrano
volumi di ritenzione significativamente diversi tra loro (cfr.
Figura 4). Quando la vegetazione diventa più rigogliosa (con il
passare del tempo dopo la semina od il trapianto) la risposta in
termini di volumi ritenuti su scale temporali lunghe potrebbe
migliorare, in quanto l’evapotraspirazione a parità di condizioni
climatiche cresce con l’indice fogliare (superficie di lembo
fogliare per m 2 ). A scala d’evento, non essendo i volumi evapotraspirati
confrontabili con i volumi di pioggia, non emergono
sostanziali differenze tra il comportamento della soluzione
vegetata e quello della soluzione con la medesima stratigrafia
ma non piantumata (Van Woert et al., 2005).
A scala d’evento, quando il funzionamento del sistema può
essere verosimilmente schematizzato con un modello concettuale
a serbatoio (Palla e Lanza, 2009), il fattore che maggiormente
influenza la risposta del sistema è l’altezza totale di
pioggia. Il serbatoio inizia a svuotarsi quando le condizioni di
umidità del suolo hanno raggiunto la capacità di campo ed
immagazzina acqua fino a che il suolo non ha raggiunto la
condizione di completa saturazione. Eventi di altezza inferiore
alla capacità di campo vengono completamente ritenuti dal
sistema, mentre per eventi di altezza superiore si ha una ritenzione
che descresce al crescere dell’intensità di pioggia (Prowell,
2006). Come illustrato in Figura 5 la capacità di ritenzione
raggiunge il 100% per eventi di bassissima intensità e si
riduce al crescere dell’intensità di pioggia.
Va ricordato, inoltre, che la capacità del verde pensile di
immagazzinare temporaneamente volumi di acqua meteorica
è funzione anche del contenuto di umidità del suolo a sua
Fig. 4 – Influenza della vegetazione nella riduzione del volume defluito
Fig. 5 – Influenza dell’altezza di pioggia sulla riduzione del volume defluito
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regimazione idrica con verde pensile
volta funzione del tempo di interarrivo (o tempo secco) tra
due eventi meteorici successivi; se tali intervalli sono abbastanza
lunghi, il contenuto di umidità del suolo può raggiungere
per mezzo dell’evapotraspirazione e del consumo idrico
operato dagli apparati radicali le condizioni di umidità residua.
Per contenuti di umidità del suolo inferiori alla capacità
di campo non si ha scorrimento superficiale, mentre il massimo
contenuto d’acqua che può essere teoricamente immagazzinato
in un suolo è calcolabile come la differenza tra il volume
occupato dall’acqua quando il suolo si trova a completa
saturazione ed il volume occupato dall’acqua quando il suolo
si trova nelle condizioni del punto di essiccamento. In campo
il massimo volume immagazzinato è rappresentato dalla differenza
dei volumi occupati dall’acqua nelle condizioni di
completa saturazione e di umidità residua. Per alti valori del
contenuto di umidità del suolo oltre l’umidità residua, la capacità
di immagazzinamento del sistema si riduce notevolmente
(Moran et al., 2005).
La percentuale di ritenzione è sicuramente la grandezza più
ampliamente analizzata, tuttavia è possibile delineare analoghe
considerazioni anche per le altre grandezze tradizionalmente
utilizzate per caratterizzare la risposta di un sistema a
verde quali la percentuale di abbattimento dell’altezza del
picco ed il ritardo dell’arrivo dell’idrogramma. L’altezza del
picco dell’idrogramma di risposta di un sistema a verde pensile
è sempre inferiore a quella di un tetto impermeabile equivalente
in superficie e pendenze, e le percentuali di riduzione
dell’altezza del picco registrate in letteratura variano tra il
57% ed il 90%. (Centgraf et al., 2005; Hutchinson et al.,
2003; Tillinger et al., 2006; Moran et al., 2005).
Fig. 6 – Influenza del contenuto di umidità del suolo sulla riduzione del volume defluito
Fig. 7 – Influenza del contenuto di umidità del suolo sulla riduzione dell’altezza del picco dell’idrogramma
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regimazione idrica con verde pensile
La riduzione dell’altezza del picco dell’idrogramma è funzione
delle caratteristiche costruttive della copertura (stratigrafia,
spessore del substrato, inclinazione del tetto, ecc.), del tipo di
vegetazione, e delle condizioni geo-climatiche (altezza ed
intensità di pioggia, evapotraspirazione potenziale, ecc.).
La pendenza della copertura riduce notevolmente la capacità del
sistema di abbattere il picco dell’idrogramma, per pendenze
superiori al 2% la percentuale di abbattimento scende sotto al
50% (VanWoert et al., 2005), mentre su tetti piani si raggiungono
percentuali di abbattimento del picco del 90% (Moran et al.,
2005). Come illustrato in Figura 7, la riduzione del picco nel
caso di coperture piane è influenzata principalmente dalle condizioni
di umidità del suolo al momento dell’inizio dell’evento
meteorico (Moran et al., 2005; Getter et al., 2006).
Contrariamente a quanto rilevato per la percentuale di ritenzione,
la presenza di vegetazione contribuisce a ridurre l’altezza
dell’idrogramma di risposta (Prowell, 2006; Van Woert
et al., 2005).
La risposta di un tetto verde ad un evento meteorico subisce
infine un ritardo rispetto alla risposta delle coperture impermeabili,
a causa del tempo impiegato dall’acqua per muoversi
verticalmente ed orizzontalmente nello strato drenante (Bengtsson
et al., 2005). Come per la ritenzione dei volumi e la riduzione
dell’altezza del picco dell’idrogramma, il ritardo nel conferimento
dell’idrogramma alla rete di drenaggio è funzione di
molteplici fattori, tuttavia le maggiori differenze che si registrano
nei ritardi sono imputabili al contenuto di umidità del
suolo ed alla pendenza della copertura, ovvero ai fattori che
intervengono direttamente sulla velocità di propagazione all’interno
dei substrati; all’aumentare del contenuto di umidità del
suolo si riducono le resistenze all’interno dei meati ed al crescere
della pendenza della copertura, il contributo al moto della
forza gravitazionale diviene maggiore (Bengtsson et al., 2005).
3. LE ACQUE DI DILAVAMENTO DELLE
SUPERFICI A TETTO
Nel corso degli anni novanta è stato dimostrato che il dilavamento
delle superfici a tetto rappresenta una significativa
fonte di alterazione della qualità delle acque meteoriche in
ambiente urbano (Chang e Crowley, 1993; Förster, 1996). La
causa principale è imputabile ai materiali di copertura quali
lamiere zincate e fogli di rame che sono stati comunemente
utilizzati in diversi paesi europei, sia come materiale di copertura
sia per la realizzazione di pluviali. Qualsiasi metallo
esposto agli agenti atmosferici è soggetto a un processo di
corrosione: la composizione e la natura dei prodotti di corrosione
che si formano sugli strati superficiali dipendono principalmente
dalle condizioni ambientali in termini di umidità,
temperatura, depositi atmosferici in tempo secco e nel corso
delle precipitazioni di inquinanti in fase gassosa o adsorbiti al
particolato, quali biossido di zolfo (SO 2 ), ossidi di azoto
(NO x ), ozono (O 3 ), acido cloridrico (HCl), cloruro di sodio
(NaCl) e solfato d’ammonio (NH 4 ) 2 SO 4 (He et al., 2001).
Le prime indagini condotte in Germania sulla qualità delle
acque dilavanti le superfici a tetto (Förster, 1996) hanno
riscontato la presenza di significative concentrazioni di Cu e
Zn evidenziando inoltre un marcato effetto di “first flush” (la
maggior parte del carico inquinante viene dilavato dal primo
volume di acqua di scolo defluita).
Per comprendere l’entità del carico inquinante associato alle
acque di dilavamento delle superfici a tetto, nel corso del
2002 è stato attrezzato un bacino sperimentale presso la
Facoltà di Ingegneria di Genova che ha previsto l’attivazione
di due stazioni di misura per monitorare separatamente le
acque meteoriche dilavanti rispettivamente il manto stradale e
le superfici a tetto (Gnecco et al., 2005). I risultati della campagna
di misura sono riassunti in Tabella 1: è interessante
osservare che nonostante le superfici a tetto presentino un
carico di solidi sospesi circa un ordine di grandezza inferiore
a quello osservato nelle acque dilavanti la superficie asfaltata,
il carico di metalli pesanti (analizzato esclusivamente in termini
di frazione disciolta) in particolare rame e soprattutto
zinco, risulta significativamente superiore nel caso delle
superfici a tetto. Considerando che la copertura del tetto
oggetto di monitoraggio è in lastre d’ardesia e le grondaie
sono in lamiera di zinco, tali valori di concentrazione sono
correlabili al dilavamento dei prodotti di corrosione delle
grondaie ad opera delle acque pluviali.
Il comprensorio urbano “Le Marais” di Parigi, oggetto di
diverse indagini per la determinazione del carico inquinante
Tab. 1 – Valori (massimi, minimi, medie e mediane) della concentrazione media d’evento per le acque di dilavamento di origine meteorica
dilavanti il manto stradale e la superficie a tetto presso il sito urbano-residenziale di Villa Cambiaso (Genova). Il pedice “d”
indica la frazione disciolta dei metalli
Parametri
Superficie Stradale
Area residenziale Villa Cambiaso (Genova)
Superficie a tetto
min max media mediana min max media mediana
SST [mg/l] 15 377 140 119 n.d. 42 19 18
COD [mg/l] 11 281 129 121 n.a. n.a. n.a. n.a.
Cu d [μg/l] 0.1 53.3 19.4 1.1 0.6 18.3 10 10.6
Pb d [μg/l] 6.1 23.3 13.2 12.6 2.4 7.3 5.1 5.3
Zn d [μg/l] 27.7 123.4 81.1 84.2 212.1 758.8 446.7 408
n.d. = inferiore al limite di rilevabilità strumentale.
n.a. = parametro non monitorato.
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regimazione idrica con verde pensile
di origine atmosferica, è stato strumentato per la caratterizzazione
delle acque meteoriche dilavanti differenti tipologie di
superficie (Gromaire-Mertz et al., 1998): quattro tipologie di
superfici a tetto, tre strade urbane caratterizzate da differente
traffico veicolare e condizioni del manto stradale e tre cortili.
Confrontando i risultati della campagna di misura condotta tra
Luglio 1996 e Maggio 1997, illustrati in Tabella 2, si evince
come il carico di metalli pesanti associato alle acque meteoriche
di dilavamento delle superfici a tetto superi di 4-6 volte
quello associato al dilavamento di superfici stradali e cortili.
