Corso "Fognature e deflussi urbani Soluzioni progettuali e tecnologie innovative" 16 e 17 settembre, 23 e 24 settembre, 30 settembre
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Corso «Fognature e deflussi urbani
Soluzioni progettuali e tecnologie innovative»
16 e 17 settembre, 23 e 24 settembre, 30 settembre
Progettazione di condotti fognari in aree urbane
In collaborazione con Con il patrocinio di
fortemente antropizzate
Giuseppe Del Giudice
giuseppe.delgiudice@unina.it
Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale
Università degli Studi di Napoli Federico II
Con il contributo incondizionato di
SOMMARIO
• Cambiamenti idrologici
• Urbanizzazione ed Impermeabilizzazione
• Effetti dell’urbanizzazione
• Strategie di adattamento ai cambiamenti
climatici/idrologici
• Sistemi di drenaggio urbano: nuovi criteri di progetto e
gestione
• Invarianza idraulica
• Normativa
• Low Impact Development (LID)
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CAMBIAMENTI IDROLOGICI
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
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IL BACINO IDROGRAFICO E L’IDROLOGIA
Image courtesy of Waterwatch Queensland
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IL BACINO IDROGRAFICO E L’IDROLOGIA
• Il ruolo dei cambiamenti idrologici, rispetto ai cambiamenti climatici, è spesso
inspiegabilmente trascurato negli studi di impatto. E’ invece del tutto evidente
che la causa di numerosi recenti eventi alluvionali è da attribuirsi ad una
gestione poco oculata dei bacini idrografici e delle reti fluviali, piuttosto che da
un cambio del regime delle precipitazioni.
• Il bacino idrografico è la reale connessione fra il sistema ambiente e quello
sociale.
• Il bacino idrografico esercita un azione di filtro non lineare che,
a seconda dei casi, può amplificare o annullare l’effetto del
cambiamento climatico. Numerosi aspetti legati a questa
intima relazione fra fenomeni che si verificano a scale
spaziali e temporali diverse sono ancora poco noti.
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IL CAMBIAMENTO IDROLOGICO
• Il cambiamento idrologico, che è indotto da urbanizzazione, cambio di
destinazione d’uso del suolo in genere, occupazione di aree fluviali,
sfruttamento della risorsa idrica, regolazione fluviale, gioca spesso un ruolo
più importante.
• Occorre stabilire un ordine di priorità degli interventi per risolvere le
situazioni di dissesto.
• A tale fine occorre valutare il ruolo giocato da ogni anello dell’interazione fra
l’ambiente e l’uomo.
• Il cambiamento idrologico è un fenomeno che si verifica a scala spaziale
locale e che produce effetti a lungo termine. E’ perciò caratterizzato da forte
eterogeneità e sicuramente induce cambiamenti radicali (non stazionarietà),
mentre il cambiamento climatico potrebbe essere l’espressione di cicli
stazionari.
• Il cambiamento idrologico, avvenendo a scala locale, è difficile da monitorare
e gli effetti sono difficili da decifrare.
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ALCUNE CONSIDERAZIONI
• Il cambiamento climatico è certamente una realtà; è
innegabile che il pianeta stia vivendo una “fase calda”.
Tuttavia, l’effetto sulle piogge e sulla disponibilità di
risorse idriche è meno evidente.
• I fenomeni di dissesto sono invece una realtà. Occorre
prendere atto dell’urgenza di identificare le cause reali
del problema e quindi le misure di adattamento più
opportune.
• Occorre individuare le zone a rischio (sistemi a bassa
resilienza) e le priorità di intervento.
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URBANIZZAZIONE ED IMPERMEABILIZZAZIONE
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AREA METROPOLITANA DI PECHINO
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AREA METROPOLITANA DI MILANO
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10ESTENSIONE DELL’URBANIZZAZIONE NEL
QUARTIERE ARCELLA DI PADOVA DAL 1945 AL 2000
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11CRESCITA DELLA POPOLAZIONE URBANA
http://www.gapminder.org
1
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12CRESCITA DELLA POPOLAZIONE VS CRECITA
SUPERFICIE URBANIZZATA 1982-1997
http://www.gapminder.org
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13CRESCITA DELLA POPOLAZIONE URBANA IN ITALIA
http://www.gapminder.org
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14POPOLAZIONE URBANA VS TERRE COLTIVATE
http://www.gapminder.org
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15PERCENTUALE DI SUPERFICIE IMPERMEABILE SUL
TOTALE DELL’AREA COMUNALE (2005-2008)
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16IMPERMEABILIZZAZIONE DEI SUOLI IN ITALIA
(1956-2006)
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17EFFETTI DELL’URBANIZZAZIONE
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18EFFETTI DELL’URBANIZZAZIONE:
IMPATTO SULL’IDROLOGIA DEI BACINI
A causa dell’urbanizzazione grandi porzioni di territori vegetati con superfici
permeabili sono stati sostituiti da superfici impermeabili.
