Fognatura bianca con velocità assegnata

Pubblicato da Nicola Rainiero il 21-07-2012 (aggiornato il 13-10-2012)

In questo tutorial mostrerò come utilizzare il mio programma, fognatura_bianca.exe, per dimensionare una rete per il collettamento delle acque meteoriche, fissando a priori la velocità di ogni tratto. La rete in questione è presa da una dispensa didattica universitaria che sarà utile anche per confrontare i dati finali trovati. Inoltre mostrerò come suddividere la rete per adattarla al mio programma.

Qui c'è l'articolo con il programma e per i più pigri ecco l'archivio zip per il download: Fognatura_bianca_0_9_2.zip
Per verificare se sono disponibili nuove versioni consiglio di consultare questo link. (10/10/2012) Inizia la conversione di fognatura bianca in applicazione web, per vedere come funzionerà e lo stato di avanzamento di questo progetto, consulta Fognatura bianca applicazione web: concept.

Dati di input

La rete presa come riferimento è quella proposta nella dispensa Calcolo_condotte.pdf del prof. Salandin (Università di Padova) e così schematizzata:


TroncoLunghezzaAreaΦ
-mha-
AC50 0,290,4
BC70 0,500,5
CD85 0,650,6

L'equazione pluviometrica assegnata è la seguente:

h = 51,4 t0,375 (a è in mm ora -n)

I condotti sono in fibrocemento con KS=75 m1/3/s e con la seguente successione di diametri commerciali in mm: 300, 400, 500, 600.

La riporto in questo modo nel file input_rete.dat:

"|dati di input della rete|"
"|sulla sinitra i valori sulla destra la descrizione|"
75	"|KS di Gauckler-Strickler in m^(1/3)/s|"
51.40	"|a dell'equazione pluviometrica [mm ora^-n]|"
0.375	"|n dell'equazione pluviometrica [-]|"
1	"|1 se deve essere amplificata per 4/3 o mettere 0|"
40	"|VO in m^3/ha|"
0.005	"|tolleranza|"
3	"|numero di tronchi da dimensionare|"
"|descrizione dei singoli tronchi|"
"A"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
2900	"|superficie in m^2|"
50	"|lunghezza del tratto in m|"
0.4	"|coefficiente di deflusso|"
0	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"
"B"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
5000	"|superficie in m^2|"
70	"|lunghezza del tratto in m|"
0.50	"|coefficiente di deflusso|"
0	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"
"C"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
6500	"|superficie in m^2|"
85	"|lunghezza del tratto in m|"
0.65	"|coefficiente di deflusso|"
1	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"

(22/07/2012) Per rispettare i dati dell'esercizio originale andava messo 0,60 e non 0,65, mea culpa! Ho comunque corretto i risultati di questo tratto e aggiornato il file zippato.

Passaggi chiave nel programma

Seguono alcune schermate significative che evidenziano i passaggi utili per l'utilizzo del programma. Tra cui la scelta del parametro per il dimensionamento, in questo caso la velocità che viene fissata a 1 m/s e i tentativi per la scelta del diametro più adatto.

Leggendo la tabella riepilogativa del tratto_da_A_a_C.txt:

___________________________________________________________________________
                         Tabella riepilogativa
 
Tratto da   L           ST      D      y/D      v      Q       i      TAU
    -       m          m^2      m       -      m/s    l/s      -     N/m^2
    A     50.00     2900.00  0.300    0.45   1.000  30.62  0.00617  4.233
    B     70.00     5000.00  0.400    0.57   1.000  74.15  0.00345  3.661
    C     85.00    14400.00  0.600    0.69   1.000 208.26  0.00179  3.107
 

Si nota che bisogna suddividere ulteriormente il tratto BC e CD perché non vengono adoperati rispettivamente il diametro da 0,300 e quello da 0,500 mm.

Dati di input della rete suddivisa

Nuova schematizzazione con suddivsione del tratto BC in BB1 e B1C e di CD in CC1 e C1D:


TroncoLunghezzaAreaΦ
-mha-
AC500,290,4
BB1250,200,5
B1C450,300,5
CC1250,200,6
C1D600,450,6

Nel mio programma questa rete non può essere inserita completamente, ma dovrà essere divisa in due parti:

  1. Il tratto da B a C sarà analizzato per primo e fornirà il dimensionamento finale del tratto in questione;
  2. la rete sarà caratterizzata dall'unione dei risultati forniti dal primo tratto (considerato come un unico tratto), con il resto della rete riportata nella tabella qui sopra.

In questo modo:

Analizzo il primo tratto esterno costituito da due suddivisioniCompongo il tutto trasformando il primo tratto da due suddivisioni ad una sola (ma usando i risultati contenuti in <<Per reti da ricomporre>>

input_rete_da_B_a_B1.dat:

"|dati di input della rete|"
"|sulla sinitra i valori sulla destra la descrizione|"
75	"|KS di Gauckler-Strickler in m^(1/3)/s|"
51.40	"|a dell'equazione pluviometrica [mm ora^-n]|"
0.375	"|n dell'equazione pluviometrica [-]|"
1	"|1 se deve essere amplificata per 4/3 o mettere 0|"
40	"|VO in m^3/ha|"
0.005	"|tolleranza|"
2	"|numero di tronchi da dimensionare|"
"|descrizione dei singoli tronchi|"
"B"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
2000	"|superficie in m^2|"
25	"|lunghezza del tratto in m|"
0.5	"|coefficiente di deflusso|"
0	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"
"B1"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
3000	"|superficie in m^2|"
45	"|lunghezza del tratto in m|"
0.50	"|coefficiente di deflusso|"
1	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"