Le superfici a tetto sono state inoltre caratterizzate in funzione
del materiale utilizzato per la copertura e per i pluviali al
fine di dimostrare l’influenza delle superfici metalliche nell’alterazione
della qualità delle acque meteoriche di dilavamento.
Particolarmente significativi sono i valori di concentrazione
di Zn e Cd per i tetti caratterizzati da copertura in
lamiera di zinco e, in minor misura, per i tetti con tegole, mentre
per i tetti in ardesia sono state riscontrate elevate concentrazioni
di piombo; tali valori sono in accordo con gli studi
condotti da Förster (1996).
Per quanto concerne i metalli pesanti, tale indagine è stata
condotta sia relativamente alla frazione disciolta che alla frazione
adsorbita alla superficie dei solidi sospesi; è stato pertanto
possibile mettere in evidenza che il carico di metalli
pesanti dilavato dalle superfici a tetto, in particolare Cu, Cd e
soprattutto Zn, presenta una significativa predominanza della
frazione disciolta a differenza di quanto osservato per le altre
tipologie di superficie (cfr. Tabella 3). L’eccezione è costituita
dal piombo per il quale la frazione aggregata è sempre
dominante, tale risultato è generalmente confermato dai risultati
riportati in letteratura.
Recentemente, accanto alla determinazione del carico di
metalli pesanti associati alle acque di dilavamento di origine
meteorica, le indagini hanno riguardato la valutazione della
biodisponibilità e pertanto del grado di tossicità determinato
dalle specie metalliche dominanti. Una corretta valutazione
dell’impatto degli scarichi di origine meteorica su corpi idrici
ricettori ovvero sul suolo, deve necessariamente esaminare
infatti non solo la concentrazione totale dei metalli (frazione
disciolta e frazione aggregata alle particelle solide) ma individuare
le forme (ioniche e/o complesse) in cui si presentano i
metalli (Gnecco et al., 2008).
Da un’indagine (Karlen et al., 2002) condotta per caratterizzare
la qualità delle acque dilavanti superfici a tetto in rame
Tab. 2 – Valori (massimi, minimi e mediani) della concentrazione media d’evento per le acque di dilavamento di origine meteorica dilavanti
differenti tipologie di superficie nel comprensorio urbano di “Le Marais”, Parigi
Tipologia di superficie
Parametri
Tetti Giardini Strade
min max mediana min max mediana min max mediana
SS [mg/l] 3 304 29 22 490 74 49 498 92.5
COD [mg/l] 5 318 31 34 580 95 48 964 131
BOD 5 [mg/l] 1 27 4 9 143 17 15 141 36
HC [μg/l] 37 823 108 125 216 161 115 4032 508
Cd [μg/l] 0.1 32 1.3 0.2 1.3 0.8 0.3 1.8 0.6
Cu [μg/l] 3 247 37 13 50 23 27 191 61
Pb [μg/l] 16 2764 493 49 225 107 71 523 133
Zn [μg/l] 802 38061 3422 57 1359 563 246 3839 550
Tab. 3 – Valori (massimi, minimi e mediani) della percentuale di inquinante adsorbita sulla superficie dei solidi sospesi per le acque di
dilavamento di origine meteorica dilavanti differenti tipologie di superficie nel comprensorio urbano di “Le Marais”, Parigi
Tipologia di superficie
Parametri
Tetti Giardini Strade
min max mediana min Max mediana min max mediana
% COD 17 91 64 24 78 55 45 94 66
% BOD 5 3 81 49 41 89 71 41 86 69
% HC 57 97 85 62 96 87 70 99 87
% Cd 3 90 28 33 100 94 51 97 80
% Cu 1 99 58 30 87 71 47 1 93 1 72 1
% Pb 26 99 87 74 99 95 83 100 97
% Zn 0 73 9 10 96 72 44 1 96 1 75 1
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regimazione idrica con verde pensile
(naturally patinated) presso la città di Stoccolma (Svezia) è
emerso che la concentrazione di rame varia in un intervallo
compreso tra 0.9 e 9.7 mg/l. Il risultato più rilevante tuttavia
riguarda la specie chimica dominante osservata per tale metallo:
la forma ionica, Cu(H 2 O) 6+ che costituisce la specie maggiormente
biodisponibile del rame, rappresenta tra il 60 e il
100% del rame totale. Risultati analoghi (Heijerick et al.,
2002) sono stai osservati per quanto concerne lo zinco: la
forma ionica si rivela la specie fortemente dominante, costituendo
tra il 94.3 e 99.9% della concentrazione totale dello
zinco.
Nonostante le specie chimiche osservate per i metalli pesanti
associati alle acque meteoriche dilavanti le superfici a tetto,
presentino concentrazioni differenti in funzione delle diverse
tipologie di copertura nonché delle specifiche caratteristiche
del bacino oggetto d’indagine, si osserva generalmente una
marcata rilevanza delle specie maggiormente biodisponibili e
pertanto si evince la tossicità di questa tipologia di scarichi di
origine meteorica.
4. IL VERDE PENSILE E LA QUALITÀ
DELLE ACQUE DI DILAVAMENTO
Gli effetti benefici connessi all’utilizzo di coperture a verde in
ambiente urbano sono molteplici e comprendono la riduzione
sia del volume di acqua di scolo, sia del carico inquinante ad
esse correlato. Tuttavia per quanto concerne la qualità delle
acque defluenti dalle coperture a verde, le indagini sono ad
oggi molto scarse e i risultati sperimentali, caratterizzati da
una ridotta numerosità dei dati di qualità, sono spesso eterogenei
e fortemente dipendenti dalle specifiche condizioni del
sistema nonché dalle condizioni locali.
Potenzialmente la copertura a verde può dimostrarsi anche un
efficace sistema di riduzione del carico inquinante associato
alle deposizioni atmosferiche sia nei periodi di tempo secco
che nel corso delle precipitazioni in quanto può favorire processi
di filtrazione e adsorbimento degli inquinanti. Al tempo
stesso tuttavia il suolo, la copertura vegetale e l’utilizzo di fertilizzanti
possono contribuire all’immissione di sostanze
inquinanti (principalmente nutrienti) nelle acque meteoriche
defluite attraverso lo strato permeabile della copertura a
verde.
I fattori che contribuiscono all’efficacia della copertura a
verde come sistema di trattamento per il carico inquinante
associato alle acque meteoriche o più in generale all’abbattimento
delle deposizioni atmosferiche sono molteplici: la tipologia
di copertura (in termini di spessore e composizione dello
strato di suolo, tipologia di vegetazione e di strato drenante),
l’età della copertura e le relative attività di manutenzione.
Accanto alle specifiche caratteristiche del tetto verde, la tipologia
di ambiente urbano e le specifiche fonti locali di inquinamento
contribuiscono significativamente ad evidenziarne o
meno il contributo in termini di capacità di riduzione del carico
inquinante di origine atmosferica.
Le indagine condotte per valutare la qualità delle acque
meteoriche di scorrimento sub-superficiale di una copertura a
verde sono state effettuate sia nel caso di dispositivi sperimentali
con dimensioni dell’ordine del metro quadrato (Emillson
et al., 2007) che relativamente a coperture esistenti caratterizzate
da differenti età della copertura (Moran et al., 2003;
Berndtsson et al., 2006; ecc.). Per una corretta valutazione
della copertura a verde in termini di “pozzo” ovvero “sorgente”
di inquinanti associati alle acque dilavanti tali superfici, si
rende necessario il contemporaneo monitoraggio delle deposizioni
atmosferiche caratteristiche del sito in esame ed eventualmente
il confronto con la qualità delle acque dilavanti
superfici a tetto di tipo tradizionale. L’alterazione della qualità
delle acque di origine meteorica è infatti imputabile non
solo al carico inquinante proprio delle deposizioni atmosferiche
ma anche agli effetti dovuti all’interazione fisico-chimica
tra la precipitazione e la specifica superficie di raccolta.
Nel caso di coperture a verde, alcune sostanze disciolte presenti
nel substrato possono precipitare, legandosi alle particelle
solide dello strato stesso per effetto dell’evapotraspirazione,
tuttavia eventi di precipitazione successivi potrebbero
determinare nuovamente un processo di dissoluzione delle
sostanze precipitate ed un conseguente trasporto ad opera
delle acque di scorrimento sub-superficiale. Modifiche dei
parametri fisico-chimici, legati principalmente allo sviluppo
nel tempo della vegetazione e all’interazione tra apparato
radicale e strato drenante, utilizzo di fertilizzanti e composizione
del suolo possono influenzare il processo di adsorbimento
delle sostanze inquinanti (metalli e composti organici)
favorendone eventualmente il rilascio (Hutchinson et al.,
2003).
Sebbene le indagini sperimentali condotte siano in grado di
fornire solamente una valutazione preliminare delle prestazioni
delle coperture a verde in termini di riduzione del carico
inquinante associato alle acque meteoriche di dilavamento, i
risultati sembrano evidenziare generalmente un effetto positivo
relativamente alla qualità delle acque dilavanti tali coperture.
In termini di parametri generali che indicano lo stato di qualità
dell’acqua, i risultati sperimentali evidenziano innanzitutto
un aumento dei valori del pH rispetto sia ai valori tipicamente
acidi osservati per la precipitazione in ambiente urbano
(Köhler e Schmidt, 2003) che per quanto concerne i valori
misurati nelle acque meteoriche dilavanti una copertura di
tipo tradizionale (Teemusk e Mander, 2007). Relativamente a
parametri quali COD (richiesta chimica di ossigeno) e BOD 7
(richiesta biologica di ossigeno), è stato osservato che, sebbene
le superfici a tetto determinino generalmente un significativo
aumento di tali parametri rispetto a quanto generalmente
riscontrato nella sola precipitazione, tali effetti tendono ad
essere meno rilevanti nel caso delle coperture a verde rispetto
a quelle tradizionali (Teemusk e Mander, 2007).
In relazione all’apporto di nutrienti (azoto, fosforo e potassio)
nelle acque di scorrimento sub-superficiale delle coperture a
verde, il processo di fertilizzazione sia in termini di tipologia
di fertilizzante che di modalità di applicazione, riveste un
ruolo determinante nell’alterazione della qualità delle acque.
