FOGNATURA
FOGNATURA (XV, p. 589)
Dal 1931 al 1948 notevoli contributi scientifici e tecnici sono stati apportati allo studio delle reti di fognature. Di particolare importanza è il contributo italiano riguardante il dimensionamento delle reti di fognatura pluviale (rete bianca del sistema separatore e rete mista del sistema unitario). Già in passato l'apporto italiano era stato fondamentale col metodo del volume d'invaso (Paladini-Fantoli): metodo di verifica da applicarsi a canali o reti già in precedenza dimensionati. Studiosi italiani hanno rielaborato questo metodo e lo hanno trasformato in procedimento diretto di calcolo dei canali di fognatura.
Col metodo Paladini-Fantoli si determina il tempo T necessario perché sotto una pioggia di data intensitä i il canale in esame venga ad essere completamente riempito. L'espressione di T è data in funzione del volume W delle fogne che apportano le acque alla sezione considerata, del valore massimo Q della portata della fogna per il totale riempimento, del rapporto
fra la portata p affluente alla fogna nell'istante generico e la portata massima Q, essendo ϕ il coefficiente di deflusso relativo all'area scolante A.
Disponendo di una curva h = a tn delle altezze critiche di pioggia h in funzione della loro durata t, si desume per ogni valore di i il t corrispondente, che si confronta col T calcolato mediante l'espressione del Fantoli.
Allo scopo di semplificare i laboriosi calcoli di verifica con diversi valori di i, G. Supino riprese in esame l'argomento e indicò un procedimento mediante il quale si può eliminare la ricerca per tentativi della pioggia critica e si può ricavare per ogni pioggia d'intensità i e durata T, il volume di invaso necessario perché non venga superata la portata massima Q.
M. Lelli diede un procedimento grafico-analitico col quale si viene a determinare direttamente la sezione idrica del canale, quale risulta necessaria applicando il metodo Fantoli; successivamente indicò che il metodo Supino può essere utilizzato per ricercare il massimo valore del rapporto tra le durate effettive della pioggia e le durate compatibili con W e Q.
U. Puppini, applicando il metodo del volume d'invaso allo studio delle reti di canali di bonifica, giunse a determinare espressioni che permettono di calcolare direttamente il coefficiente udometrico u: estese poi queste espressioni a scale di deflusso adatte anche per reti di fognatura. Il metodo del volume d'invaso venne così trasformato in procedimento di calcolo diretto dei canali e delle reti di bonifica e di fognatura.
L'espressione del coefficiente udometrico
e cioè della portata A per ogni unità di area del bacino scolante è data dal Puppini in funzione del volume specifico d'invaso
(ossia del volume d'invaso per ogni unità di area del bacino) e degli altri elementi nella forma:
Il coefficiente C è relativo a un dato tipo di scala di deflusso
assunto per la sezione del canale, essendo ω, Ω, le sezioni liquide corrispondenti alla portata generica q e alla massima Q. Per un dato valore di α, il detto coefficiente è sensibilmente proporzionale ad n. Tanto per i canali aperti quanto per quelli chiusi è 1 〈 α 〈 2. Tenendo conto che si può porre C = Kn e che il coefficiente di proporzionalità K è solo funzione di α, il Puppini pone K = c1 α + c2 e ricava
In tutto il campo 0,86 ≤ α ≤ 2 e 1/4 ≤ n ≤ 1/2, l'andamento della funzione è bene rappresentato dai valori c1 = 30, c2 = 60, quando sia w espresso in metri, a in metri/ore-n e u in l/sec. per ettaro. Per le fognature, con α = 1 risulta:
Quasi nel tempo stesso veniva pubblicato uno studio di A. Del Pra, relativo ai canali di bonifica. Per diversa via il Del Pra era giunto ai medesimi risultati del Puppini, limitatamente al valore α = 3/2; in tempo successivo dava un abaco per il calcolo di u relativamente sempre ai canali di bonifica.