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19EFFETTI DELL’URBANIZZAZIONE:
IMPATTO SULL’IDROLOGIA DEI BACINI
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20EFFETTI DELL’URBANIZZAZIONE:
IMPATTO SULL’IDROLOGIA DEI BACINI
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21Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
22Possibili cause di allagamento nei centri urbani
Durante gli eventi di pioggia più
intensi, il territorio urbano può
allagarsi in seguito a due diverse
tipologie di cause: straripamenti di
canali e/o collettori fognari. Il primo
si verifica quando i fiumi/canali non
sono in grado di convogliare le
portate provenienti dal bacino (caso
B). Il secondo si verifica quando i
sistemi di drenaggio urbano non
sono in grado di convogliare le
acque provenienti dalle varie
superfici del bacino urbano quali
strade, piazze, ecc. (caso C). Quando
entrambi i sistemi falliscono, si ha
un allagamento urbano
generalizzato (caso D).
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23Orografia dell’area napoletana in assenza dell’urbanizzato
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24Evoluzione della rete tra le due guerre mondiali
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25Cartografia della rete fognaria
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26Attuale rete fognaria principale della città di Napoli
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27NAPOLI - Allagamenti 9 settembre 2003:
via Marconi P.le Tecchio
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28NAPOLI - Allagamenti 17-18 settembre 2005:
via Ben Hur tra via Epomeo ed attraversamento Ferrovia SEPSA
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29ALLAGAMENTI A MILANO
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30ALLAGAMENTI A MILANO
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31GENOVA – 4 novembre 2011
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32GENOVA – 4 novembre 2011
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33STRATEGIE DI ADATTAMENTO AI CAMBIAMENTI
CLIMATICI/IDROLOGICI
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34STRATEGIA UE PER L’ADATTAMENTO AI
CAMBIAMENTI CLIMATICI
La normativa sui cambiamenti climatici approvata dall’UE ha messo in atto
una strategia di mitigazione affinché l’Europa raggiunga l’obiettivo di
riduzione delle emissioni di gas serra del 20% rispetto ai valori del 1990.
Poiché gli effetti di tale strategia si manifesteranno nel lungo periodo, è
necessario intervenire contestualmente per affrontare gli impatti attuali e
attesi nei prossimi decenni con l’adozione di misure di adattamento.
Con il LIBRO BIANCO “l'adattamento ai cambiamenti climatici: verso un
quadro d'azione europeo” (Aprile 2009) l’UE stabilisce la necessità di
intervenire “con un approccio più strategico per garantire che le misure di
adattamento necessarie siano adottate per tempo e siano efficaci e
coerenti tra i vari settori e livelli di governo interessati”.
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35IL MINISTERO DELL'AMBIENTE HA RECEPITO
LE INDICAZIONI DEL LIBRO BIANCO
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36STRATEGIE SUI CAMBIAMENTI CLIMATICI
Mitigazione: misure che agiscono sulle cause del cambiamento
climatico; includono le strategie e le misure sulle fonti emissive e sono
finalizzate alla riduzione delle emissioni di gas serra o all’aumento
dello stoccaggio della CO2(carbon sinks);
Adattamento: interventi nei sistemi naturali o umani in risposta agli
impatti climatici attuali e attesi o ai loro effetti, finalizzati a limitarne i
danni (ambientali, sociali ed economici) o a cogliere l’opportunità di
eventuali vantaggi associati;
Resilienza: capacità di un sistema sociale o ecologico di assorbire i
disturbi conservando la stessa struttura di base e la stessa modalità di
funzionamento, la capacità di auto-organizzarsi e di adattarsi agli
stress e ai cambiamenti (adattamento ‘autonomo’)
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37STRATEGIE SUI CAMBIAMENTI CLIMATICI
Resilienza dei sistemi urbani
Nella sua versione ecologica, il concetto di resilienza, pioneristicamente introdotto da Crawford Holling (Resilience
and stability of ecological systems, 1973. Annu. Rev. Ecol Syst 1973 4:1 23) nei primi anni Settanta ha tentato di
evidenziare e definire la capacità dei sistemi (naturali o umani) di assorbire elementi di disturbo, dando luogo ad un
processo di riorganizzazione interna che sia in sintonia con il mutamento della realtà esterna, in modo tale da
preservare nel tempo, sia pure modificandole, la propria struttura e funzioni.
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38STRATEGIE SUI CAMBIAMENTI CLIMATICI
Resilienza dei sistemi urbani
Gli impatti del climate change sulle città sono rilevanti.
• Ancora scarsi gli studi e le applicazioni organiche di misure di
adattamento nei sistemi urbani. Serve l’approccio integrato.