In generale i fertilizzanti possono determinare significative
concentrazioni di azoto e fosforo nelle acque dilavanti coperture
a verde (Moran et al., 2003). In particolare, il dilavamento
delle specie azotate da una copertura a verde sulla quale
sono stati applicati fertilizzanti tradizionali (a rapido rilascio)
può essere imputabile sia al processo di saturazione della
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regimazione idrica con verde pensile
Fig. 8 – Percentuale di riduzione delle masse a scala annuale
capacità di scambio ionico del substrato sia alla trasformazione
tra le diverse specie azotate: la concentrazione di azoto
ammoniacale (NH 4 -N) tende ad essere più elevata nella fase
iniziale della vita tecnica del tetto verde a causa dei legami
deboli che ne favoriscono l’adsorbimento nonché a causa del
processo di trasformazione dell’azoto ammoniacale in nitrato
(NO 3 -N). Fosfato e potassio presentano una maggiore tendenza
all’adsorbimento rispetto alle specie azotate, il dilavamento
di tali elementi è pertanto imputabile principalmente alla
saturazione della capacità di scambio ionico del substrato.
Tali fenomeni sono particolarmente evidenti nel caso di substrati
sottili.
I dati sperimentali raccolti nelle campagne di monitoraggio
condotte a Malmö e Lund – Svezia (Berndtsson et al., 2006)
relativamente a differenti tipologie di tetto verde evidenziano
che tali coperture tendono a costituire una “sorgente” per
potassio, fosforo totale e fosfato (PO 4 -P), al contrario si comportano
come “pozzo” per quanto concerne l’azoto totale e
l’azoto ammoniacale. Tali valutazioni risultano tuttavia estremamente
variabili nel corso della vita tecnica della copertura,
indagini sperimentali effettuate relativamente a installazioni
di coperture a verde meno recenti sembrano evidenziare una
diminuzione in termini di rilascio di nutrienti (Liptan e Strecker,
2003; Berndtsson et al., 2006).
L’alterazione della qualità delle acque di scorrimento subsuperficiale
imputabile all’utilizzo dei fertilizzanti, che svolgono
un’azione cruciale per lo sviluppo delle piante, può essere
tuttavia sensibilmente ridotta attraverso l’utilizzo di fertilizzanti
a rilascio controllato del tipo CRF (Controlled Release
Fertiliser) ovvero una miscela di tali fertilizzanti con quelli
tradizionali (Emillson et al., 2007).
Per quanto concerne l’abbattimento del carico di metalli
pesanti, le indagini sperimentali hanno mostrato risultati fortemente
discordanti (cfr. Figura 8), evidenziando la necessità
di ulteriori indagini che riguardino anche il carico inquinante
in ingresso proveniente dalle deposizioni atmosferiche. Una
ricerca condotta a Karlsruhe – Germania, su due tipologie di
coperture a verde ha mostrato percentuali di rimozione di Cu,
Zn, Cd, e Pb rispetto ai valori osservati nella precipitazione
rispettivamente pari a 97%, 96%, 92% e 99% nella stagione
estiva e del 34%, 72%, 62% e 91% nella stagione invernale
(Steusloff, 1998). Le indagini condotte nel sud della Svezia
relativamente a quattro differenti installazioni di copertura a
verde hanno evidenziato che tali coperture tendono a comportarsi
come sorgenti di metalli pesanti (Berndtsson et al.,
2006); è tuttavia importante osservare che la presenza di pluviali
in materiale metallico può aver influenzato significativamente
tali risultati, come illustrato dai risultati sperimentali
descritti nel paragrafo precedente.
Infine risultano di notevole interesse i recenti studi condotti in
Estonia che hanno mostrato l’influenza delle caratteristiche
della precipitazione (in termini di intensità) nonché gli effetti
dello scioglimento del manto nevoso sulla qualità delle acque
dilavanti coperture a verde e coperture tradizionali (Teemusk
e Mander, 2007). Si è osservato che quanto più è ridotta l’intensità
dell’evento di precipitazione, e pertanto minore è la
portata di scorrimento sub-superficiale, maggiori sono i valori
di concentrazione di azoto totale, azoto ammoniacale e
materiale organico (BOD 7 e COD) in uscita dalla copertura a
verde. Tali concentrazioni aumentano ulteriormente nell’acqua
proveniente dallo scioglimento del manto nevoso a causa
dell’accumulo delle deposizioni atmosferiche nello strato di
neve. Al tempo stesso, confrontando le concentrazioni di
inquinanti osservate nelle acque di dilavamento di una copertura
tradizionale rispetto ad una copertura a verde, si osserva
che gli effetti di abbattimento del carico inquinante del tetto
verde aumentano notevolmente nel caso di eventi di precipitazione
di modesta intensità mentre nel caso di eventi di precipitazione
intensi i benefici imputabili alla copertura a verde
risultano meno evidenti: il substrato si comporta come un
“dispositivo di accumulo” e parte del carico inquinante viene
dilavato nel corso di eventi intensi.
Contrariamente a quanto si potrebbe immaginare, anche per
lo scorrimento superficiale da una copertura a verde si verifi-
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regimazione idrica con verde pensile
ca l’occorrenza del fenomeno del “first flush” per un consistente
numero di inquinanti, nonostante il suolo e l’attività
biologica legata alla vegetazione agiscano come fattori equilibranti
per tutta la durata dell’evento meteorico. Come già
richiamato nel paragrafo precedente, il first-flush è il fenomeno
che si verifica ogni qualvolta la prima parte del volume
delle acque di scolo trasporta la parte preponderante del carico
inquinante dilavato durante l’intero evento di precipitazione.
In un sistema a verde pensile il fenomeno del “first-flush”
può essere legato alla presenza dello strato drenante nel quale
le particelle rilasciate dal substrato vengono ritenute e successivamente
dilavate nella prima parte dell’evento meteorico.
5. CONCLUSIONI
L’adozione di nuove forme d’uso del territorio è ormai priorità
strategica di ogni sistema urbano, essendo evidenti, anche
quando difficilmente misurabili, le criticità quotidiane (traffico,
inquinamento atmosferico ed acustico, degrado delle periferie,
vivibilità) e le ripercussioni negative (economiche,
sociali ed ambientali). Si impongono quindi tecniche e metodi
di costruzione ambientalmente sostenibili tra cui vanno
annoverati i tetti verdi, costituiti da un sistema tecnologico di
elementi che rende possibile la vita vegetale sulle coperture
degli edifici.
Il bacino del Mediterraneo, con la varietà delle sue manifestazioni
climatiche, l’intensità dei fenomeni naturali e la configurazione
orografica tormentata delle regioni che vi si affacciano,
rappresenta uno scenario di grande interesse per qualsiasi
intervento antropico sul territorio. La realizzazione di
coperture continue a verde costituisce uno strumento di mitigazione
dell’impatto paesaggistico e ambientale degli insediamenti
antropici con significativi risultati in particolare
nelle aree densamente urbanizzate.
Il verde pensile viene generalmente descritto come un sistema
per il drenaggio urbano sostenibile: la copertura vegetata
opera infatti ripristinando almeno in parte i processi naturali
del ciclo idrologico quali l’infiltrazione nel suolo, l’evapo-traspirazione
attraverso la vegetazione e l’evaporazione
dalle superfici esposte. Il controllo sulla generazione dei
deflussi superficiali viene operato all’interno dei substrati
costituenti la copertura attraverso la ritenzione (immagazzinamento
e dispersione in atmosfera per mezzo dell’evapotraspirazione)
e la detenzione (immagazzinamento e lento
rilascio alla rete di drenaggio) della rispettiva quota parte
delle acque meteoriche.
L’analisi dei dati disponibili in letteratura conferma che l’installazione
di coperture a verde in ambiente densamente edificato
consente di controllare efficacemente la generazione
dei deflussi superficiali, sfruttando gli ampi spazi disponibili
sulle coperture degli edifici (altrimenti inutilizzate) riducendo
significativamente i volumi complessivi scaricati (40% ÷
80%) e l’altezza dei picchi dell’idrogramma (70% ÷ 90%), e
rallentandone il conferimento alla rete di drenaggio urbano.
Il potenziale beneficio delle coperture a verde nel mitigare
l’impatto dell’ambiente urbano sulla qualità delle acque di
scorrimento superficiale, e dunque la pressione ambientale
sugli ecosistemi e sui corpi idrici ricettori in particolare, appare
anch’esso elevato sulla base delle limitate evidenze sperimentali
disponibili. L’impiego di sistemi distribuiti per il trattamento
dei deflussi superficiali posti a monte delle reti di
drenaggio urbano – tra i quali è possibile annoverare il verde
pensile – si è dimostrato infatti efficace nel ridurre il rischio
di contaminazione dei corpi idrici ricettori, abbattendo il carico
inquinante associato alle acque meteoriche, limitando l’impatto
sui depuratori e riducendo il numero di sfiori (CSOs –
Combined Sewer Overflows) nel caso di fognature unitarie.
Al fine di contestualizzare e rendere evidenti i relativi benefici
ambientali, attraverso una serie di iniziative congressuali e
a carattere sperimentale/dimostrativo (Lanza, 2009), Genova
e la Liguria si propongono come un laboratorio naturale per la
diffusione del verde pensile nel clima Mediterraneo: un osservatorio
privilegiato da cui raccogliere una rigorosa base dati
differenziata per tipologia di sistemazione, superfici interessate
e contesto urbano di dettaglio, per arricchire le scelte
della pianificazione urbana e del territorio e delle amministrazioni
pubbliche, particolarmente impegnate nella riqualificazione
degli spazi urbani e del territorio.
Il patrimonio edilizio esistente è infatti la vera sfida del verde
pensile: intervenire sull’ambiente costruito mediante la conversione
a verde di coperture tradizionali è la strada per rendere
effettivi piuttosto che teorici i benefici attesi sul territorio.
Le sinergie con altre tipologie di verde urbano, quali ad
es. il verde verticale (pareti verdi) e con gli interventi di deimpermeabilizzazione
dei suoli, ovvero di controllo della formazione
del deflussi superficiali, sono inoltre fondamentali
per raggiungere l’obiettivo di restituire al verde un ruolo di
carattere strutturale nel piano della città.
BIBLIOGRAFIA
Bengtsson, L. (2005). Peak flows from thin sedum-moss roof.
Nordic Hydrology, 36(3), 269-280.
Berndtsson, J.C., Emilsson, T. and Bengtsson, L. (2006). The
influence of extensive vegetated roofs on runoff water quality. Science
of the Total Environment, 355, 48-63.
Carter, T.L. and Jackson, C.R. (2007). Vegetated roofs for
stormwater management at multiple spatial scales. Land. Urb.
Plan., 80, 84-94.
Carter, T.L. and Rasmussen, T.C. (2006). Hydrologic behaviour of
vegetated roofs. JAWRA 42(5), 1261-1274.
