Sistema di drenaggio sostenibile

Un sistema di drenaggio sostenibile è progettato per ridurre il potenziale impatto degli sviluppi nuovi ed esistenti rispetto agli scarichi di drenaggio delle acque superficiali. Il termine “sistema di drenaggio urbano sostenibile” non è il nome accettato, il riferimento “Urbano” è stato rimosso in modo da accogliere le pratiche di gestione delle risorse idriche rurali sostenibili.

I sistemi di drenaggio alternativi comprendono le tecniche utilizzate per minimizzare gli impatti dell’urbanizzazione sul ciclo naturale dell’acqua. Nell’ambiente naturale, una parte dell’acqua penetra nel terreno o passa attraverso l’evapotraspirazione delle piante e gli eccessi di scolo nei fiumi e nei laghi. Tuttavia, la crescita urbana fa emergere aree impervie, in modo che il flusso diventi più ingombrante e più veloce. I sistemi di drenaggio tradizionali cercano la rapida rimozione dell’acqua dall’ambiente urbano. Tuttavia, spesso non sono in grado di sopportare il volume scaricato, che causa allagamenti.

I sistemi di drenaggio alternativi cercano di riprodurre il più possibile le condizioni naturali del ciclo idrologico attraverso la ritenzione e l’infiltrazione delle acque del suolo. Queste tecniche possono essere applicate localmente, attraverso strutture di stoccaggio, riutilizzo dell’acqua piovana e creazione di aree permeabili in lotti. Nell’ambiente urbano, le strutture più grandi che temporaneamente immagazzinano il volume o promuovono l’infiltrazione nel terreno sono anche importanti per ridurre il deflusso totale, la velocità del flusso e il trasporto dei sedimenti. Queste strutture sono generalmente facilmente integrate nel paesaggio urbano.

contestualizzazione
Nell’ambiente naturale, il ciclo dell’acqua favorisce la circolazione dell’acqua tra l’atmosfera, la superficie e il sottosuolo. L’incidenza dell’energia solare provoca l’evaporazione dell’acqua che forma le nuvole che portano la pioggia. L’acqua restituisce anche l’atmosfera attraverso il sudore delle piante. In superficie, l’acqua piovana può scorrere attraverso la superficie e, secondo la topografia, andare nelle valli in cui si trovano i fiumi. Una parte dell’acqua può anche penetrare negli strati più profondi del suolo, che in seguito ritorna in superficie a molle o raggiunge le falde acquifere. L’acqua immagazzinata nelle falde acquifere di solito funge da serbatoi per il mantenimento dei livelli del fiume durante i periodi di siccità. Questo ciclo si verifica continuamente.

Una serie di fattori può alterare il ciclo idrologico naturale, comprese le attività umane. Tra questi, l’urbanizzazione causa i maggiori impatti. Negli ultimi secoli, la popolazione umana è diventata sempre più popolata da centri urbani. Questo processo diventa ancora più intenso a causa della crescita della popolazione. Tuttavia, specialmente nei paesi in via di sviluppo, la crescita urbana nelle metropoli e nelle grandi città avviene in modo disordinato, portando a occupazioni irregolari.

La costruzione di edifici e strade asfaltate, tra le altre strutture caratteristiche nelle città, causa l’impermeabilizzazione del suolo. In questo modo, l’acqua piovana che prima si infiltra nel terreno diventa il deflusso superficiale, il cui volume diventa più grande in relazione all’ambiente naturale. Il maggiore volume di acqua drenata raggiunge rapidamente le aree più basse, causando allagamenti. Oltre alle perdite economiche, le inondazioni comportano rischi per la salute e compromettono la qualità della vita della popolazione.

La qualità dell’acqua che scorre attraverso un evento di precipitazione porta con sé una grande quantità di sedimenti e rifiuti depositati su strade e edifici pubblici. Questa carica è più alta all’inizio delle precipitazioni. Sebbene sia stato concordato che le reti di drenaggio delle acque meteoriche e le reti fognarie debbano essere separate, le connessioni clandestine possono introdurre rifiuti nel deflusso, favorendo la proliferazione delle malattie trasmesse dall’acqua.

sfondo
L’aumento dell’urbanizzazione ha causato problemi con l’aumento delle inondazioni improvvise dopo la pioggia improvvisa. Poiché le aree di vegetazione sono sostituite da cemento, asfalto o strutture coperte, che portano a superfici impermeabili, l’area perde la sua capacità di assorbire l’acqua piovana. Questa pioggia è invece diretta nei sistemi di drenaggio delle acque superficiali, spesso sovraccaricandoli e causando inondazioni.

