In un'epoca di crescente scarsità d'acqua e preoccupazioni ambientali, la raccolta dell'acqua piovana è emersa come una soluzione sostenibile ed economica. Catturando e immagazzinando l'acqua piovana, individui e comunità possono ridurre la loro dipendenza dalle forniture idriche comunali, conservare le risorse idriche e mitigare gli impatti del deflusso urbano. Questo articolo approfondisce i principi dei sistemi di raccolta dell'acqua piovana e fornisce approfondimenti sulla progettazione e sugli aspetti computazionali di questi sistemi. progettazione della raccolta dell acqua piovana
Informazioni sui sistemi di raccolta dell'acqua piovana -progettazione della raccolta dell acqua piovana
Un sistema di raccolta dell'acqua piovana in genere comprende i seguenti componenti:
Area di raccolta:
il tetto o altra superficie impermeabile che raccoglie l'acqua piovana.
Pluviali:
condotte che convogliano l'acqua piovana dall'area di raccolta al serbatoio di stoccaggio.
Deviatore di primo scarico:
un dispositivo che devia il flusso iniziale di acqua piovana, che può contenere inquinanti, lontano dal serbatoio di stoccaggio.
Serbatoio di stoccaggio:
un contenitore che immagazzina l'acqua piovana raccolta.
Sistema di pompaggio e filtraggio:
Attrezzatura utilizzata per pompare e filtrare l'acqua immagazzinata per vari usi.
Sistema di distribuzione:
tubi e raccordi che forniscono l'acqua trattata a diversi punti di utilizzo.
Considerazioni progettuali per i sistemi di raccolta dell'acqua piovana
La progettazione di un sistema di raccolta dell'acqua piovana comporta diverse considerazioni chiave:
Area di raccolta:
Dimensioni:
Più ampia è l'area di raccolta, maggiore è la quantità di acqua piovana che può essere raccolta.
Pendenza:
Una pendenza più ripida può aumentare la portata dell'acqua piovana.
Orientamento:
L'orientamento dell'area di raccolta può influenzare la quantità di radiazione solare che riceve, che può influire sulla temperatura dell'acqua.
Serbatoio di stoccaggio:
Capacità:
La capacità di stoccaggio deve essere sufficiente a soddisfare la richiesta di acqua desiderata.
Materiale:
Il materiale del serbatoio deve essere durevole, impermeabile e resistente alla corrosione.
Posizione:
Il serbatoio deve essere posizionato in un luogo che riduca al minimo le perdite per evaporazione e lo protegga dalla contaminazione.
Qualità dell'acqua:
Deviatore di primo scarico:
Questo dispositivo può aiutare a rimuovere gli inquinanti iniziali dall'acqua piovana.
Filtrazione:
I filtri possono essere utilizzati per rimuovere solidi sospesi e altre impurità.
Disinfezione:
In alcuni casi, la disinfezione può essere necessaria per uccidere i microrganismi dannosi.
Distribuzione dell'acqua:
Sistema di pompaggio:
Potrebbe essere necessaria una pompa per distribuire l'acqua a quote più elevate o per superare le perdite di pressione nel sistema di distribuzione.
Sistema di tubazioni:
Il sistema di tubazioni deve essere progettato per ridurre al minimo la perdita di acqua e prevenire la contaminazione.
Strumenti computazionali per la progettazione della raccolta dell'acqua piovana
Diversi strumenti computazionali possono aiutare nella progettazione e nell'analisi dei sistemi di raccolta dell'acqua piovana:
Software di modellazione idrologica:
SWMM (Storm Water Management Model):
Questo software può simulare i processi idrologici dei bacini idrografici urbani, inclusa la modellazione di precipitazioni-deflusso.
HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System):
Questo software può essere utilizzato per modellare sistemi idrologici complessi, inclusi i processi di precipitazioni-deflusso e le operazioni di bacino.
Software di modellazione delle informazioni di costruzione (BIM):
Revit:
Il software BIM può essere utilizzato per modellare l'edificio e la sua area di raccolta, consentendo calcoli accurati della potenziale raccolta dell'acqua piovana.
Software di progettazione assistita da computer (CAD):
AutoCAD:
Il software CAD può essere utilizzato per progettare il layout del sistema di raccolta dell'acqua piovana, incluso il posizionamento di serbatoi, tubi e pompe.
Metodo di base per il calcolo della progettazione del sistema di raccolta dell'acqua piovana
Comprensione delle basi
Prima di immergerci nei calcoli, chiariamo alcuni termini chiave:
Area di raccolta:
La superficie che raccoglie l'acqua piovana, solitamente un tetto.
Coefficiente di deflusso:
Un fattore che rappresenta la percentuale di pioggia che diventa deflusso. Dipende dal materiale della superficie (ad esempio, i tetti in metallo hanno coefficienti più elevati rispetto ai tetti in tegole).
Intensità di pioggia di progetto:
La massima intensità di pioggia prevista per una durata specifica.
Capacità di stoccaggio:
Il volume d'acqua che il serbatoio di stoccaggio può contenere.
Calcolo passo dopo passo
Determinare l'area di raccolta:
Misurare le dimensioni del tetto o di altre superfici di raccolta.
Calcolare l'area in metri quadrati (m²).
Stima del volume di deflusso:
Calcolare il volume di pioggia potenziale:
Moltiplicare l'area di raccolta per l'intensità e la durata delle precipitazioni di progetto.