Centgraf, S.C. and Schmidt, M. (2005). Water Management to
save energy, a decentralized approach to an integrated sustainable
urban development. Report for the Rio5- World Climate and Energy
Event, Rio de Janeiro, February, 15-17, 2005.
Chang, M. and Crowley, C.M. (1993). Preliminary observations on
water quality of storm runoff from four selected residential roofs.
Wat. Res. Bul., 29(5), 777-783.
Connelly, M. and K. Liu 2005. Green roof research in British
Columbia – An overview. In Proceedings 3 rd Annual Greening
Rooftops for Sustainable Communities Conference, Awards &
Trade Show, Washington DC, 4-6 May 2005.
Deutsch, B., Whitlow, H., Sullivan, M. and A. Savineau, (2005).
Re-greening Washington, DC: a green roof vision based on quantifying
storm water and air quality benefits. In Proc. 3 rd Annual
88

IA
regimazione idrica con verde pensile
Greening Rooftops for Sustainable Communities Conference,
Washington D.C., May, 4-6, 2005.
Emillson, T., Berndtsson, C.J., Mattsson, J.E. and Rolf, K.
(2007).Effect of using conventional and controlled release fertiliser
on nutrient runoff from various vegetated roof systems. Ecological
Engineering, 29, 260-271.
Förster, J. (1996). Patterns of roof runoff contamination and their
potential implications on practice and regulation of treatment and
local infiltration. Wat. Sci. & Tech. 33(6), 39-48.
Getter, K.L. and D.B. Rowe, (2006). The Role of Extensive Green
Roofs in Sustainable Development, HortScience, 41(5), 1276-
1285.
Gnecco, I., Berretta, C., Lanza, L.G. and La Barbera, P. (2005).
Storm water pollution in the urban environment of Genoa, Italy.
Atm. Res. 77(1-4), 60-73
Gnecco, I., Sansalone, J.J. and Lanza, L.G. (2008). Speciation of
Zinc and Copper in stormwater pavement runoff from airside and
landside aviation land uses. Water, Air and Soil Pollution, 192,
321-336.
Gnecco, I. e Lanza, L.G. (2008). Ricerche sulla qualità delle acque
meteoriche di dilavamento. In: G. Frega (a cura di) “Tecniche per
la difesa dall’inquinamento”, Ed. Nuova BIOS, Cosenza Cosenza,
pp. 61-86, ISBN 9788860930439”.
Gromaire-Mertz, M.C., Garnaud, S., Gonzalez, A. and Chebbo,
G. (1998). Characterisation of urban runoff pollution in Paris. Wat.
Sci. & Tech., 39(2), 1-8.
He, W., Odnevall Wallinder, I., and Leygraf, C. (2001). A laboratory
study of copper and zinc runoff during first flush and steadystate
conditions. Corrosion Science 43, 127-146.
Heijerick, D.G., Janssen, C.R., Karlen C., Odnevall Wallinder, I.
and Leygraf, C. (2002). Bioavailability of zinc in runoff water
from roofing materials. Chemosphere, 47(10), 1073-1080.
Hutchinson, D., Abrams, P., Retzlaff, R. and Liptan, T. (2003).
Stormwater monitoring two ecoroofs in Portland, Oregon, USA.
http://www.seattle.gov/dpd/stellent/groups/pan/@pan/@sustainableblding/documents/web_informational/dpds_009575.pdf.
Karlen C., Odnevall Wallinder, I., Heijerick, D.G. and Leygraf,
C. (2002). Runoff rates, chemical speciation and bioavailability of
copper released from naturally patinated copper. Environ. Pollu.,
120(3), 691-700.
Köhler, M and Schmidt, M. (2003). Study of extensive green roofs
in Berlin. http://www.roofmeadow.com/technical/publications/
SWQuality_Berlin_MSchmidt.pdf.
Lanza, L.G. (2009). Coperture a verde e ambiente urbano sostenibile.
Ingegneria Ambientale (n. 3, marzo 2009, pagg. 72-74).
Liptan, T. and Strecker, E. (2003). EcoRoofs (Greenroofs) – a
More Sustainable Infrastructure. Proc. of the National Conference
on Urban Stormwater: Enhancing Programs at the Local Level,
Chicago, February 17-20, 198-214.
Mentens, J., Raes, D. and M. Hermy, (2006). Green roofs as a tool
for solving the rainwater runoff problem in the urbanized 21 st century.
Land. Urb. Plan., 77(3), 217-226.
Moran, A., Hunt, B. and Jennings, G. (2003). A North Carolina
field study to evaluate greenroof runoff quantity, runoff quality and
plant growth. Proc. of the ASAE Annual International Meeting, Las
Vegas, Nevada, USA, July 27-30, 2003, paper 032303, 1-15.
Moran, A., Hunt, B. and J. Smith, (2005). Hydrologic and water
quality performance from greenroofs in Goldsboro and Raleigh,
North Carolina. Proc. Greening Rooftops for Sustainable Communites:Washington,
D.C., May 4-6, Washington, D.C.
Palla, A. e Lanza, L.G. (2009). L’impatto delle coperture a verde sui
sistemi di drenaggio urbano. Ingegneria Ambientale (n. 3, marzo
2009, pagg. 90-99).
Prowell, E.S., (2006). An Analysis of stormwater retention and
detention of modular green roof blocks. Master of Science Thesis,
University of Georgia, Athens, Georgia, 1-87.
Scholtz-Barth, K., (2001). Green roofs: Stormwater management
from the top down. Environ. Design and Construction, January/February.
Teemusk, A. and Mander, Ǜ. (2007). Rainwater runoff quantity and
quality performances from a greenroof: The effects of short-term
events. Ecological Engineering, 30, 271-277.
Tillinger, D., Ostroff, G., Beattie, D., Berghage, R., Mankiewicz,
P. and F. Montaldo, (2006). Hydrologic Functions of Green
Roofs in New York City. In Green Roofs in the New York Metropolitan
Region: Research Report. Columbia University Center for
Climate Systems Research and NASA Goddard Institute for Space
Studies, 27-36.
VanWoert, N.D., Rowe, D.B., Andresen, J.A., Rugh, C.L., Fernandez,
R.T. and L. Xiao, (2005). Green Roof Stormwater
Retention: Effects of Roof Surface, Slope and Media Depth. J. of
Environ. Qual., 34, 1036-1044.
Villarreal, E.L., Semadeni-Davies A., & Bengtsson, L. (2004).
Inner city stormwater control using a combination of best management
practices. Ecological Engineering, 22, 279-298.
CURRICULA
Ilaria Gnecco – È Ricercatore di Costruzioni Idrauliche e Idrologia
presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di
Genova. È autrice o co-autrice di circa 40 pubblicazioni tra articoli
su riviste nazionali e internazionali, e comunicazioni a convegni. I
relativi temi di ricerca riguardano principalmente lo studio del processo
di dilavamento degli inquinanti operato dalle acque meteoriche
in ambiente urbanizzato, e le conseguenze sui metodi di trattamento.
Anna Palla – Ha svolto il proprio Dottorato di Ricerca in Fluidodinamica
e Processi dell’Ingegneria Ambientale presso il Dipartimento
di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente e del Territorio
dell’Università degli Studi di Genova. Il settore di ricerca specifico
è relativo agli aspetti idrologici delle coperture a verde pensile,
con particolare riferimento alla quantificazione dei benefici ambientali,
la riduzione del carico inquinante associato alle acque di dilavamento
meteorico, e la prevenzione delle criticità idrauliche delle reti,
secondo le tecniche e tecnologie di controllo della formazione dei
deflussi superficiali (drenaggio urbano sostenibile).
Luca G. Lanza – È docente di Costruzioni Idrauliche e Idrologia
presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università degli studi di Genova.
È autore o co-autore di circa 230 pubblicazioni tra articoli su libri,
riviste internazionali, nazionali e comunicazioni a convegni. I relativi
temi di ricerca coprono diversi settori delle costruzioni idrauliche,
dell’idrologia di bacino, della previsione e mitigazione dei fenomeni
idrologici estremi, dell’idrologia urbana e della gestione e controllo
delle acque meteoriche, del monitoraggio ambientale e della gestione
delle risorse idriche.
89

IA
risposta idrologica del verde pensile
L’IMPATTO DELLE COPERTURE A VERDE SUI SISTEMI DI DRENAGGIO
URBANO
A. Palla, L.G. Lanza *
Sommario – Il lavoro ha l’obiettivo di fornire informazioni
quantitative riguardo alle prestazioni ambientali delle
coperture a verde pensile nel clima mediterraneo ed individuare
parametri sintetici per la descrizione della relativa
risposta idrologica. Lo studio si basa in particolare sui
risultati ottenuti presso il sito pilota per il monitoraggio
quali/quantitativo delle acque meteoriche realizzato nel
mese di Maggio 2007, in collaborazione con il Comune di
Genova e l’Associazione Italiana Verde Pensile, sulla copertura
a verde del Laboratorio di Ingegneria Ambientale
dell’Università di Genova. Per simulare la risposta idrologica
della copertura a verde sono stati utilizzati due diversi
approcci modellistici: il modello Hydrus-1D che risolve
l’equazione di Richards nello schema uni-dimensionale ed
un modello concettuale a limitato numero di parametri
(serbatoio lineare). L’articolo illustra i risultati ottenuti
dalla modellazione idrologica del sito sperimentale e l’elaborazione
dei dati provenienti dalla campagna di monitoraggio.
La modellazione idrologica dell’impatto di
installazioni a verde pensile diffuse nel tessuto urbano è
stata effettuata invece con riferimento al bacino urbano di
Colle Ometti, nella città di Genova. La risposta idrologica
del bacino è stata simulata in continuo per 18 anni di eventi
meteorici (1990-2007), utilizzando il modello SWMM
(Storm Water Management Model). Il modello ha consentito
di valutare i benefici idrologici di tre ipotetici scenari
di conversione a verde delle coperture esistenti (inverdimento
del 10%, 20% e 100%). Le simulazioni effettuate
confermano che la diffusione di coperture a verde consente
di ridurre significativamente l’altezza del picco dell’idrogramma
con conseguente riduzione della probabilità
di fallanza di tratti della rete di drenaggio e/o di altri
manufatti idraulici ad essa asserviti.
THE IMPACT OF GREEN ROOFS ON URBAN
DRAINAGE SYSTEMS
* Ing. Anna Palla, prof. Luca G. Lanza; Università degli Studi di
Genova, Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente
e del Territorio (DICAT) – Via Montallegro, 1 – 16145
Genova – Tel. 010.3532301/2123, Fax 010.3532481, e-mail:
anna.palla@dicat.unige.it, luca.lanza@unige.it.