L’idea alla base dei SuDS è quella di provare a replicare i modelli di drenaggio dei sistemi naturali utilizzando soluzioni economicamente vantaggiose a basso impatto ambientale per drenare via lo sporco e l’acqua superficiale attraverso la raccolta, l’immagazzinamento e la pulizia prima di consentirne il rilascio lentamente indietro nell’ambiente, come nei corsi d’acqua. Ciò serve a contrastare gli effetti dei sistemi di drenaggio convenzionale che spesso consentono di allagare, inquinamento dell’ambiente – con conseguenti danni alla fauna selvatica – e contaminazione delle fonti di acque sotterranee utilizzate per fornire acqua potabile. Il paradigma delle soluzioni SUDS dovrebbe essere quello di un sistema facile da gestire, che richiede un input energetico minimo o nullo (eccetto che da fonti ambientali come la luce solare, ecc.), Resiliente all’uso ed ecologico ed esteticamente attraente. Esempi di questo tipo di sistema sono i bacini (depressioni del paesaggio superficiale che sono per lo più secche quando non piove), giardini piovosi (depressioni del paesaggio poco profonde con arbusti o piantagioni erbacee), squame (fossati poco profondi, asciutti e larghi) , drenaggi di filtri (drenaggio di ghiaia riempita di ghiaia), bacini di bioretention (depressioni superficiali con ghiaia e / o strati di filtrazione di sabbia sotto il substrato di coltivazione), canneti e altri habitat delle zone umide che raccolgono, immagazzinano e filtrano l’acqua sporca e forniscono un habitat per fauna selvatica.

In origine il termine SUDS descriveva l’approccio del Regno Unito ai sistemi di drenaggio urbano sostenibile. Questi sviluppi potrebbero non essere necessariamente in aree “urbane”, e quindi la parte “urbana” delle SUD viene ora abbandonata per ridurre la confusione. Altri paesi hanno approcci simili in atto utilizzando una terminologia diversa, come la best practice management (BMP) e lo sviluppo a basso impatto negli Stati Uniti, e il design urbano sensibile all’acqua in Australia.

SuDS usa le seguenti tecniche:

controllo della fonte
pavimentazione permeabile come calcestruzzo permeabile
detenzione di acqua piovana
infiltrazione di acqua piovana
evapo-traspirazione (ad esempio da un tetto verde)

Un malinteso comune delle SUD è che riducono le inondazioni sul sito di sviluppo. In effetti, le SUD sono progettate per ridurre l’impatto che il sistema di drenaggio delle acque superficiali di un sito ha su altri siti. Ad esempio, inondazioni di fogna è un problema in molti luoghi. Pavimentare o costruire su terreni può provocare inondazioni improvvise. Ciò accade quando i flussi che entrano in una fogna superano la sua capacità e ne traboccano. Il sistema del SuDS mira a minimizzare o eliminare gli scarichi dal sito, riducendo l’impatto, l’idea è che se tutti i siti di sviluppo incorporano i SUD, le inondazioni nelle fognature urbane sarebbero meno problematiche. A differenza dei tradizionali sistemi di drenaggio delle acque piovane urbane, i SuDS possono anche aiutare a proteggere e migliorare la qualità delle acque sotterranee.

Sistemi di drenaggio convenzionali
I sistemi di drenaggio tradizionali sono formati da una rete di condotti che facilitano il flusso massimo di acqua fuori dalla città. Tuttavia, la velocità del flusso è significativamente alta. Con l’impermeabilizzazione delle aree urbane, grandi volumi di acqua sono destinati agli edifici e ai percorsi direttamente alla rete di drenaggio, che deve essere in grado di resistere occasionalmente a grandi deflussi. Quando non lo sono, l’acqua trabocca e causa inondazioni.

Per molto tempo, i sistemi di drenaggio delle acque piovane sono stati usati come secondari e non strettamente necessari per lo sviluppo urbano. Tuttavia, le strutture urbane create dai Romani per oltre duemila anni hanno reti di drenaggio. Nel diciannovesimo secolo iniziarono a stabilirsi reti di condotte in Italia per rimuovere le acque piovane e anche i liquami domestici, eliminando l’uso di fosse settiche e aree di accumulo di acqua, il cui verificarsi era direttamente correlato alla proliferazione di malattie e mortalità di persone e animali. Opere simili diffuse in tutta Europa come misura preventiva. Pertanto, si è ipotizzato che la rimozione di acqua piovana e fognature dalla città sarebbe il modo migliore per risolvere i problemi di drenaggio.

