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Sistemi di drenaggio urbano

Progettazione gestione delle reti, contabilizzazione accurata ed affidabile dei consumi idrici, identificazione e quantificazione delle perdite; risparmio energetico in acquedotto; tecniche di intervento tradizionale ed innovative per riparazioni di condutture; pianificazione ottimale degli interventi; stima e gestione del rischio; sperimentazione di metodologie Life Cycle Assessment a supporto di tali attività.
Tetti verdi sperimentali e sistema di monitoraggio sui Laboratori di Ingegneria di via Terracini 28 dell'Università di Bologna.
strumenti di monitoraggio del runoff delle acque meteoriche.
Monitoraggio in continuo dei parametri ambientali: stazione meteorologica.
Monitoraggio in continuo dei parametri ambientali: variabili monitorate.

 

Monitoraggio e modellazione delle reti di drenaggio urbano: simulazioni numeriche della funzionalità idraulica e degli aspetti di qualità delle acque per reti di fognatura

I modelli di simulazione numerica per le reti di drenaggio urbano hanno acquisito una rilevanza sempre maggiore sia per quanto riguarda gli aspetti idraulici (verifica o progetto di collettori e manufatti) sia per lo studio degli aspetti ambientali, con particolare riferimento all’impatto che gli scaricatori di piena delle reti esercitano sui corpi idrici ricettori (cosiddette "acque di prima pioggia").

I modelli descrivono i processi quali-quantitativi separando ciò che accade nella rete di drenaggio da ciò che avviene sulla superficie del bacino. Per stimare il valore dei parametri necessari al corretto funzionamento dei modelli numerici sono necessarie accurate e prolungate attività di raccolta sperimentale di dati. Tramite simulazioni numeriche basate su singoli eventi pluviometrici (reali o sintetici) o su lunghe serie temporali è possibile valutare il comportamento delle reti e confrontare gli effetti di possibili interventi per la mitigazione dell’impatto ambientale.

Supporto alla progettazione e gestione dei manufatti nei sistemi di drenaggio urbano e realizzazione di modelli fisici

Con l’impermeabilizzazione del territorio, a seguito della realizzazione di nuovi insediamenti, si possono avere gravi conseguenze sia idraulico-quantitative, sia ambientali-qualitative: dall’insufficienza delle reti di fognatura esistenti, alla necessità di trattare la frazione più inquinata delle acque meteoriche sversate nei corsi d’acqua. Queste conseguenze possono essere controllate inserendo nelle reti di collettamento degli invasi con la funzione di accumulare provvisoriamente una parte dei volumi idrici derivanti dagli eventi meteorici, per inviarli successivamente alla depurazione o per restituirli alla rete a valle o al ricettore finale con portata ridotta e con essi compatibile. Le ricerche in corso hanno l’obiettivo di comprenderne il reale funzionamento degli invasi rispetto a criteri semplificati di progettazione tradizionalmente utilizzati nella pratica ingegneristica. Altri manufatti fondamentali nel funzionamento dei sistemi di drenaggio sono le caditoie stradali, aventi la funzione di trattenere parte del materiale solido dilavato dalle superfici pavimentate, soggette inevitabilmente a graduale interrimento a causa del continuo apporto di materiale. Le ricerche in corso hanno l’obiettivo di determinare quali grandezze influiscono sulla capacità delle caditoie di trattenere il materiale solido, mediante prove di laboratorio su manufatti reali ed attività di monitoraggio in campo. A questi temi si aggiunge quello delle perdite e di ingressi di portate parassite nelle reti fognarie: le prime possono inquinare le falde acquifere, le seconde, oltre a causare sovraccarichi idraulici, pregiudicano il buon funzionamento degli impianti di depurazione. Poiché i gestori spesso non sono in grado di sostenere i costi di tutti gli interventi teoricamente necessari, diventa essenziale l’uso di strumenti che consentano di pianificare e definire delle priorità di intervento.