• Alcuni progetti comunitari sostengono studi, sperimentazioni e prassi
promosse da città e territori.
• Alcune città hanno introdotto misure di mitigazione nei loro piani e
regolamenti, anche in assenza di un approccio sistemico.
• Due grandi assi d’intervento: ridurre la vulnerabilità del territorio
(alluvioni, esondazioni, frane, erosione, siccità..); gestire il confort
climatico negli ecosistemi urbani (urban heat islands, effetti sanitari,
biodiversità).
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39STRATEGIE SUI CAMBIAMENTI CLIMATICI
Diverse strategie di risposta per la resilienza urbana
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40ALCUNE ESPERIENZE: COPENHAGEN
La strategia di adattamento della città di Copenhagen nasce
integrata nel Copenhagen Climate Plan (2009), i cui obiettivi sono
una riduzione del 20% delle emissioni di CO2 dal 2005 al 2015 e il
perseguimento di una città “carbon neutral” al 2025.
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41ALCUNE ESPERIENZE: COPENHAGEN
Le principali iniziative previste:
1. sviluppo di sistemi di drenaggio delle acque da applicare in ogni
parte della città;
2. creazione di aree verdi su aree impermeabilizzate: micro-parchi,
tetti e pareti verdi per la laminazione delle acque di pioggia, in
modo da ridurre il rischio di inondazioni;
3. utilizzo di sistemi alternativi per il condizionamento dell’aria,
quali ombreggiamenti, migliore ventilazione e isolamento;
4. protezione contro le inondazioni e l’innalzamento del livello del
mare;
5. sviluppo di una strategia sull’adattamento climatico di ampio
spettro.
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42SISTEMI DI DRENAGGIO URBANO:
NUOVI CRITERI DI PROGETTO E GESTIONE
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
43SISTEMA DI DRENAGGIO URBANO
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44DRENAGGIO URBANO E PROTEZIONE DALLE PIENE
Nuovi Criteri Di Progetto E Gestione
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45DRENAGGIO URBANO E PROTEZIONE DALLE PIENE
Nuovi Criteri Di Progetto E Gestione
• Tradizionali sistemi di convogliamento
(vecchia filosofia di progetto e gestione)
• Gestione delle piene urbane centralizzata per controllare portate e
volumi di piena e per migliorare la qualità delle acque meteoriche
(prime piogge e impatti cumulativi e /o transitori)
(attuale filosofia di progetto e gestione, spesso riconosciuta
insufficiente)
• Gestione delle piene urbane diffusa (alla sorgente) con invasi e
trattamenti delle acque meteoriche atti a ridurre la formazione e il
degrado qualitativo delle piene (drenaggio urbano sostenibile: LID,
SUD, BMPs)
(nuova filosofia di progetto e gestione)
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46APPROCCIO CLASSICO AL DRENAGGIO URBANO
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47GESTIONE DEI DEFLUSSI METEORICI
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48PIENE URBANE E PIENE FLUVIALI
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49PIENE URBANE E PIENE FLUVIALI
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50PIENE URBANE E PIENE FLUVIALI
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51INVARIANZA IDRAULICA
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52INVARIANZA IDROLOGICA ED IDRAULICA
• Definizione d’invarianza idraulica e d’invarianza idrologica, rispetto alla
situazione antecedente l’urbanizzazione:
➢ invarianza idraulica si definisce l’invarianza della portata di picco;
➢ invarianza idrologica si definisce l’invarianza del volume di piena.
• Obiettivo delle strategie d’intervento:
➢ ottenere l’invarianza idraulica e possibilmente anche quella idrologica;
➢ controllare la qualità delle acque riducendone il contenuto inquinante.
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53IL CONTROLLO DELLE PIENE:
L’INGEGNERIA IDRAULICA E L’INVARIANZA IDRAULICA
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54IL CONTROLLO DELLE PIENE:
EFFETTO DELL’URBANIZAZIONE
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55IL CONTROLLO DELLE PIENE:
Dove intervenire per ridurre l’impatto dei deflussi meteorici
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56NORMATIVA
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57NORMATIVA
• Legge 267/98 “Legge Sarno” Prevede che ogni nuovo strumento
urbanistico di pianificazione contenga la valutazione di
compatibilità idraulica. Inoltre istituisce i Piani di Assetto
Idrogeologico (PAI), da adottarsi da parte delle Autorità di
Bacino e delle Regioni.
Il PAI deve contenere le norme per la regolamentazione
idraulica e idrologica degli strumenti urbanistici generali e delle
loro varianti.