Il metodo esposto suppone che il funzionamento della rete di canali sia autonomo e sincrono; che i canali chiusi non vadano mai in pressione; che l'afflusso p = ϕiA sia costante per tutta la durata della pioggia; che ϕ sia ben determinato.
In seguito vennero pubblicati numerosi altri studî (Puppini, Supino, Massari, Del Pra, Lelli, Giudice, Ferro, ecc.), riguardanti la variabilità di ϕ con A; di ϕ con h, le i non uniformi, il funzionamento dei canali in pressione, ecc.
Nello studio della fognatura di Catania, G. Ippolito ha semplificato il procedimento, introducendo nell'espressione della pioggia una correzione per tener conto della durata T nella valutazione di ϕ: in luogo di ϕ si considera ϕ1 relativo a piogge della durata di un'ora (che si può desumere da osservazioni dirette) e si pone h0 = ϕ h = ϕ1 a Tn0 dove n0 = 4/3 n. Viene inoltre trascurata la variazione di deflusso meteorico durante la pioggia; non viene considerato il caso di rigurgito dei canali secondarî da parte dei principali e il caso di entrata in pressione della rete; casi questi che sono poi presi in esame solo in successivi calcoli di verifica.
Posto quindi
si procede al calcolo graduale di W, iniziando dal tratto di fogna ch'è più lontano dall'emissario. Si sceglie perciò un valore di u a stima, per paragone con altri tratti iniziali aventi i più prossimi valori dell'area A defluente e del ϕ1. Si calcola una prima portata di stima Q = uA e relativamente a questa e alla pendenza I del tratto di lunghezza L si desume il tipo di fogna da adottare, l'area idrica Ω e l'altezza d'acqua sulla cunetta. Si calcola allora l'invaso proprio del tratto LΩ, dal quale si passa al volume totale d'invaso W aggiungendo il volume dei piccoli invasi; si ricava quindi
in base al quale si calcola un nuovo valore u mediante la formula di Puppini. Si ricavano di nuovo Q e Si, valori che debbono risultare molto prossimi a quelli precedentemente assunti. Se questo non si ottiene, occorre ripetere il calcolo col nuovo u. Quando si sia ottenuta una coincidenza soddisfacente di Q e Ω con i detti precedenti valori, in base al relativo valore di u si calcola definitivamente la fogna. Si rettifica quindi W e si prosegue il calcolo per i successivi tratti del canale e via via per i canali confluenti, fino a determinare il dimensionamento di tutta la rete.
Bibl.: A. Del Pra, Il calcolo della portata massima dei canali di bonifica, in L'Ingegnere, settembre 1931; id. e A. Giudice, Il calcolo della portata di piena dei canali di bonifica, in L'Ingegnere, marzo 1932; U. Puppini, Coefficienti udometrici per canali di bonifica, in L'Ingegnere, dicembre 1931; id., Coefficienti udometrici per generica scala di deflusso, in L'Ingegnere, aprile 1932; id., Coefficiente udometrico per variazioni notevoli della portata di afflusso, in Ricerche di ingegneria, febbraio 1933; M. Lelli, Sul calcolo dei canali di bonifica, in L'Ingegnere, marzo 1932; id., Determinazione delle piogge critiche nel calcolo dei canali di bonifica, in L'energia elettrica, n. 5, 1932; G. Supino, Il riempimento di un canale di fognatura durante una pioggia d'intensità variabile, in Ricerche d'ingegneria, n. 1, 1933; id., Coefficienti udometrici per canali di fognatura, in Ricerche d'ingegneria, 1933; U. Massari, Le piene massime nelle reti di canali artificiali (fognature, ecc.) e nei canali naturali, in L'Ingegnere, nn. 3-5-6, 1932; G. Ippolito, Studio di massima per la fognatura di Catania, Napoli 1934; G. Ferro, Considerazioni sulle formole per il calcolo della portata massima dei colatori di bonifica, in L'energia elettrica, n. 4, 1934.