LCA per il sistema idrico integrato

Per un corretto governo del territorio, i gestori dei servizi idrici integrati (SII) hanno sia l’esigenza di migliorare la propria capacità competitiva nell’ottica di una graduale liberalizzazione del mercato, sia l’obbligo di adeguarsi alla normativa di settore in termini di efficienza e sostenibilità. A tali fini si propone l’analisi  delle componenti del ciclo idrico integrato mediante l’innovativa  metodologia del Life Cycle Assessment (LCA), che misura in modo rigoroso ed efficace le implicazioni ambientali di prodotti e processi a scala globale e regionale: consumo di risorse, effetto serra, buco nell’ozono, acidificazione, eutrofizzazione, ecc..

L’attività dell’Unità Operativa è finalizzata alla messa a punto di modelli LCA affidabili, mediante l’acquisizione dei dati di campo necessari per la taratura dei modelli stessi. In definitiva l’LCA può supportare i soggetti decisori in merito alle azioni strategiche da intraprendere, confrontando eventualmente le diverse alternative di intervento a disposizione, identificazione quindi la  soluzione ottimale, sulla base dei dati disponibili e delle assunzioni concettuali adottate. Ulteriore risultato preventivabile è lo sviluppo, sulla base del modello LCA complessivo, di eco-indicatori sintetici, strumento per i progettisti dell’Eco-design in applicazioni reali.

Tecnologie verdi per la gestione sostenibile del drenaggio urbano

Gli allagamenti urbani sono sempre più frequenti a causa dell'eccessiva impermeabilizzazione delle aree abitate che in concomitanza con eventi meteorici consistenti, come quelli rilevati negli ultimi anni, porta a gravi problemi per la città e soprattutto per i suoi abitanti. L'utilizzo di sistemi naturali o ingegnerizzati di "infrastrutture verdi", come per esempio i tetti verdi, porta invece a minimizzare l’impatto sulla rete di drenaggio a valle o sugli eventuali corpi idrici ricettori secondo il concetto di “invarianza idraulica” o “low impact development (LID)”: il deflusso superficiale viene notevolmente rallentato dalle tecnologie di verde urbano e si riduce l’afflusso in fognatura, aumentando la percentuale di acque meteoriche restituite all’atmosfera mediante l’evaporazione, migliorando il microclima circostante e la qualitá dell’acqua di dilavamento.

Lo scopo del gruppo di ricerca è quello di ottenere informazioni accurate sulla performance e sui benefici ambientali delle tecnologie verdi urbane (urban green technologies, UGTs) attraverso la modellazione numerica e la creazione di prototipi monitorati con gli strumenti posseduti dal laboratorio.

In particolare si studiano le seguenti 3 tipologie di verde urbano per la gestione delle acque meteoriche:

  • tetti verdi
  • pareti verdi
  • corridoi di verde urbano

La ricerca ha come obiettivo l’individuazione di linee guida e variabili prestazionali per quanto riguarda queste tecnologie di verde urbano, in modo da essere facilmente utilizzabile da professionisti, amministrazioni, aziende ed enti di ricerca nazionali ed internazionali.

I nostri strumenti e il nostro personale può fornire informazioni in loco o attraverso modelli computazionali su:

  • deflusso meteorico
  • piovosità
  • umidità relativa
  • radiazione solare
  • intensità luminosa
  • temperature del suolo
  • temperature superficiale
  • umidità del terreno
  • velocità del vento
  • direzione del vento
  • temperature dell’aria
  • pressione atmosferica
  • accrescimento vegetale

delle tecnologie verdi urbane.

Come prototipi di studio nell'estate 2013 sono stati realizzati due tetti vedi sperimentali, in scala reale, sui Laboratori di Ingegneria di Via Terracini 28 per il progetto "Tetti Verdi". Il progetto è ora nella fase di monitoraggio tramite misuratori di flusso e una stazione meteorologica. I risultati sperimentali saranno fondamentali per capire i benefici ambientali ed economici apportati da questa tecnologia per un drenaggio urbano sostenibile.