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<strong>IA</strong> 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
<strong>IA</strong> 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
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