Tuttavia, gli impatti causati dalla rapida rimozione dell’acqua dalla zona urbana non sono stati considerati fino agli anni ’60. Nei paesi sviluppati sono stati percepiti i danni che questa forma di drenaggio ha portato all’ambiente, a causa del grande volume introdotto nell’acqua a valle, come l’erosione e l’inquinamento delle risorse idriche.

Caratteristiche
Il ciclo idrologico naturale consiste nell’equilibrio tra infiltrazione, evapotraspirazione e flusso, direttamente influenzato dalla topografia, dalla copertura vegetale e dalla temperatura, tra gli altri. La formazione di città interferisce fortemente con queste variabili. I sistemi di drenaggio alternativi cercano di ridurre al minimo gli impatti causati dall’urbanizzazione, promuovendo l’infiltrazione di acqua nel suolo e la sua conservazione. I sistemi di drenaggio alternativi hanno principi che si oppongono ai sistemi di drenaggio convenzionale ricercando la ritenzione idrica anziché allontanarla dall’ambiente urbano il più rapidamente possibile. In questo modo, il volume totale del deflusso diminuisce, così come la velocità dell’acqua e il picco di flusso, rendendo le aree a valle meno soggette a inondazioni ed erosione. L’impianto di questi sistemi evita anche il sovraccarico della rete di drenaggio convenzionale. Altri vantaggi includono il miglioramento della qualità dell’acqua, che diventa meno inquinata quando passa attraverso il filtraggio naturale per infiltrarsi nel terreno. Il suo impianto porta anche benefici al paesaggio urbano, poiché la riproduzione delle condizioni naturali ha un effetto paesaggistico positivo.

Negli ultimi decenni, gli studi sull’applicazione di sistemi di drenaggio alternativi sono diventati importanti, specialmente in paesi sviluppati come gli Stati Uniti e il Canada (Low Impact Development, LID), Regno Unito (Sistemi di drenaggio urbano sostenibile, SUDS), Australia (Sensibile all’acqua Urban Design, WSUD) e Nuova Zelanda (Low Impact Urban Design and Development, LIUDD), tutti con gli stessi principi di base. Nei paesi in via di sviluppo, tuttavia, il controllo quantitativo del deflusso superficiale urbano è scarsamente distribuito e il controllo della qualità delle acque superficiali è praticamente inesistente.

tecniche
Esistono numerose procedure che favoriscono il mantenimento delle condizioni naturali di deflusso, che includono la ritenzione o l’infiltrazione di acqua nel terreno. Le strategie per l’attuazione di sistemi di drenaggio alternativi dovrebbero essere attuate congiuntamente al fine di promuovere una maggiore efficienza. La sua applicazione è fatta in base alle condizioni locali, come la permeabilità del suolo, le caratteristiche di questi terreni e i rischi di contaminazione da parte di prodotti chimici. C’è ancora una certa riluttanza da parte delle autorità pubbliche riguardo all’implementazione di questi dispositivi, principalmente perché il loro comportamento a lungo termine non è noto. La sua applicazione deve essere in linea con le condizioni locali, compresi alleati alle reti di drenaggio convenzionali.

I principi
Si basano su un triplice principio:

immagazzinare temporaneamente l’acqua piovana a monte per tamponare e rallentare i flussi a valle.
Infiltrare l’acqua non inquinata nel terreno, quando possibile, per ridurre i volumi a valle
Separare e trattare separatamente l’acqua inquinata, l’acqua piovana e il deflusso dell’acqua e assicurarsi che coloro che hanno eseguito su substrati inquinati (strade, cortili di fabbrica, terreni inquinati, ecc.) Siano trattati in base alle loro caratteristiche (carico in microbi, detergenti, metalli pesanti, pesticidi, inquinanti stradali, ecc.)

Che coinvolge:

gestire e, se possibile, purificare l’acqua il più vicino possibile al suo punto di caduta, con soluzioni passive (non dipendenti da pompe, valvole, valvole e tubi che potrebbero ostruirsi, ecc.), dal tetto, ad esempio con vegetazione terrazze, o vicino alla casa, con sistemi di valli e il ripristino di zone umide funzionali (come lagune naturali che purificano anche l’acqua, che non è il caso per le fogne che raccolgono l’acqua piovana)
evitare o limitare il ruscellamento, che è un fattore determinante nell’inquinamento idrico e nel rapido trasferimento di sostanze inquinanti a valle e in mare (la torbidità dell’acqua è diventata uno dei parametri più critici per i corsi d’acqua, acqua dal nord della Francia e molte aree urbane o agricole arate) .