• Direttiva 2007/60/CE Relativa alla valutazione e alla gestione dei
rischi di alluvioni (anche causate da reti di drenaggio artificiale)
• D. Lgs. 152/2006 e s.m.i.: Principi base dell’azione ambientale
(art. 3 ter) e dello sviluppo sostenibile (art. 3 quater);
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58ENTI PUBBLICI CHE HANNO PRODOTTO NORMATIVE
SPECIFICHE
• Regione Lombardia: PRRA 1995 - PTUA 2006 - 2012 Nuova
regolamentazione dell’invarianza idraulica;
• Regione Veneto: Delibere della Giunta Regionale del Veneto n.
1322 del 10 maggio 2006 e n. 1841 del 19 giugno 2007
(Invarianza idraulica);
• Provincia Autonoma Bolzano: Legge 18/06/2002 n. 81 (art. 46)
• Comune di Bolzano: Regolamento di impatto edilizio (2004) ;
• Autorità Bacini Regionali Romagnoli: PAI - Delibera n. 3/2 del
20/10/2003;
• Regione Puglia: Legge n. 13/2008; Documento regionale DGR
2753/2010
• Provincia Torino: PTCP 2010 (Invarianza idraulica).
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59NORMATIVE SPECIFICHE
IL PIANO DELLA REGIONE LOMBARDIA
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60NORMATIVE SPECIFICHE
REGIONE LOMBARDIA: NUOVO PROGETTO DI LEGGE
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61NORMATIVE SPECIFICHE
PAI DELLE AUTORITÀ DEI BACINI ROMAGNOLI
• Inquadramento dell’invarianza idraulica alla stregua di un
Indice Urbanistico.
• Il metodo consente di applicare il principio di “chi consuma
paga”, trasferendo ad ogni intervento sul territorio il costo
dell’effetto idrologico che esso potrà comportare.
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62NORMATIVE SPECIFICHE
PAI DELLE AUTORITÀ DEI BACINI ROMAGNOLI
Sono state individuate le tipologie di soluzione seguenti:
• vasca in c.a. o altro materiale “rigido” posta a monte del punto di scarico,
sia aperta sia coperta;
• invaso in terra posto a monte del punto di scarico;
• depressione in area verde o in piazzale posta a monte del punto di
scarico
• dimensionamento con “strozzatura” delle caditoie in modo da consentire
un invaso su strade e piazzali
• dimensionamento con “strozzatura” delle grondaie e tetti piatti con
opportuno bordo di invaso in modo da consentire un invaso sulle
coperture
• sovradimensionamento delle fognature interne al lotto (1 m3 di tubo o
canale = 0,8 m3 di invaso)
• mantenimento di aree allagabili (es. verde, piazzali) con “strozzatura”
adeguata degli scarichi
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63NORMATIVA SPECIFICHE
DELIBERE DELLA GIUNTA REGIONALE DEL VENETO
• Per tutti gli strumenti urbanistici generali e le varianti, generali o
parziali o che, comunque possano recare trasformazioni del territorio
tali da modificare il regime idraulico esistente deve essere presentata
una valutazione valutazione di compatibilità idraulica.
• Ogni progetto di trasformazione dell’uso del suolo che provochi una
variazione di permeabilità superficiale deve prevedere misure
compensative volte e mantenere costante il coefficiente udometrico
secondo il principio dell’“invarianza idraulica”.
• Vengono definite opere di urbanizzazione primaria le opere relative
alla messa in sicurezza idraulica (pavimentazioni drenanti su
sottofondo permeabile per i parcheggi, aree verdi tali da massimizzare
le capacità di invaso e laminazione, manufatti di limitazione delle
portate delle acque meteoriche, invasi compensativi, ecc.).
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64LOW IMPACT DEVELOPMENT (LID)
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65Key concepts
Low-Impact Development
Più comunemente usato in Nord America, il termine "low impact development "
(LID) sembra sia stato introdotto per la prima volta da Barlow et al. in un rapporto
1977 sulla pianificazione dell'uso del suolo del Vermont, USA (Fletcher et al.,
2014). L’obiettivo è quello di minimizzare il costo della gestione delle acque
piovane adottando un "design with nature approach" (McHarg, 1971).
L'intento originale dei LID era quello di ottenere un'idrologia naturale utilizzando il
layout del sito e il controllo integrato. Il LID ha scoraggiato la precedente pratica
comune che considerava soluzioni di grandi dimensioni concentrate nella parte
terminale del bacino a causa della loro incapacità di soddisfare sufficientemente le
aspettative. Il termine LID è stato utilizzato per distinguere la progettazione a
livello locale e l'approccio a scala di bacino dall'approccio di gestione comune
precedentemente utilizzato, che tipicamente prevedeva il trasporto attraverso
collettori di grosse dimensioni ai sistemi di detenzione terminali.
L'implementazione dei LID è stata ufficialmente sancita dalla legislazione nel 2007
negli Stati Uniti e nel 2010 in Canada. Da allora LID è diventata una soluzione
tradizionale sia negli Stati Uniti che in Canada.