IA Ingegneria Ambientale vol. XXXVIII n. 3 marzo 2009
Summary – The objective of this work is to provide
detailed information about the environmental performances
of green roofs in the Mediterranean climate and to
identify suitable parameters for describing the associated
hydrologic response. In particular, starting on May 2007,
in collaboration with the Municipality of Genoa and the
Italian Green Roof Association, a pilot site was installed
for quality/quantity monitoring of storm water flow from
the green roof of the Environmental Engineering
Laboratory at the University of Genoa. Two distinct modelling
approaches have been used to simulate the hydrologic
response of the green roof: the Hydrus-1D model,
which solves the Richards equation in the one-dimensional
scheme and a conceptual model with a limited number
of parameters (linear reservoir). This paper reports the
initial results obtained from the application of such models
to the experimental site and the analysis of data collected
during the monitoring campaign. The urban catchment
of Colle Ometti, in the town of Genoa, was selected
for the hydrological modelling of diffused green roof
installations. The hydrologic response of the catchment
was continuously simulated for 18 years of rain events
(1990-2007), using SWMM (the Storm Water Management
Model). The objective is to quantify the hydrological benefits
of three hypothetical traditional to green roof conversion
scenarios for the existing buildings (10%, 20%
and 100% green roof coverage). The simulation performed
confirms that the spreading of green roofs allow reducing
significantly the magnitude of the hydrograph peak with a
consequent reduction of failure probabilities in pipes
throughout the drainage network and/or other hydraulic
structures involved.
Parole chiave: sistemi di drenaggio urbano, acque meteoriche, verde pensile,
modelli di infiltrazione.
Keywords: urban drainage systems, storm water, green roofs, infiltration
models.
1. INTRODUZIONE
In termini di generazione dello scorrimento superficiale nelle
aree urbanizzate, il contributo del verde pensile rispetto ad
una copertura tradizionale impermeabile consiste nella riduzione
del volume complessivo, nella riduzione dell’altezza di
picco dell’idrogramma e in un ritardo nel conferimento del
picco stesso alla confluenza nella rete di drenaggio. Il controllo
sulla generazione dei deflussi superficiali viene operato
all’interno dei substrati costituenti la copertura attraverso la
ritenzione (immagazzinamento e dispersione in atmosfera per
mezzo dell’evapotraspirazione) e la detenzione (immagazzinamento
e lento rilascio alla rete di drenaggio) di una parte del
volume delle acque meteoriche.
Il supporto per l’inverdimento è costituito infatti da un substrato
drenante realizzato con geocompositi, con materiale
sciolto o con pannelli preformati; viene quindi disposto uno
strato filtrante ed un substrato colturale, comunemente chiamato
suolo. La progettazione del substrato drenante, reale
cuore del sistema, è la fase che determina la differenziazione
della risposta del tetto verde in termini di gestione quantitativa
e qualitativa delle acque meteoriche.
Le caratteristiche specifiche dello strato drenante, rilevanti ai
fini della regimazione idrica, sono la distribuzione della curva
granulometrica per i materiali sciolti, la compatibilità ambientale
e chimica, la permeabilità e la capacità di accumulo. Per
quanto riguarda la compatibilità ambientale e chimica, i componenti
dello strato non devono rilasciare sostanze dannose
per l’ambiente e devono essere chimicamente compatibili con
gli altri materiali impiegati nella stratificazione. La conduttività
idraulica satura deve essere superiore a 0.3 cm/s e per
quanto riguarda la capacità di accumulo è necessario verificare
che in corrispondenza dei massimi volumi d’acqua invasa-
90

IA
risposta idrologica del verde pensile
ti sia sempre presente un adeguato volume d’aria, per non
causare l’asfissia radicale.
Nei sistemi realizzati con materiale sciolto lo strato drenante,
costituito da materiali minerali leggeri quali pomice, lava,
ardesia espansa, presenta valori di accumulo idrico valutabili,
nel caso di copertura inclinata, attraverso la sola capacità di
ritenzione idrica dei materiali e nel caso di coperture piane
prevedendo un accumulo ulteriore dovuto alla presenza di una
falda di pochi centimetri che si genera sul fondo. Lo spessore
minimo dello strato deve garantire l’infiltrazione verticale
dell’acqua meteorica e lo smaltimento orizzontale della stessa,
evitando che le zone di ristagno idrico interessino lo strato
filtrante.
I sistemi con elementi drenanti preformati in piastre o rotoli,
realizzati in materiale sintetico, polietilene, polistirolo o materiali
termoisolanti hanno, a parità di spessore, capacità drenanti
superiori a quelle dei materiali sfusi e comportano pesi
più contenuti. In questi sistemi l’acqua viene immagazzinata
in appositi incavi così da poter ottenere accumulo anche nel
caso di coperture inclinate. Lo spessore di tali strati può variare
da 2,5 a 12 cm.
Il compito dello strato filtrante è quello di impedire la discesa
di particelle fini dal substrato colturale verso lo strato drenante.
Normalmente si utilizzano geotessili con opportune caratteristiche
di resistenza alla trazione, al taglio e al punzonamento
e con idonea permeabilità idraulica.
Infine, al substrato di vegetazione sono richiesti un’elevata
capacità drenante in condizioni di massima saturazione idrica,
un coefficiente di conduttività idraulica satura superiore
a 0.4 cm/s, una buona capacità di ritenzione idrica (> 35% in
volume) ed una struttura chimico-fisica che garantisca stabilità
per eventi meteorici intensi, ovvero una struttura che
non ammetta la formazione di fango connessa alla perdita di
resistenza al taglio del terreno. I materiali normalmente
impiegati nella miscelazione dei substrati sono di origine
vulcanica (lava, pomice) per la parte minerale, che conta
circa il 60% in volume della frazione totale, e sono costituiti
da torbe e residui vegetali compostati per la parte organica
(in percentuale non elevata) con rapporto carbonio-azoto
inferiore a 30.
La ritenzione e la detenzione delle acque meteoriche operate
dalle diverse stratigrafie caratteristiche delle coperture a verde
pensile riducono gli afflussi alla rete di drenaggio, prevenendo
l’instaurarsi di situazioni critiche nei sistemi di drenaggio
urbano e limitando le condizioni limite di esercizio con conseguente
riduzione del rischio di allagamento e di contaminazione
delle acque superficiali. Il rischio di allagamento delle
aree urbane cresce infatti con la probabilità di fallanza di tratti
della rete di drenaggio o di altri manufatti idraulici, mentre
il rischio di contaminazione aumenta con la probabilità di
entrata in funzione degli scolmatori di piena che scaricano nel
corpo idrico ricettore portate idriche che non hanno subito
alcun trattamento di depurazione.
I metodi utilizzati in letteratura per interpretare la risposta di
un sistema a verde pensile in termini idrologici sono diversi
e variano dalle semplici relazioni empiriche, agli schemi
modellistici concettuali, ai modelli fisicamente basati. Le
relazioni empiriche, generalmente sviluppate in ambiti
diversi dall’ingegneria idraulica e dall’idrologia, analizzano
i dati di letteratura suddividendoli opportunamente in base
alle scale temporali di riferimento ed hanno l’obiettivo di
individuare correlazioni significative tra altezza e durata di
pioggia, spessore del substrato, pendenza della copertura,
tempo secco antecedente, ecc. I risultati sono relazioni polinomiali
che consentono di calcolare il volume di scorrimento
subsuperficiale complessivo in un assegnato intervallo di
tempo, i volumi trattenuti o i ritardi nell’arrivo del picco in
funzione delle variabili ritenute significative per la caratterizzazione
del processo (Mentens et al., 2006; Tillinger et
al., 2006).
Gli schemi modellistici impiegati sono il metodo razionale
(Moran et al., 2005), il modello a serbatoio lineare (Zimmer
e Geiger, 1997) ed il metodo del Curve Number (Carter e
Jackson, 2007). Gli approcci rigorosi, che affrontano la formulazione
del campo di moto per l’infiltrazione in mezzo
insaturo attraverso soluzioni dell’equazione di Richards
generalmente integrata sulla verticale (Hilten, 2005), sono
meno diffusi.
Sebbene il controllo dei deflussi di origine meteorica ad opera
delle copertura a verde, in termini di riduzione dei volumi
complessivi e dell’altezza del picco dell’idrogramma operati
a scala del singolo edificio, sia stata oggetto di numerose
indagini, il trasferimento di tali risultati a scala di comprensorio
urbano è ad oggi scarsamente investigato (Carter e
Rasmussen, 2006). Tuttavia, la valutazione delle prestazioni
delle coperture a verde per installazioni diffuse sul territorio
urbano consente di quantificare opportunamente i benefici
idraulico-ambientali nel loro complesso in termini di prevenzione
dei fenomeni di inondazione nonché di riduzione dell’impatto
ambientale sui corpi idrici ricettori.
2. IL SITO SPERIMENTALE
Al fine di valutare l’influenza del verde pensile sulla gestione
e sul controllo delle acque meteoriche in un ambiente urbano
tipico della regione mediterranea, in collaborazione con il
Comune di Genova e l’Associazione Italiana per il Verde Pensile
(A.I.Ve.P.), è stata predisposta l’installazione di un sito
dimostrativo per il monitoraggio quali/quantitativo delle
acque meteoriche sulla copertura a verde del Laboratorio di
Ingegneria Ambientale dell’Università di Genova.
Il lotto centrale della copertura a verde del Laboratorio (cfr.
Figura 1), di estensione pari a circa 350 m 2 , è stato rinnovato
nel Maggio del 2007, con riferimento alle linee guida espresse
nella norma UNI 11235 “Istruzioni per la progettazione e
la manutenzione di coperture a verde” e parcellizzato in due
settori di uguale area, differenziati per la composizione del
substrato drenante. La stratigrafia realizzata è costituita da un
elemento di impermeabilizzazione (guaina bituminosa con
protezione antiradice), un tessuto non tessuto a protezione
meccanica della guaina (peso 300 gr/m 2 ), uno strato drenante
in materiale granulare (lapillo con granulometria 3/16 mm),
un tessuto non tessuto con funzione filtrante (peso 100 gr/m 2 ),
uno strato colturale di spessore pari a 0,20 m, realizzato con
VULCAFLOR per un settore e con VULCAFLOR addittivato
con il 10% di zeolite per l’altro settore. Presso il sito sperimentale
è disponibile una centralina meteorologica (stazione
91

IA
risposta idrologica del verde pensile
di soglia [L]; q è la portata specifica per unità di area [LT -1 ];
h è il livello idrico nel serbatoio [L] e p è la precipitazione
[LT -1 ].
