lezione 20a scolmatori.pdf - Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed ...

SCOLMATORI
Si tratta di manufatti atti a ripartire la portata.
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Scolmatori
Costituiscono organi essenziali del funzionamento di una rete di drenaggio
urbano qualora si desideri controllare le portate convogliate verso l'impianto
di depurazione e quelle avviate allo scarico nel recettore.
Queste esigenze sono legate alla necessità di contenere la variazione delle
portate avviate all'impianto di trattamento
Questo tipo di manufatti può anche essere inserito all'interno di fognature a
sistema separato, onde intercettare le prime acque di pioggia, generalmente
più inquinate, e sottoporle a trattamento depurativo.
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PROGETTO DEGLI SCOLMATORI
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Bisogna determinare la portata di soglia oltre la quale inizia lo sfioro verso il
recettore. Essa corrisponde alla massima portata trattabile dall'impianto di
depurazione nei periodi di pioggia. Le esigenze progettuali da soddisfare sono:
1. buona efficienza idraulica ai vari regimi di funzionamento per ridurre le portate
immesse nel derivatore e quindi le sue dimensioni;
2. garantire un'efficienza ambientale accettabile (inquinamento) delle acque di
pioggia dovuto all'attraversamento dell'atmosfera e della superficie del bacino).
Per limitare tali effetti bisogna ridurre al minimo sia il volume annuo complessivo
sfiorato che il numero annuo degli scarichi.
Ovviamente ciò contrasta con la scelta di bassi valori di portata di soglia tendenti
a ridurre le dimensioni del derivatore.
In ogni caso bisogna tener conto che il comparto biologico del depuratore può
trattare al massimo una portata pari a 2-3 volte la portata media nera.
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Bisogna dunque definire il valore da assegnare al rapporto di diluizione, inteso
come moltiplicatore della portata media nera al di là della quale l'opera di scarico
entra in funzione.
La scelta di tale valore è stato demandato dalla L 319/76 alle Regioni, che hanno
legiferato in maniera differente a seconda delle condizioni locali.
La Regione Lazio adotta valori compresi fra 3 e 6 volte la portata nera media,
mentre la Regione Lombardia adotta uno specifico valore della portata di soglia
( 750 1/g per ab eq per scarico in corso d'acqua, 1000 1/g ab eq per scarico in
lago o sul suolo)
Al fine di limitare la quantità di inquinanti scaricata, in alcuni paesi stranieri il
progetto degli sfioratori viene adeguato ad una frequenza media annua di scarico
molto contenuta (anche uno sfioro l'anno)
Ciò comporta la costruzione di invasi (vasche di pioggia) a monte degli impianti di
depurazione ove trattenere temporaneamente i volumi in arrivo per avviarli quindi
alla depurazione.
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SCARICATORI DI PIENA
Lo scaricatore di piena è un manufatto a pelo libero di ripartizione della
portata, in modo tale da limitare la frazione avviata a uno dei due canali che si
dipartono da esso entro un prefissato valore.
Tale esigenza è tipica delle fognature a sistema unitario, al fine di contenere
la portata avviata in tempo di pioggia all'impianto di depurazione.
Esso può essere pure previsto nelle fognature a sistema separato, al fine di
avviare al trattamento le "prime acque di pioggia".
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Tipi di scolmatori
a) scolmatori che deviano nell'emissario la portata in eccesso:
• sfioratori laterali a soglia bassa;
• sfioratori laterali a soglia inclinata
• sifoni;
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b) scolmatori che deviano nel derivatore le portate da avviare alla depurazione:
• scaricatori a salto;
• derivatori frontali;
• derivatori laterali.
c) scolmatori che intervengono sulla qualità delle acque:
• scaricatori a soglia alta e limitatore di portata sul fondo
• scaricatori a bacino di calma;
• scaricatori a vortice;
• scaricatori con organi mobili telecomandati.
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Equazione per il calcolo del profilo di corrente lungo la soglia con
sfioro monolaterale:
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Valida per 0,25 < c/D < 0,35 e 0.347 < c/h c < 0,526
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Equazione per il calcolo del profilo di corrente lungo la soglia con
sfioro bilaterale:
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Valida per 0,255 < c/D < 0,500 e 0.330 < c/h c < 0,858
Definito il profilo, la portata sfiorata si calcola con la:
Con µ = 0,38
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SFIORATORE A SALTO DI FONDO
Sono molto utilizzati nelle fognature:
si preferiscono agli sfioratori laterali
per effetto del limitato ingombro
planimetrico. La partizione delle
portate avviene per mezzo di una luce
praticata sul fondo del canale; si
distinguono:
• scaricatori a fondo allineato
• a salto bruscoo
• a salto con scivolo
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La larghezza della luce dovrà porsi pari a quella che ha in superficie la corrente
q 0 nella sezione di sbocco, ove l’altezza h t nella sezione di sbocco si può calcolare
in funzione del tirante idrico h di moto uniforme per correnti veloci e di stato
critico per correnti lente.
Portata effluente durante i periodi di piena:
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Calcolo idraulico
Conservazione dell'energia lungo la soglia
Calcolo del profilo lungo la soglia
In genere e però conveniente inserire un restringimento per migliorare
l'efficienza del dispositivo.
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SFIORATORE LATERALE A SOGLIA ALTA E LUCE DI FONDO
La cresta della soglia dista dal fondo più dell'altezza critica corrispondente alla
portata massima nel collettore a monte dello sfioratore
La corrente lenta in arrivo da monte non attraversa lo stato critico, e decelera
lungo lo sfioratore.
Per controllare la portata che imbocca il derivatore si pone sulla bocca di uscita
un venturimetro rettangolare con setto verticale sovrastante, che dista dal
fondo l'altezza h co pari all'altezza critica della portata di progetto.
La lunghezza della soglia si calcola utilizzando la formula dello stramazzo con
coefficiente di efflusso pari a quello di sfioratore frontale
La portata effluente sotto la paratoia si calcola con la
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