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66Key concepts
Water-Sensitive Urban Design
La frase " water-sensitive urban design " (WSUD) è stata introdotta in Australia
negli anni '90. WSUD è descritto come un "approccio filosofico alla pianificazione e
progettazione urbana che mira a ridurre al minimo gli impatti idrologici dello
sviluppo urbano sull'ambiente circostante". La gestione delle acque piovane è un
sottoinsieme di WSUD diretto a fornire il controllo delle inondazioni, la gestione
delle portate, il miglioramento della qualità dell'acqua e l’opportunità di
raccogliere l'acqua piovana per integrare l'acqua di rete per usi non potabili (Lloyd
et al., 2002).
Gli obiettivi stabiliti per WSUD includevano:
➢ Protezione e miglioramento dei sistemi idrici naturali durante lo sviluppo
urbanistico;
➢ Integrazione del trattamento delle acque piovane nel paesaggio utilizzando
anche corridoi multiuso;
➢ Riduzione del ruscellamento e delle portate di picco dai centri urbani
impiegando misure di detenzione locale e riducendo al minimo le aree
impermeabili.
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67Key concepts
Sustainable Urban Drainage Systems
Il termine " sustainable urban drainage systems " (SUDS) è stato definito nel Regno
Unito come un modo per individuare delle modifiche necessarie agli approcci di
drenaggio urbano all’epoca utilizzati. Jim Conlin di Scottish Water ha concepito il
termine SUDS nel 1997 per definire la tecnologia di gestione delle acque piovane.
In pratica, SUDS inizialmente consisteva in una varietà di tecniche che replicavano
fedelmente il drenaggio naturale pre-sviluppo da un sito, coerentemente con i
principi alla base di LID - l'obiettivo era quello di drenare il deflusso delle acque
piovane in un modo più sostenibile rispetto ad altre soluzioni convenzionali in uso
in quel momento.
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68Key concepts
Best Management Practices
Il termine " best management practices " (BMP) è stato coniato per la prima volta
negli Stati Uniti nel documento Clean Water Act nel 2011. È stato utilizzato in tutto
il Nord America per descrivere un approccio da utilizzare per prevenire
l'inquinamento delle acque e ripristinare la copertura vegetale e la struttura del
suolo al fine di mantenere condizioni naturali per soddisfare il fabbisogno idrico
utilizzabile sia presente che futuro. I BMP si riferiscono a tecniche, misure o
controlli strutturali utilizzati per gestire la il deflusso delle acque piovane e
migliorarne la qualità attraverso la rimozione degli inquinanti. Il suo obiettivo è
ridurre o eliminare i contaminanti raccolti dal deflusso urbano prima che si
trasferisca nei corsi d'acqua.
La definizione di BMP da allora è diventata un termine più universale che descrive
le migliori pratiche relative alla prevenzione generale dell'inquinamento.
Comprende soluzioni sia non strutturali che strutturali: le soluzioni non strutturali
sono pratiche operative e procedurali, mentre gli soluzioni strutturali si riferiscono
alle opere ingegneristiche (Fletcher et al., 2014).
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69Key concepts
Green Infrastructures
Il termine "green infrastructure " (GI) sembra avere origine sia nell'architettura del
paesaggio, dove è stato promosso come una rete di spazi verdi (Benedict &
McMahon, 2006), con un ruolo sia di concetto (influenzare la pianificazione urbana
e i layout per massimizzare l'inclusione di spazi verdi) che di processi (cercando di
massimizzare i benefici di tali spazi verdi identificando i loro potenziali servizi
ecosistemici). Tra questi servizi, il potenziale utilizzo dell'IG per assistere la gestione
delle acque piovane è stato realizzato dall'EPA statunitense (2012) e da altri e ora il
termine è spesso usato in modo intercambiabile con BMP e LID (Struck et al.,
2010).
GI è definito in vari modi nella letteratura statunitense sulla gestione delle acque
piovane come "una rete di pratiche decentralizzate di gestione delle acque
piovane, come tetti verdi, alberi, giardini pluviali e pavimentazioni permeabili, che
possono catturare e infiltrare la pioggia dove cade, riducendo così il deflusso
delle acque piovane e migliorando la salute dei corsi d'acqua circostanti« ed è ora
"più spesso correlato a obiettivi ambientali o di sostenibilità che le città stanno
cercando di raggiungere attraverso un mix di approcci naturali (Fletcher et al.,
2014).