Controllo locale
Il controllo locale del deflusso si riferisce a tecniche di drenaggio alternative applicate a o vicino a lotti urbani. Queste tecniche includono lo stoccaggio di acqua sul tetto. Sugli edifici, aree relativamente piatte possono essere utilizzate per immagazzinare temporaneamente l’acqua piovana. Tuttavia, per la sua applicazione, dovrebbe essere presa in considerazione una cura adeguata con isolamento e capacità strutturale per sostenere il peso.

I tetti verdi, una copertura del suolo che consente la crescita delle piante sul tetto, hanno una capacità di stoccaggio rilevante, oltre a favorire l’evapotraspirazione e migliorare la qualità dell’acqua che viene filtrata dallo strato del suolo. In questo modo, riducono il flusso massimo e il volume totale scaricato.

Il riutilizzo delle acque piovane può anche avere un impatto positivo sulla riduzione del deflusso in quanto diminuisce la quantità di acqua che lascia il lotto. L’acqua immagazzinata, pur non potabile, può essere utilizzata in una varietà di attività domestiche, risparmiando anche acqua trattata.

Dispositivi di infiltrazione
Questi sistemi favoriscono l’ingresso di acqua nel terreno attraverso l’infiltrazione. Le trincee di infiltrazione sono trincee lineari piene di pietre, che consentono la penetrazione dell’acqua e favoriscono anche la loro conservazione. Sono generalmente integrati nell’ambiente in cui vengono distribuiti. Oltre a promuovere una migliore qualità del suolo attraverso la filtrazione, le trincee di infiltrazione promuovono anche la ricarica delle falde acquifere. I drenaggi francesi sono simili alle trincee, ma al suo interno passa un tubo perforato, che consente all’acqua di fuoriuscire e infiltrarsi nel terreno. I canali di terra allagati possono essere utilizzati per raccogliere l’acqua piovana e conservarla temporaneamente fino a quando non si verifica la piena infiltrazione. Sono utilizzati principalmente lungo le autostrade, ma possono essere utilizzati nei giardini e persino incorporati nelle aree di svago. I pozzi di infiltrazione sono più profondi e meno estesi delle trincee di infiltrazione, ma sono anche pieni di pietre. Una grande quantità di sedimenti in questi dispositivi può comprometterne l’efficienza, poiché le particelle bloccano il passaggio dell’acqua.

Le pavimentazioni permeabili consentono il passaggio dell’acqua attraverso se stesso, che può essere immagazzinato sotto la pavimentazione o infiltrarsi negli strati sotterranei. Tra i tipi di pavimentazione vi sono l’asfalto permeabile e il calcestruzzo permeabile, entrambi utilizzati in aree di traffico leggero, come i parcheggi. Le pavimentazioni semipermeabili sono formate da blocchi concreti vuoti, la cui cavità è riempita di materiale granulare, che facilita anche il passaggio dell’acqua nel terreno. i letti di bio-conservazione, o “giardino della pioggia”, sono progettati per raccogliere l’acqua piovana dall’area circostante e consentirgli di infiltrarsi o ridurre la velocità del flusso, che riduce la quantità di sedimento trasportato dall’acqua, oltre ad avere una funzione di paesaggio. In generale, le aree verdi con presenza di erba e alberi nelle aree urbane sono in grado di ridurre significativamente la velocità di flusso e di ridurne il volume attraverso l’infiltrazione. Possono anche conservare una grande quantità di sedimenti, quindi è necessaria una manutenzione periodica.

Dispositivi di ritenzione
I dispositivi di ritenzione hanno lo scopo principale di immagazzinare l’acqua proveniente dal flusso e successivamente rilasciarla con meno flusso e velocità. I bacini di ritenzione hanno il vantaggio di essere facilmente integrati nell’ambiente urbano, essendo possibile utilizzarli come area di svago, poiché il loro riempimento avviene solo con l’evento precipitazioni e, dopo la cessazione, vuoti. Tuttavia, non sono efficienti per la rimozione di sostanze inquinanti. I bacini di infiltrazione sono simili ma, oltre a immagazzinare l’acqua, consentono la loro infiltrazione nel terreno, riducendo il volume drenato. Di solito le aree erbose sono mantenute asciutte. Questi dispositivi, tuttavia, hanno lo svantaggio di accumulare molti sedimenti e immondizie che vengono caricati e depositati in questi luoghi, richiedendo una pulizia periodica.