(1)
(2)
Il comportamento del secondo serbatoio è regolato dalla coppia
di equazioni (3) e (4), ed analoghe equazioni descrivono il
comportamento del terzo serbatoio.
(3)
(4)
Fig. 1 – Il tetto verde del laboratorio di Ingegneria Ambientale
dell’Università di Genova, utilizzato quale sito sperimentale
per il monitoraggio delle prestazioni idrauliche delle
coperture a verde
CAE SP-102) per l’acquisizione dei dati relativi a precipitazione,
temperatura e umidità dell’aria, radiazione solare incidente
e pressione atmosferica ed una stazione per la misura
della portata di deflusso sub-superficiale costituita da una
sezione di controllo a stramazzo triangolare accoppiata ad un
sensore di livello piezoresistivo.
La simulazione della risposta della copertura vegetata è stata
effettuata utilizzando due diversi modelli, uno concettuale a
limitato numero di parametri (serbatoio lineare) ed il secondo
costituito da un modello completo per la descrizione del
moto di infiltrazione (formulazione di Richards nello schema
monodimensionale). È stata simulata inoltre la risposta
di una analoga copertura impermeabile di raffronto utilizzando
lo Storm Water Mangement Model (SWMM) distribuito
dall’EPA (Huber & Dickinson, 1992). Il dominio fisico
è stato schematizzato in 6 sottobacini, 4 nodi corrispondenti
ai pozzetti di raccolta delle acque e 5 condotte che convogliano
le acque alla stazione di misura. Il codice implementa
l’equazione dell’onda cinematica per la convoluzione,
ed il modello del “Curve Number” del Soil Conservation
Service (SCS, 1972) per il calcolo della precipitazione efficace.
3. MODELLAZIONE DELLA RISPOSTA IDRO-
LOGICA DEL SINGOLO TETTO VERDE
Per quanto riguarda il modello concettuale, il tetto verde è
stato schematizzato attraverso tre serbatoi lineari rappresentativi
dei processi di infiltrazione lungo la verticale, e del drenaggio
(trasporto in direzione orizzontale) dalle zone prossime
e lontane dai pluviali.
Il comportamento del primo serbatoio è regolato dalla coppia
di equazioni (1) e (2) dove gli apici e i pedici rappresentano
rispettivamente l’istante temporale e il numero del serbatoio;
K è una costante di svuotamento [T -1 ]; s è un valore
La portata specifica in uscita dalla copertura a verde, q GreenModel
[LT -1 ] viene calcolata come combinazione lineare (5) delle portate
defluenti dal secondo e dal terzo serbatoio.
Il modello fisicamente basato è stato invece implementato utilizzando
il codice Hydrus 1D (Simunek et al., 1998), sviluppato
per simulare l’infiltrazione nel suolo in un mezzo poroso
insaturo, che risolve l’equazione di Richards monodimensionale
utilizzando lo schema lineare di Galerkin agli elementi
finiti. Nell’applicazione dell’equazione di Richards monodimensionale:
dove ψ è il carico di suzione [L]; K è la conduttività idraulica
satura [LT -1 ] e θ è il contenuto di umidità [-] sono state utilizzate
le relazioni di Van Genuchten (1980) per la curva di ritenzione
(7) ed il modello di Mualem (1976) per la conduttività
idraulica insatura (8):
In tali equazioni S e = (θ – θ r ) / (θ s – θ r ) è il grado di saturazione
efficace [-], θ r il contenuto di umidità residuo [-], θ s la
porosità totale o contenuto di umidità a saturazione, α una
costante empirica [L -1 ], n ed m esponenti adimensionali con m
=1 –1/n, e K s la conduttività idraulica satura [L·T -1 ].
Le condizioni al contorno imposte all’interfaccia suolo –
atmosfera (9) corrispondono a flusso assegnato e pari alla precipitazione
per condizione di suolo insaturo e a carico assegnato
pari a zero per condizione di suolo saturo (nessun pozzangheramento);
mentre all’interfaccia suolo – soletta (10)
corrispondono a flusso nullo per condizione di suolo insaturo
e flusso libero per condizioni di suolo saturo. Il drenaggio nel
mezzo saturo e la convoluzione lungo i pluviali fino alla stazione
di misura vengono interpretati mediante due serbatoi
(5)
(6)
(7)
(8)
92

IA
risposta idrologica del verde pensile
lineari le cui costanti di svuotamento sono indicate nel seguito
rispettivamente con K d e K c .
(9)
(10)
Fig. 2 – Il lotto centrale della copertura del laboratorio utilizzato
quale tetto di raffronto impermeabile per gli eventi del
mese di Maggio 2007
Tab. 1 – Prima fase della campagna di monitoraggio
Evento Altezza Totale Portata Massima
(gg/mm/aaaa) (mm) (l·s -1 )
02/05/2007 27.2 5.7
03/05/2007 1.6 0.13
04/05/2007 43.2 3.9
Una prima fase della campagna di monitoraggio (Aprile –
Maggio 2007) è stata effettuata in presenza della sola guaina
di impermeabilizzazione (cfr. Figura 2) con lo scopo di
disporre di una copertura impermeabile di raffronto per le fasi
successive della sperimentazione. Sono stati registrati solo tre
eventi, e due di questi hanno generato un deflusso significativo
(cfr. Tabella 1).
Nella fase di calibrazione dei parametri richiesti dal modello
per la copertura impermeabile è stato utilizzato l’evento del 2
Maggio 2007.
Si sono ottenuti i seguenti valori dei parametri: per le resistenze
idrauliche, n di Manning pari a 0.012 e a 0.01 rispettivamente
per i sottobacini e per le condotte, mentre per le
depressioni superficiali una profondità pari a 2 mm. La simulazione,
come mostrato in Figura 3a (ImpModel), sovrastima
il volume totale defluito e l’altezza del picco dell’idrogramma
rispettivamente del 15% e del 2.6%. La calibrazione è stata
validata per l’evento del 4 Maggio (cfr. Figura 3b) per il quale
si è ottenuto un errore di sottostima del volume totale e dell’altezza
del picco rispettivamente pari al 14.4% e al 17%.
La seconda fase della campagna di monitoraggio, avviata il 22
Maggio 2007 e attualmente ancora in corso, ha messo in evidenza
la capacità di ritenzione e detenzione del sistema a
verde pensile (cfr. Tabella 2); 4 eventi monitorati su 17 non
generano alcun deflusso e solo 5 eventi generano deflussi con
picchi significativi, superiori a 0.5 l/s. Il volume di precipitazione
per tutti gli eventi meteorici viene completamente infiltrato
nel sistema (non si ha deflusso superficiale) e solo parzialmente
exfiltrato.
I parametri sintetici (volume ritenuto e riduzione dell’altezza
del picco) utilizzati per descrivere le prestazioni idrologiche
di un tetto verde sono elencati in Tabella 2. La riduzione dell’altezza
del picco calcolata come differenza relativa percen-
Fig. 3 – Confronto tra l’idrogramma misurato e simulato per il tetto impermeabile ed errori sul volume totale e sull’altezza del picco per
gli eventi del 2 maggio (a) e del 4 maggio 2007 (b)
93

IA
risposta idrologica del verde pensile
tuale tra il picco della copertura impermeabile di raffronto ed
il picco misurato per la copertura a verde varia in un intervallo
tra il 70% e il 100% con un valore medio pari a 92%. Il
volume ritenuto calcolato come differenza relativa percentuale
tra il volume della precipitazione ed il volume del deflusso
subsuperficiale varia tra il 5% ed 100% con un valore medio
del 73%. I ritardi calcolati come differenza tra i baricentri
dello ietogramma e dell’idrogramma per gli eventi del 5 Giugno
2007, del 23 Novembre 2007, del 16 Gennaio 2008 e del
4 Febbraio 2008 (eventi con picco superiore a 0.5 l·s -1 ) sono
rispettivamente 50, 148, 85 e 190 minuti. Tali valori risultano
significativi se confrontati con gli usuali tempi di concentrazione
dei bacini urbani.
Per la calibrazione di entrambi i modelli della risposta della
copertura a verde si sono utilizzati gli eventi del 5 Giugno e
del 22-23 Novembre 2007. Tali eventi, attualmente i più
intensi della campagna di misura con un’intensità massima
sui 5 minuti rispettivamente pari a 110 e 57 mm·h -1 , sono
stati utilizzati per determinare i parametri del modello concettuale
(K, s, β) ed i parametri idraulici (θ r , θ s , α, n, K s ) del
modello Hydrus+conv, riportati rispettivamente nelle Tabelle
3 e 4. I parametri per il drenaggio nel mezzo saturo e per
la convoluzione nei pluviali (K d e K c ) sono stati assunti
rispettivamente pari a 0.02 min -1 e 0.1 min -1 . La simulazione
del modello concettuale sottostima, per l’evento del 5 Giugno,
il volume complessivo e l’altezza del picco rispettivamente
del 7% e del 15%, mentre per l’evento del 22-23
Novembre sovrastima il volume del 4% e sottostima il picco
del 19%.
La simulazione con il modello completo Hydrus+conv (cfr.
Figura 4) riproduce correttamente l’evento del 5 Giugno,
mentre sottostima l’altezza del picco del 9.2% per l’evento
del 22-23 Novembre. La calibrazione di entrambi i modelli è
stata validata per gli eventi del 16 Gennaio e del 4 Febbraio
2008. Nel caso dell’evento del 16 Gennaio, il modello concettuale
ed il modello completo sovrastimano i volumi rispettivamente
dell’1% e dell’8% e sottostimano l’altezza del
picco del 2% e dello 0.5%, mentre sovrastimano i volumi
dell’8% e del 15.5% e sottostimano il picco del 16% e del
3.5% per l’evento del 4 Febbraio. Le simulazioni degli eventi
di calibrazione/validazione per Hydrus+conv sono state
effettuate su intervalli di tempo sufficientemente lunghi da
garantire una scarsa influenza delle condizioni iniziali, assegnate
arbitrariamente sul carico di suzione e corrispondenti
al punto di essiccamento.