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
70Key concepts
Sustainable Best
Low-Impact Water-Sensitive Green
Urban Drainage Management
Development Urban Design Infrastructures
Systems Practices
Integrated Urban Water Management
I principi su cui si basa IUWM generalmente seguono quelli delineati da Mitchell
(2006):
1. Considerare tutte le parti del ciclo dell'acqua, naturale ed artificiale,
superficiale e sotterranee, come un sistema integrato;
2. Considerare tutti i requisiti dell'acqua, sia antropici che ecologici;
3. Considerare il contesto locale, tenendo conto delle prospettive ambientali,
sociali, culturali ed economiche;
4. Impegnarsi per la sostenibilità, mirando a bilanciare le esigenze ambientali,
sociali ed economiche a breve, medio e lungo termine.
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71Sfide e opportunità
Progettazione urbana sensibile al clima
Comprendere e formalizzare il modo in cui il clima (e il cambiamento
climatico) influisce sull'efficienza delle pratiche LID per la gestione delle
acque piovane
Effetto scala
Comprensione e formalizzazione di come un insieme di pratiche LID
influenzerà la gestione delle acque piovane a livello di bacino
Retrofitting
Comprendere e formalizzare come un contesto urbano sviluppato
influenzerà la scelta e l'ubicazione delle pratiche LID
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
72Climate Sensitive Design
Esiste un consenso generale sull'effetto positivo del controllo alla sorgente (source control) - sia con
riferimento alla riduzione delle portate di picco, mediante la trattenuta dei volumi d’acqua (laminazione),
sia considerando altre tecniche che riducono i deflussi superficiali - sulle inondazioni per ciò che riguarda le
tracimazioni dalle fognature o, più in generale, le inondazioni su piccola scala. Quando si considera una
scala più ampia, tuttavia, questo effetto positivo è meno chiaro: in particolare, diversi idrologi hanno
sostenuto che la laminazione delle piene, pur riducendo la portata immediatamente a valle delle opere di
invaso, può effettivamente aumentarla più a valle, aumentando la durata della portata di piena e quindi la
probabilità di sovrapposizione dei picchi provenienti da altri sotto-bacini (McCuen, 1979; Urbonas &
Glidden, 1983; Goff & Gentry, 2006; Fang et al., 2010).
La progettazione del LID dovrebbe tenere conto del regime delle precipitazioni locali (sia i
pattern stagionali che le precipitazioni estreme). Possono verificarsi due condizioni principali:
❖ Gran parte del volume di deflusso annuale si genera durante eventi di elevata insnsità, con
lunghi periodi di siccità intermedi. In questo caso, le pratiche LID richiederanno grandi
dimensioni/estensione per gestire elevati volumi di acqua piovana, ma saranno
inutilizzate per periodi prolungati.
❖ Il volume annuale del deflusso è dovuto principalmente a piccoli e frequenti eventi
meteorici. In questo caso, se gli eventi estremi sono gli unici criteri di progettazione per le
opere LID, tali opere risulteranno sovradimensionate per la stragrande maggioranza degli
eventi meteorici annuali, probabilmente ponendo problemi di efficienza.
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
73Climate Sensitive Design
L'entità degli eventi di pioggia influenza profondamente la progettazione
(tipo, dimensione, posizione) delle pratiche LID da attuare; i progetti LID
sono generalmente più efficaci nella riduzione del deflusso durante eventi
di pioggia più brevi e più intensi (Bai et al., 2018). Sebbene si tratti di una
questione aperta, alcuni Paesi hanno adottato standard e regolamenti
conformi a questo argomento.
Norwegian standards for stormwater management
US standards for stormwater management
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
74Climate Sensitive Design
Nel 2008, la Norwegian Water Association ha adottato una linea guida
nazionale per la gestione delle acque piovane che utilizza un approccio in
tre fasi, in cui un controllo alla sorgente dovrebbe essere in grado di
raccogliere e infiltrare i deflussi di piccoli eventi (Lindholm et al., 2008):
T < 2-5 anni T < 5-10 anni T > 10 anni
Step 1 Step 3
Step 2
Eventi di modesta Eventi estremi
Eventi di
entità trattati affrontati
maggiore entità
mediante mediante la
trattati mediante
infiltrazione garanzia di vie
le tradizionali
(nature-based d’acuqa (gestione
misure si invaso
solutions) del rischio)
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
75Climate Sensitive Design
In conformità con le direttive EPA, molti Paesi degli Stati Uniti hanno adottato gli
Unified Sizing Criteria, assumendo che le diverse intensità degli eventi meteorici
producono diversi tipi di pericolo che dovrebbero essere affrontati con pratiche
diverse:
T = 1 year, T = 5 years T = 100 years
d = 24h
Protezione del Protezione dei piani
golenali Protezione dagli eventi
canale estremi
Misure per il controllo del picco
Misure di detenzione di 24
di piena relativo a T=5 anni in Valutare gli effetti sul sistema di