Regolare il coefficiente di deflusso:
Moltiplicare il volume di pioggia potenziale per il coefficiente di deflusso.
Valori del coefficiente di deflusso (C)
Il coefficiente di deflusso (C) è un fattore che rappresenta la percentuale di pioggia che diventa deflusso. Dipende dal materiale della superficie, dalla pendenza e da altri fattori. Ecco una tabella generale dei valori C per diversi tipi di utilizzo del suolo:
Tipo di utilizzo del suolo | Coefficiente di deflusso (C) |
Residenziale (monofamiliare) | 0.30 - 0.70 |
Commerciale | 0.70 - 0.95 |
Industriale | 0.75 - 0.95 |
Parcheggio asfaltato | 0.85 - 0.95 |
Nota:
Questi sono valori approssimativi. I valori C effettivi possono variare a seconda delle condizioni specifiche del sito.
Intensità di pioggia di progetto
I valori di intensità di pioggia di progetto (DRI)
possono variare in modo significativo in base alla posizione, al clima e a specifici criteri di progettazione.
Le autorità meteorologiche locali
sono la fonte migliore per valori DRI accurati per una regione specifica.
Valori generali di intensità di pioggia di progetto (pollici/ora) per diversi usi del suolo
Esclusione di responsabilità:
Questa tabella fornisce una linea guida generale e non deve essere utilizzata per calcoli ingegneristici precisi.
Tipo di utilizzo del suolo | Intervallo DRI tipico (pollici/ora) |
Residenziale | 2-4 |
Commerciale | 3-6 |
Industriale | 4-8 |
Parcheggi | 4-8 |
L'intensità di pioggia di progetto è la massima intensità di pioggia prevista per una durata specifica. In genere si ottiene dalle curve locali di intensità-durata-frequenza di pioggia (IDF). Queste curve sono specifiche per una particolare posizione e sono spesso fornite dalle autorità meteorologiche o idrologiche locali.
Ricorda, questi sono valori approssimativi. Fai sempre riferimento alle linee guida e alle normative locali per valori DRI accurati.
Determina la capacità di stoccaggio:
Considera la domanda di acqua:
Stima la domanda giornaliera di acqua per l'uso previsto (ad esempio, irrigazione, scarico del water).
Tieni conto dei periodi di siccità:
Calcola il numero di giorni di siccità di cui il serbatoio di stoccaggio ha bisogno per fornire acqua.
Dimensiona il serbatoio:
Moltiplica la domanda giornaliera di acqua per il numero di giorni di siccità per ottenere la capacità di stoccaggio richiesta.
Progetta i componenti del sistema:
Pluviali:
Dimensiona i pluviali per gestire la portata di picco.
Deviatore di primo scarico:
Installa per rimuovere l'acqua piovana inquinata iniziale.
Filtri:
Scegli i filtri appropriati in base ai requisiti di qualità dell'acqua.
Pompe:
Se necessario, dimensiona le pompe per fornire acqua alle posizioni desiderate.
Esempio di calcolo
Problema:
Progettare un sistema di raccolta dell'acqua piovana per una casa residenziale con una superficie del tetto di 200 metri quadrati.
Dato:
Superficie del tetto = 200 m²
Coefficiente di deflusso (C) = 0,8 (tipico per un tetto in metallo)
Intensità di pioggia di progetto (DRI) = 3 in/ora (dalla tabella per le aree residenziali)
Passaggi:
Converti DRI in unità metriche:
1 pollice = 25,4 mm
Quindi, 3 in/ora = 76,2 mm/ora
Calcola il volume di pioggia potenziale:
Volume = Area × Intensità di pioggia × Durata
Supponendo un temporale di 1 ora:
Volume = 200 m² × 76,2 mm/ora × 1 ora = 15.240 litri
Considera il coefficiente di deflusso:
Volume effettivo = Volume potenziale × Coefficiente di deflusso
Volume effettivo = 15.240 litri × 0,8 = 12.192 litri
Per questo scenario specifico, un sistema di raccolta dell'acqua piovana con una capacità di stoccaggio di almeno 12.192 litri sarebbe sufficiente per catturare il potenziale deflusso dell'acqua piovana da un temporale di 1 ora. Tuttavia, è importante considerare fattori come le normative locali, gli standard di qualità dell'acqua e la futura domanda di acqua per determinare la capacità di stoccaggio ottimale.
Nota:
Il valore DRI fornito è una stima generale. I valori DRI effettivi possono variare in modo significativo in base alla posizione, al clima e a specifici criteri di progettazione.
Consultare sempre le autorità meteorologiche locali o gli ingegneri idrologici per valori DRI accurati per la propria posizione specifica.
Considerare fattori come perdite per evaporazione, qualità dell'acqua e manutenzione quando si progetta un sistema di raccolta dell'acqua piovana.
Seguendo questi passaggi e considerando le condizioni locali, è possibile progettare un sistema di raccolta dell'acqua piovana che cattura e immagazzina efficacemente l'acqua piovana per vari usi.
Conclusione
La raccolta dell'acqua piovana offre un approccio sostenibile e resiliente alla gestione dell'acqua. Considerando attentamente i fattori di progettazione e utilizzando strumenti computazionali appropriati, architetti e ingegneri possono progettare sistemi di raccolta dell'acqua piovana efficienti ed efficaci che contribuiscono alla conservazione dell'acqua e alla sostenibilità ambientale.
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