Tab. 2 – Campagna di monitoraggio in corso, percentuali di ritenzione
dei volumi e di abbattimento dell’altezza dei picchi
rispetto alla copertura impermeabile di raffronto
Evento
Altezza
Totale
Portata
Massima
Ritenzione
Volume
Abbattimento
Picco
(aaaa/mm/gg) (mm) (l·s -1 ) (%) (%)
2007/05/26 9 No deflusso 100 100
2007/05/28 12.4 No deflusso 100 100
2007/06/01 42.4 0.02 99 99
2007/06/05 41.2 1.31 41 87
2007/08/08 13.2 No deflusso 100 100
2007/08/09-10 14 < 0.01 95 98.7
2007/08/20 15.2 < 0.01 95 99.9
2007/08/21 32.6 0.04 96 99
2007/09/27 28.6 0.02 99 99.6
2007/11/21 8 No deflusso 100 100
2007/11/22-23 138.2 1.27 9.5 79
2008/01/4-5 32.8 0.1 70 76
2008/01/11-12 41.4 0.6 15 87
2008/01/16 40.4 0.9 4.6 78
2008/02/04 30.4 0.8 51 70
2008/03/9-10 23.2 0.16 81 94
2008/04/9-11 55 0.1 93 96
Tab. 3 – Parametri del modello concettuale per la copertura a verde
Parametri concettuali
Parametri
idraulici
1/K s β
(min) (mm) (%)
Serbatoio I 32 16 -
Serbatoio II 33.3 2 76
Serbaotoio III 322.6 2 24
Tab. 4 – Parametri idraulici del modello Hydrus+conv per la
copertura a verde
Profondità θ r θ s α n Κ s
(cm) (-) (-) (cm -1 ) (-) (cm·s -1 )
Lapillo -40 ÷ -20 0.04 0.47 0.145 2.68 1
Vulcaflor -20÷0 0.05 0.5 0.075 1.89 0.1
4. MODELLAZIONE DELLA RISPOSTA IDRO-
LOGICA A SCALA DI BACINO
Tab. 5 – Superficie delle classi di uso del suolo per il bacino urbano
di Colle Ometti, nella situazione attuale
Nell’ambito della valutazione dei benefici ambientali, della
riduzione dell’inquinamento delle acque e della prevenzione
dei fenomeni di inondazione in ambiente urbano è necessario
ampliare il contesto di studio dalla scala spaziale della
singola copertura, alla scala spaziale del bacino di drenaggio.
L’interpretazione di modelli afflussi-deflussi distribuiti
sul intero bacino urbano consente di stimare, per gli aspetti
idraulico-quantitativi, la riduzione del volume complessivo
immesso in rete, l’abbattimento dell’altezza del picco del-
Aree Impermeabili
Aree Permeabili
Uso del suolo
Area
(-) (ha) (%)
Tetti a falde 1.33 29.2
Tetti piani 0.08 1.7
Strade e parcheggi 1.28 28.1
Altro 0.06 1.3
Aree Verdi 1.28 28.1
Orti 0.53 11.6
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risposta idrologica del verde pensile
Fig. 4 – Idrogramma misurato e confronto con i modelli della copertura a verde e impermeabile per gli eventi del 5 Giugno 2007, 22-23
Novembre 2007, 16 Gennaio 2008 e 4 Febbraio 2008
l’idrogramma e l’incremento del tempo di concentrazione
del bacino.
Per la modellazione idrologica di scenari di conversione a
verde pensile delle coperture tradizionali è stato scelto pertanto
il bacino urbano del quartiere di Colle Ometti nella città
di Genova. L’area del bacino si estende sulle colline genovesi
per una superficie pari a 5.5 ha, è stata edificata nella metà
degli anni ’80, ed attualmente ospita circa 500 unità abitative
(cfr. Figura 5). Il bacino è stato oggetto di una campagna di
monitoraggio quali-quantitativo dei deflussi di origine meteorica
nel corso del 2005 ed è pertanto attrezzato con una opportuna
strumentazione di misura.
In Tabella 5 sono riportate le classi di uso del suolo (Tetti a
falde, Tetti piani, Strade e parcheggi, Aree verdi ed Orti) e le
stime delle relative superfici, ricavate dall’analisi della cartografia
esistente e di fotografie aree. Dall’analisi risulta che le
superfici a tetto (tetti a falde e tetti piani) rappresentano il
30.9% della superficie totale ed il 51.3% delle superfici
impermeabili, le quali coprono complessivamente il 60.3%
dell’estensione dell’intero bacino.
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risposta idrologica del verde pensile
Tab. 6 – Confronto delle aree totali impermeabili e permeabili
nella situazione attuale e nei tre scenari di conversione a
verde pensile per il bacino urbano di Colle Ometti
Area Totale
Impermeabile
Area Totale
Permeabile
Scenari
Area
(-) (ha) (%)
Situazione Attuale 2.75 60.3
Conversione del 10% 2.61 57.2
Conversione del 20% 2.47 54.1
Conversione del 100% 1.34 29.4
Situazione Attuale 1.81 39.7
Conversione del 10% 1.95 42.8
Conversione del 20% 2.09 45.9
Conversione del 100% 3.22 70.6
Fig. 5 – Il comprensorio urbano di Colle Ometti a Genova: tipologia
di urbanizzazione
Tab. 7 – Parametri del Modello Afflussi –Deflussi
Sottobacini
Uso del suolo
Per simulare la risposta idrologica del bacino di Colle Ometti
è stato utilizzato lo Storm Water Management Model
(SWMM) distribuito dall’EPA (Huber e Dickinson, 1992).
Benché attualmente nel bacino non siano presenti coperture
a verde pensile, l’obiettivo della presente simulazione è la
valutazione dei benefici idraulico-ambientali (controllo e
gestione delle acque meteoriche) riscontrabili a seguito dell’installazione
nel bacino di coperture vegetate tramite ipotesi
di riconversione. La modellazione idrologica è stata
quindi condotta nella situazione attuale e per tre ipotetici
scenari corrispondenti alla conversione a verde rispettivamente
del 10%, 20% e 100% delle coperture esistenti. In
Tabella 6 sono riportate le percentuali delle aree impermeabili
e permeabili presenti nel bacino nei tre scenari di conversione.
La riduzione delle aree totali impermeabili è significativa
e nel caso di conversione di tutte le coperture si
riduce a circa il 50%.
Il dominio fisico è stato schematizzato in 286 sottobacini
omogenei per classe di uso del suolo, 102 nodi e 101 condotte.
Altri modelli utilizzati nel codice sono, per la convoluzione,
il modello dell’onda cinematica e per l’infiltrazione il
metodo del Curve Number del Soil Conservation Service
(SCS, 1972). I parametri del modello, calibrati e validati su 10
eventi monitorati nel periodo tra Febbraio e Giugno 2005,
sono riportati in Tabella 7.
Ciascun tetto verde è stato schematizzato come un acquifero
di profondità corrispondente allo spessore della stratigrafia
con la base perfettamente impermeabile e coincidente con
l’estradosso della soletta (assenza di percolazione profonda).
L’equazione che regola il moto sub-superficiale è la legge di
Darcy secondo le assunzioni di Dupuit-Forcheimer (Bouwer,
1978) ed il modello utilizzato per l’infiltrazione è il modello
del Curve Number. Nelle simulazioni effettuate è stato trascurato
il contributo dell’evapo-traspirazione.
La modellazione idrologica è stata condotta in continuo per
18 anni di eventi meteorici, dal 1990 al 2007, acquisiti presso
la centralina meteorologica di Villa Cambiaso. La serie
storica di dati di precipitazione – disponibile con la risoluzione
temporale di un minuto – è stata filtrata per l’individuazione
dei singoli eventi meteorici attraverso la definizione
di un periodo minimo di tempo secco tra due eventi
meteorici pari a 24 ore per un totale di circa 1000 eventi
meteorici indipendenti. L’altezza totale di pioggia annua è
pari a 1330 mm e l’intensità media d’evento è pari a
3 mm·h -1 . In Tabella 8 sono riportate alcune caratteristiche
della serie pluviometrica.
La riduzione del volume (fenomeno della ritenzione – immagazzinamento
e lenta dispersione in atmosfera) è dovuta principalmente
ai processi di evapo-traspirazione dalla vegetazio-
CN
Depressioni
Superficiali
n Manning
(-) (-) (mm) (-)
Tetti a falde 100 0.5 0.012
Tetti Piani 100 0.5 0.012
Strade e Parcheggi 98 1 0.015
Aree Verdi 70 5 0.41
Orti 76 4 0.25
Condotte 0.015
Tab. 8 – Caratteristiche della serie di eventi meteorici 1990-2007,
Genova, Villa Cambiaso
Registrazioni
pluviometriche
h tot durata interarrivo
(mm) (h) (h)
Max 463 458.5 1858
Media 22.8 22.7 135
Dev. Standard 44.5 34.4 150
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risposta idrologica del verde pensile
Fig. 6 – Confronto dell’idrogramma di risposta per il bacino di Colle Ometti nella situazione attuale e nei tre scenari di conversione a
verde per l’evento del 23 Agosto 1992
ne ed evaporazione del suolo. Mentens et al. (2006) hanno stimato
pari al 2.7% la riduzione, a scala annuale, del volume
immesso in rete per la conversione a verde del 10% delle
coperture nel centro della città di Bruxelles. Tillinger (2006),
ha stimato una riduzione del 2%, in accordo con l’esperienza
precedente, per il bacino del North River – NY, con conversione
del 10% delle coperture. Nel presente studio l’evapotraspirazione
ed i fabbisogni idrici da parte della vegetazione
non sono stati considerati, pertanto la riduzione dei volumi
operata dai tre scenari di conversione è nulla.
In Figura 6, viene illustrato l’idrogramma di risposta per il
bacino di Colle degli Ometti nella situazione attuale e nei tre
scenari di conversione a verde pensile, per l’evento particolarmente
intenso del 23 agosto 1992. La detenzione (immagazzinamento
temporaneo e successivo lento rilascio in rete)
dei volumi, determina sia l’attenuazione sia il ritardo dell’arrivo
del picco di scorrimento superficiale alla confluenza
con la rete di drenaggio con conseguente riduzione dei
volumi defluiti per tutta la curva crescente dell’idrogramma.
L’attenuazione del picco è dovuta alla capacità di immagazzinamento
del suolo a meno della capacità di campo, alla
capacità di immagazzinamento dello strato drenante, nonché
alla pendenza della copertura e dipende dalla forma dello
ietogramma di pioggia e dalle condizioni di umidità del
suolo.