Le zone umide artificiali sono aree particolarmente piene di terra, pietra e ghiaia, mantenute sature d’acqua, dove vengono introdotte piante acquatiche. Sono economici da costruire e portano molti benefici. Oltre a ridurre notevolmente la velocità del flusso, la qualità dell’acqua è migliorata dalla rimozione di contaminanti solubili o particolati (compresi i metalli) mediante l’azione biologica e la sedimentazione. Offrono anche rifugio per le specie selvatiche e possono servire come aree educative e ricreative. Tuttavia, la sua gestione deve essere eseguita con cura, perché gli esseri viventi che abitualmente abitano lì sono sensibili.

vantaggi
Lotta contro inondazioni e siccità
Rifornimento delle acque sotterranee
Costo ridotto rispetto alle soluzioni convenzionali (tubi, pompe)
Scarichi meno inquinanti nell’ambiente naturale
Affidabilità (sviluppando i sistemi passivi più autosufficienti e le soluzioni eco-tecniche possibili, attraverso processi ecosistemici naturali.

Esempi di “alternativa” tecnica
Combinano varie soluzioni come

strade – serbatoio
il cui materiale altamente poroso è progettato per immagazzinare temporaneamente l’acqua piovana, con rilascio lento per ostruire le inondazioni. L’acqua viene purificata – in una certa misura – attraverso la percolazione attraverso i batteri nel substrato.
Strutture sepolte equivalenti possono ricevere l’acqua dai marciapiedi, iniettate da scarichi opportunamente disposti se il rivestimento è a tenuta stagna.
Dopo lo stoccaggio, se esiste il rischio di inquinamento, l’acqua può essere evacuata verso un’uscita destinata alla sua depurazione (impianto di depurazione o laguna naturale a seconda del tipo di rischio …)

Assorbimento bene
sono pozzi di iniezione nella falda acquifera. Pertanto richiedono che l’acqua sia molto pulita, motivo per cui i pozzi di infiltrazione sono preferiti per loro, l’acqua viene purificata mediante percolazione nel terreno e / o un substrato purificante preparato prima di raggiungere la falda acquifera.

Fossati e / o valli
consentono lo stoccaggio all’aria aperta prima dell’infiltrazione e / o dell’evapotraspirazione da parte di piante che purificano l’acqua di nitrati, fosfati e alcuni dei suoi inquinanti;

Drenaggio delle trincee
strutture lineari, superficiali con un volume tampone che consente il deposito temporaneo di acqua che può essere trattata, lagunata o infiltrata nel terreno.

Bacini di infiltrazione vegetati
(Può anche essere un giardino alluvionale, progettato in modo che non ci sia un’isola dove i bambini potrebbero essere sorpresi dall’aumento dell’acqua): sono una dimensione più importante delle precedenti soluzioni e posizionati per raccogliere massicci afflussi di acque di scarico prima di purificare loro e lentamente filtrano nel terreno dopo l’immagazzinamento temporaneo.

Lastre a nido d’ape engazonnables
Ad esempio in HDPE, resistente ai raggi UV e per alcuni modelli 100% riciclato e riciclabile. Adagiate correttamente, consentono il 90% di inzuppare o di rivegetare con la flora selvatica (a condizione che non crescano legnosi). Alcuni modelli facilitano il flusso di lombrichi da una cellula all’altra. L’acqua piovana è parzialmente purificata e infiltrata nel terreno. supportando fino a 200 tonnellate per m², impediscono l’impuntamento e, eventualmente, l’erosione dei versanti. Se il numero di veicoli non è troppo importante, essi consentono di costruire parcheggi verdi o vere e proprie strade a vegetazione permanente (in alcune eco-distretti, per esempio). I cavalli possono essere imbarazzati dall’insolita sensazione che provano su questo terreno.

Condizioni per il successo
È una buona trasversalità dei servizi di strada, servizi igienico-sanitari, spazi verdi, che devono funzionare a monte e possono associare utilmente i servizi di un architetto di giardini e di un ecologo per sviluppare una gestione ecologica e differenziata favorevole ad una migliore gestione e depurazione delle acque. ADOPTA ha dimostrato che queste soluzioni offrono risparmi significativi se vengono soddisfatte le seguenti condizioni:

le soluzioni sono basate su una diagnosi pertinente;
tengono conto del crescente rischio climatico, nonché dei vincoli e delle opportunità dei siti interessati;
sono integrati in modo coerente e dal monte dei progetti;
sono integrati nella scala del bacino idrografico.