ore per ridurre le portate di
modo tale che il picco di piena gestione delle acque piovane e sulle
piena ordinaria e
dello dopo lo sviluppo dell’area strutture e proprietà a valle. Gestire
proteggere i canali di valle
non superi la capacità di gli impatti dell'evento estremo
da fenomeni di erosione e
trasporto a valle e/o provochi attraverso i controlli di bacini di
conseguenti condizioni di
inondazioni dalle sponde nei detenzione
instabilità
bacini idrografici urbani
Per gli eventi meteorici con TCambiamenti futuri nel clima e nell'uso del suolo
Fonte: www.rainews.it Fonte: Georges River. Image courtesy of Waterwatch Queensland
Il cambiamento climatico è dovuto Il cambiamento idrologico è dovuto
ad un aumento della concentrazione all'urbanizzazione e al cambiamento
di GHG; il suo effetto è più visibile e della copertura del suolo; si verifica
consistente sulle temperature su scala molto locale ma gli effetti
(riscaldamento globale) ma gli sono significativi a lungo termine:
effetti sui regimi di precipitazione Diminuzione dell'infiltrazione
sono incerti e si verificano a scala
molto locale: Diminuzione
dell'evapotraspirazione
Possibile aumento della frequenza
di eventi estremi Maggiore deflusso superficiale
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
77Cambiamenti futuri nel clima e nell'uso del suolo
Sustainable Best
Low-Impact Water-Sensitive Green
Urban Drainage Management
Development Urban Design Infrastructures
Systems Practices
Win-win measures (vantaggioso per tutti)
Convenienti ora e in una serie di scenari climatici futuri. Essi non comportano forti
compromessi con altri obiettivi politici.
Low-regret measures (a basso svantaggio)
Le azioni a basso svantaggio hanno un costo relativamente basso e forniscono benefici
relativamente ampi in condizioni climatiche future previste.
No-regret measures (senza svantaggio)
Contribuire all'adattamento ottenendo allo stesso tempo altri vantaggi di politica sociale,
economica e ambientale, anche in relazione alla mitigazione.
Le molteplici fonti di incertezza che influenzano le proiezioni climatiche spesso sollevano
dubbi sulla loro affidabilità nella stima del futuro regime locale di precipitazioni estreme.
L'adozione di misure senza svantaggio risponde a tali dubbi, migliorando in modo efficiente la
gestione delle acque piovane a breve e a lungo termine.
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
78Effetto scala
Le pratiche LID distribuite possono imitare funzionalmente un paesaggio
idrologico di condizioni pre-urbanizzate. Tuttavia, le attuali conoscenze
sull'efficacia delle pratiche LID a scala di bacino sono relativamente
incerte e rappresentano una frontiera della ricerca (Golden & Hoghooghi
2018).
Gli effetti cumulati delle pratiche LID sui sistemi idrici di valle sono
principalmente influenzate da:
Progettazione specifica (dimensione, materiali, etc.)
Ubicazione all’inerno del bacino (funzionamento in
serie/parallelo, distanza dalla rete di drenaggio
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
79Effetto scala
Ricerche recenti mostrano che pratiche LID distribuite in "aree spazialmente
sensibili", come lungo percorsi idrici preferenziali o ai lati di strade, migliora
l'efficienza in termini di attenuazione del picco delle portate/volume (Golden &
Hoghooghi, 2018).
Directly Connected Impervious Areas
The concept of directly connected impervious
area (DCIA) or efficient impervious areas (EIA)
refers to a subset of impervious cover, which is
directly connected to a drainage system or a
water body via continuous impervious surfaces
(Seo et al., 2017).
Inoltre, la riduzione del deflusso a scala di bacino con le pratiche LID risulta essere
più vantaggiose se queste ultime sono posizionate vicino alla sezione di chiusura
del bacino (Di Vittorio et al., 2015). Ciò è particolarmente vero per le misure di
detenzione (vasche volano), la cui efficacia è influenzata dal funzionamento in
serie e/o parallelo (Del Giudice et al., 2014.
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
80Effetto scala
Source Control vs. End-of-pipe Control
End-of-Pipe Control
Mira a drenare rapidamente il deflusso attraverso le fognature. Nell'approccio "end-of-pipe",
tutto il volume di acqua è concentrato nella sezione di chiusura del bacino dove è ubicata una
struttura di invaso tradizionali ("grey")..
Source Control
Mira a mitigare gli impatti delle acque piovane sui corpi idrici ricettori i il più vicino possibile
alla sorgente dove viene generato il deflusso. Nell'approccio " source control ", sono adottati
sistemi di gestione delle acque piovane in loco al fine di controllare i deflussi,
l'evapotraspirazione e l'infiltrazione, riducendo al minimo gli impatti sia idrologici che
qualitativi
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
81Retrofitting
Le pratiche LID sono più efficaci dal punto di vista dell'efficienza e dei costi quando la gestione
delle acque piovane è inserita nelle prime fasi di pianificazione di una comunità.