La simulazione è stata ripetuta per tutti gli eventi reali
osservati e per i diversi scenari di inverdimento ipotizzati,
calcolando per ciascuno di essi le prestazioni idrauliche
ottenute. La riduzione media dei volumi defluiti nei primi 7
minuti (tempo di risposta del bacino) e nei primi 15 minuti,
calcolata come differenza percentuale relativa tra i volumi
defluiti nella situazione attuale e quelli generati nei tre scenari
di conversione a verde è illustrata in Figura 7 (a) e (b)
per diverse classi di intensità di precipitazione riferite ai
primi 7 minuti dell’evento meteorico. In Figura 7 (c) è
riportata la percentuale di abbattimento del picco, calcolata
come differenza percentuale relativa tra l’altezza del picco
dell’idrogramma di risposta nella situazione attuale e nei tre
scenari di conversione, in funzione delle classi di intensità
massima. La risposta idraulica dei tre scenari di conversione,
in termini di percentuale di riduzione dei volumi e di
riduzione dell’altezza del picco, dipende evidentemente
dall’intensità dell’evento meteorico, tuttavia per tutte le
classi d’evento si ha una riduzione significativa sia del
volume immesso in rete sia dell’altezza del picco. Con la
conversione a verde di tutte le coperture si raggiunge una
riduzione media del volume sui primi 15 minuti ed una
riduzione dell’altezza del picco rispettivamente pari al 80%
e all’83% per la prima classe e pari al 52% e al 29% per
l’ultima classe.
I risultati mostrano, in accordo con le esperienze riportate in
letteratura (Villareal et al., 2004) che la diffusione di installazioni
a verde pensile in un bacino urbano rappresenta un
efficace strumento per la prevenzione dei fenomeni di allagamento
e per la riduzione dell’impatto delle acque meteoriche
sugli impianti di trattamento e sui corpi idrici ricettori.
I sistemi di drenaggio urbano sostenibile, e nello specifico le
coperture a verde, risultano ancor più efficaci quando vengono
installati nel tessuto urbano in sinergia con altre soluzioni
tecnologiche quali ad esempio le pavimentazioni permeabili,
le fasce filtranti inerbite, gli stagni per la detenzione,
ecc.
5. CONCLUSIONI
Sono stati illustrati i risultati ottenuti dalla modellazione
idrologica di un sito sperimentale a verde pensile realizzato
in ambiente mediterraneo in base all’elaborazione dei dati
provenienti dalla campagna di monitoraggio condotta nel
periodo da Maggio 2007 ad Aprile 2008. La simulazione
della risposta della copertura vegetata è stata effettuata
mediante un modello concettuale a limitato numero di parametri
(serbatoio lineare) ed un modello completo per la
descrizione del moto di infiltrazione (Hydrus-1D). Il modello
concettuale ed il modello numerico riproducono con suffi-
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risposta idrologica del verde pensile
Fig. 7 – Confronto della riduzione dei volumi operata nei primi 7 (a) e 15 (b) minuti di deflusso, nonché della riduzione dell’altezza del
picco dell’idrogramma (c), per i tre scenari di conversione, in funzione delle classi di intensità della precipitazione
ciente approssimazione i dati sperimentali. Gli eventi che si
renderanno disponibili durante la campagna di misura attualmente
in corso consentiranno di migliorare ulteriormente
l’affidabilità di tali modelli. Le prestazioni della copertura a
verde pensile quale strumento per la gestione delle acque
meteoriche appaiono molto significative con una riduzione
media dell’altezza del picco pari al 92% ed una riduzione del
volume pari al 73%. Tuttavia, nell’ambito della valutazione
dei benefici ambientali (ad es. prevenzione dei fenomeni di
inondazione, e riduzione dell’impatto sugli impianti di trattamento)
è necessario ampliare l’orizzonte spaziale di analisi,
dalla scala del singolo edificio alla scala dell’intero comprensorio
urbano.
A tale scopo è stata simulata in continuo per 18 anni di eventi
meteorici (serie storica registrata presso Villa Cambiaso,
Genova, 1990-2007) la risposta idrologica del bacino urbano
di Colle Ometti a Genova. Benché attualmente nel bacino
non siano presenti tetti verdi, lo studio si è proposto di
analizzare i benefici idrologici di tre ipotetici scenari di conversione
a verde delle coperture esistenti (inverdimento del
10%, 20% e 100%). La simulazione ha mostrato che la diffusione
di installazioni di coperture a verde pensile estensivo
(15 cm di spessore totale della stratigrafia) anche solo sul
10% delle coperture esistenti consente di pervenire ad una
riduzione pari al 5% dell’altezza del picco dell’idrogramma.
La risposta idrologica dello scenario in cui tutte le coperture
sono convertite a verde presenta una riduzione media dell’altezza
del picco del 51% rispetto alla situazione attuale.
Le potenzialità delle coperture a verde nella gestione e controllo
delle acque meteoriche sono pertanto confermate.
All’aumentare dello spessore della stratigrafia ci si attendono
prestazioni crescenti, tuttavia l’installazione di soluzioni
tecniche con spessori significativi potrebbe richiedere interventi
per il rinforzo delle strutture portanti esistenti, mentre
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risposta idrologica del verde pensile
le soluzioni a verde pensile di limitato spessore sono generalmente
applicabili nell’edilizia residenziale senza la necessità
di interventi strutturali. Per stimare la ritenzione sui
volumi complessivamente conferiti in rete alle diverse scale
temporali di evoluzione dei processi (scala d’evento, stagionale
ed annuale) è tuttavia necessario completare il modello
di simulazione con il ruolo svolto dall’evapotraspirazione
nei periodi di interarrivo degli eventi pluviometrici (tempo
secco).
I risultati quantitativi ottenuti dalle simulazioni modellistiche
e dall’osservazione presso il sito dimostrativo realizzato
dall’Università di Genova confermano la possibilità di
impiegare i sistemi a verde pensile quale efficace strumento
per la regimazione delle acque meteoriche nel clima
mediterraneo, e per la mitigazione del rischio di fallanza
delle reti di drenaggio urbano e di allagamento nelle aree
urbanizzate. In particolare, il verde pensile costituisce una
moderna tecnica di controllo della formazione dei deflussi
superficiali in grado di affiancare e migliorare le soluzioni
tradizionali volte alla semplice raccolta e convogliamento
delle acque meteoriche dalle superfici impermeabili. È dunque
possibile identificare il verde pensile non solo quale
strumento di mitigazione e compensazione ambientale in
generale, ma di promuoverlo nello specifico quale soluzione
di drenaggio urbano sostenibile per il ripristino dei processi
fondamentali del ciclo idrologico naturale nell’ambiente
urbano (“hydrologic restoration”). Ciò conferma e
rafforza le politiche di incentivazione già avviate, o in corso
di definizione, in Italia ed in altri paesi della fascia mediterranea.
BIBLIOGRAFIA
Bouwer, H. Groundwater hydrology. McGraw-Hill, New York,
1978.
Carter, T.L. & Jackson, C.R. Vegetated roofs for stormwater
management at multiple spatial scales. Landsc. Urb. Plan., 2007,
80(1), 84-94.
Carter, T.L. & Rasmussen T.C. Hydrologic behaviour of vegetated
roofs, JAWRA, 2006, 42(5), 1261-1274.
Hilten, R.N., (2005). An Analysis of the energetics and stormwater
mediation potential of greenroofs. Master of Science Thesis,
University of Georgia, Athens, Georgia, pp. 1-82.
Huber, W.C. & Dickinson, R.E. Storm Water Management
Model, Version 4: user’s manual. USEPA report no. EPA 600/3-
88/001a (NTIS PB 88-236641/AS) Athens Georgia, 1992.
Mentens, J., Raes, D. & Hermy, M. Green roofs as a tool for
solving the rainwater runoff problem in the urbanized 21 st century
Landsc. Urb. Plan., 2006, 77(3), 217-226.
Moran, A., Hunt, B. and J. Smith, (2005). Hydrologic and water
quality performance from greenroofs in Goldsboro and Raleigh,
North Carolina. Proc. Greening Rooftops for Sustainable
Communites:Washington, D.C., May 4-6, Washington, D.C.
Mualem, Y. A new model for predicting the hydraulic conductivity
of unsaturated porous media. Water Resourc. Res., 1976,
12(3), 513-522.
SCS (Soil Conservation Service) SCS National Engineering
Handbook, Sec 4, Hydrology, USDA, USA, 1972.
Šimůnek, J., Šejna, M. & Van Genuchten M.Th. The HYDRUS-
1D software package for simulating the one-dimensional movement
of water, heat, and multiple solutes in variably saturated
media, Version 2.0. IGWMC – TPS – 70, International Ground
Water Modelling Centre, Colorado School of Mines, Golden,
Colorado, 1998, pp. 162.
Tillinger, D., Ostroff, G., Beattie, D., Berghage, R., Mankiewicz,
P. & Montaldo, F. Hydrologic Functions of Green Roofs in
New York City, In Green Roofs in the New York Metropolitan
Region: Research Report. Columbia Univ. Center for Climate
Syst. Res., 2006, pp. 27-36.
Van Genuchten, M.Th., A closed-form equation for predicting the
hydraulic conductivity of unsaturated soils, Soil Sci. Soc. Am.
J., 1980, 44, 892-898.
Villarreal, E.L., Semadeni-Davies A., & Bengtsson, L. Inner city
stormwater control using a combination of best management
practices. Ecological Engineering, 2004, 22, 279-298.
Zimmer, U. and Geiger, W.F. (1997). Model for the Design of
Multi-layered Infiltration Systems. Wat. Sci. Tech. 36(8-9), 301-
306.
CURRICULA
Anna Palla – Ha svolto il proprio Dottorato di Ricerca in Fluidodinamica
e Processi dell’Ingegneria Ambientale presso il Dipartimento
di Ingegneria delle Costruzioni, dell’Ambiente e del Territorio
dell’Università degli Studi di Genova. Il settore di ricerca
specifico è relativo agli aspetti idrologici delle coperture a verde
pensile, con particolare riferimento alla quantificazione dei benefici
ambientali, la riduzione del carico inquinante associato alle
acque di dilavamento meteorico, e la prevenzione delle criticità
idrauliche delle reti, secondo le tecniche e tecnologie di controllo
della formazione dei deflussi superficiali (drenaggio urbano sostenibile).
Luca G. Lanza – È docente di Costruzioni Idrauliche e Idrologia
presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università degli studi di Genova.
È autore o co-autore di circa 230 pubblicazioni tra articoli su libri,
riviste internazionali, nazionali e comunicazioni a convegni. I relativi
temi di ricerca coprono diversi settori delle costruzioni idrauliche,
dell’idrologia di bacino, della previsione e mitigazione dei fenomeni
idrologici estremi, dell’idrologia urbana e della gestione e controllo
delle acque meteoriche, del monitoraggio ambientale e della gestione
delle risorse idriche.
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