L'adeguamento (retrofitting) di strutture esistenti è tecnicamente più difficile e costoso
perché potrebbe non essere disponibile lo spazio, ovvero si potrebbero intersecare con altre
infrastrutture sono già installate etc (National Research Council, 2008)
Nei contesti urbani sviluppati la scelta e il posizionamento delle pratiche LID pone
diverse sfide (Shafique & Kim, 2017):
❖ Trovare luoghi adatti per le pratiche LID nelle infrastrutture esistenti;
❖ Mancanza degli standard di progettazione delle pratiche LID accettati in tutto il
mondo;
❖ Mancanza di conoscenza della tecnologia LID da parte dei residenti e delle parti
interessate.
❖ Manutenzione difficile e costosa;
❖ Nessuna fiducia generalizzata sugli obiettivi a lungo termine della tecnologia LID.
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
82Retrofitting Generally not a restriction
Can be overcome with careful site design
May preclude use
Gradient
table
High water
bedrock
Proximity to
foundations
building
Proximity to
Land take
depth
Maximum
uses
Multifunctional
input
High sediment
and liability
Management
practice
Extended
detention basin
Water retention
basin
Constructed
wetland
Infiltration
basin
Porous paving
Grass swale
Grass strip filter
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
83Progettazione LID: un problema circolare
La progettazione LID è solitamente formalizzata come un problema di ottimizzazione vincolata con
diversi gradi di complessità in termini di risoluzione spaziale / temporale, parametri, modellazione
idraulica (Mani et al., 2019).
Efficiency at the
Funzioni obiettivo tipiche
catchment scale ❖ Criteri quantitativi ed economici:
minimizzazione del picco/volume di piena
e dei costi di implementazione/
manutenzione (Jiaet al., 2012; Damodaram &
Zechman, 2012; Tao et al., 2014; Eckart, 2015; Loáiciga
et al., 2015; Chui et al. ., 2016; Aminjavaheri e Nazif,
2018)
Optimal stormwater ❖ Criteri qualitativi ed economici:
integrated minimizzazione dell'inquinamento dei
management deflussi e costi di implementazione/
manutenzione (Baeket al., 2015; Tobio et al., 2015)
LID type
Available locations ❖ Criteri quantitativi, qualitativi ed
(areas/volumes) economici (Limbrunner et al., 2013; Montaseri et al.,
2015; Sadeghi et al., 2017).
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
84ALCUNE ESPERIENZE: NEW YORK CITY
Studio della resilienza climatica
• Approccio in 4 fasi alla pianificazione della resilienza in caso di eventi
estremi mediante un processo iterativo
• Analisi costi - benefici
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
85ALCUNE ESPERIENZE: NEW YORK CITY
1. Determinazione del rischio attuale
• Simulazione idraulica nelle condizioni
climatiche attuali e future
• Impatti diretti basati sui premi delle
compagnie assicurative, sui costi delle
infrastrutture etc.
• Impatti indiretti dovuti agli effetti sul
traffico, la salute pubblica, la riduzione
degli investimenti, etc.
• Calcolo del Valore attuale netto (VAN)
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
86ALCUNE ESPERIENZE: NEW YORK CITY
2. Pianificazione e progettazione
• Progettare un masterplan con le Blue-Green Infrastructure (BGI)
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
87ALCUNE ESPERIENZE: NEW YORK CITY
2. Pianificazione e progettazione - Esempi
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
88ALCUNE ESPERIENZE: NEW YORK CITY
3. Misura degli effetti
• Riduzione degli allagamenti
• Riduzione del costo dei danni
• Introduzione di ulteriori aree ricreative verdi
• Miglioramento della connettività
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
89ALCUNE ESPERIENZE: NEW YORK CITY
4. Valutazioni dei costi
• Capitale investito $ 330 ml
Perdita netta
• Costi di rischio evitati $ 310 ml
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
90APPLICAZIONE DEI PROVVEDIMENTI DI INVARIANZA
IDRAULICA IN UN CASO REALE A SCALA LOCALE
Fonte: Paoletti et al. 2016
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
91APPLICAZIONE DEI PROVVEDIMENTI DI INVARIANZA
IDRAULICA IN UN CASO REALE A SCALA LOCALE
Fonte: Paoletti et al. 2016
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
92APPLICAZIONE DEI PROVVEDIMENTI DI INVARIANZA
IDRAULICA IN UN CASO REALE A SCALA COMUNALE
Fonte: Paoletti et al. 2016
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
93Pervious
LID practices pavements
Rain garden Bio-swale
Green roof
Rain barrel
Bio-retention
system
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
94GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Giuseppe Del Giudice – Progettazione di condotti fognari in aree urbane fortemente antropizzate
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