Risultati in tratto_da_B_a_B1.txt

input_rete_da_A_a_C1.dat:

"|dati di input della rete|"
"|sulla sinitra i valori sulla destra la descrizione|"
75	"|KS di Gauckler-Strickler in m^(1/3)/s|"
51.40	"|a dell'equazione pluviometrica [mm ora^-n]|"
0.375	"|n dell'equazione pluviometrica [-]|"
1	"|1 se deve essere amplificata per 4/3 o mettere 0|"
40	"|VO in m^3/ha|"
0.005	"|tolleranza|"
4	"|numero di tronchi da dimensionare|"
"|descrizione dei singoli tronchi|"
"A"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
2900	"|superficie in m^2|"
50	"|lunghezza del tratto in m|"
0.4	"|coefficiente di deflusso|"
0	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"
"B_B1"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
5000	"|superficie in m^2|"
70	"|lunghezza del tratto in m|"
0.50	"|coefficiente di deflusso|"
0	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"
"C"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
2000	"|superficie in m^2|"
25	"|lunghezza del tratto in m|"
0.60	"|coefficiente di deflusso|"
1	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"
"C1"	"|etichetta a monte tra virgolette|"
4500	"|superficie in m^2|"
60	"|lunghezza del tratto in m|"
0.60	"|coefficiente di deflusso|"
1	"|tratto interno allo rete [1] o esterno [0]|"

Risultati in tratto_da_A_a_C1.txt

 


Relazione completa finale

Ho compresso tutti i file di questo breve tutorial qui: Dati_e_Risultati_v_assegnata.zip

E' possibile rielaborare i singoli dati di input, rinominandoli in input_rete.dat e copiandoli nella stessa directory di fognatura_bianca.exe, che  ricordo dovrà anche contenere il file condotto_circolare.dat. Segue ora il dimensionamento totale della rete con tutte le suddivisioni operate, che ho ottenuto copiando pezzi dei risultati ottenuti di volta in volta:

***************************************************************************
*     PROGRAMMA PER IL CALCOLO DEI DIAMETRI DI UNA FOGNATURA BIANCA       *
*                       CON IL METODO DELL'INVASO                         *
***************************************************************************
                                                            (Version 0.9.2)
 
    Software open source by Nicola Rainiero, rilasciato sotto licenza GPLv3
                 \\--->  rainnic.altervista.org  <---//
 
 
___________________________________________________________________________
 
Volume d'invaso iniziale                   v0  =  40 m^3/ha
Equazione pluviometrica assegnata          a   =  51.4 mm ora^-n
                                           n   =  0.375
                                           n'  =  0.5
Coefficiente di Gauckler-Strickler         KS  =  75 m^(1/3)/s
Numero di tronchi da dimensionare          N   =  5
Tolleranza per i controlli                 MIN =  0.005
___________________________________________________________________________
                          DATI DEI TRONCHI
Etichetta     Superficie    Lunghezza     PHI           INT/EXT
    -            ha             m          -              1/0
    A           0.29           50          0.4             0 
    B           0.2            25          0.5             0 
    B1          0.3            45          0.5             1 
    C           0.2            25          0.6             1 
    C1          0.45           60          0.6             1 
 
_______________
  Tratto da A
  L           S aff.        S tot.        PHI tot.          Kc
  m             ha            ha             -               -
 50            0.29          0.29          0.400           4782
 
Tronco dimensionato fissando la velocita' a 1 m/s
 
    VO            U            Q           A'        VOP=A'L       D      y/D
  m^3/ha       l/s,ha         l/s         m^2           m^3        m       -
   40.00       119.550       34.670      0.035        1.733
   45.98       104.008       30.162      0.030        1.508
   45.20       105.796       30.681      0.031        1.534
   45.29       105.587       30.620      0.031        1.531
   45.29       105.587       30.620      0.031        1.531      0.30    0.45
 
Per il tratto da A:
   D       y/D      v       Q       i         TAU  
   m        -      m/s     l/s      -        N/m^2
  0.300    0.45   1.000   30.62  0.006171     4.2
_______________
  Tratto da B
  L           S aff.        S tot.        PHI tot.          Kc
  m             ha            ha             -               -
 25            0.2           0.2           0.500           7472
 
Tronco dimensionato fissando la velocita' a 1 m/s
 
    VO            U            Q           A'        VOP=A'L       D      y/D
  m^3/ha       l/s,ha         l/s         m^2           m^3        m       -
   40.00       186.797       37.359      0.037        0.934
   44.67       167.269       33.454      0.033        0.836
   44.18       169.117       33.823      0.034        0.846
   44.23       168.940       33.788      0.034        0.845
   44.23       168.940       33.788      0.034        0.845      0.30    0.48
 
Per il tratto da B:
   D       y/D      v       Q       i         TAU  
   m        -      m/s     l/s      -        N/m^2
  0.300    0.48   1.000   33.79  0.005822     4.2
 
_______________
  Tratto da B1
  L           S aff.        S tot.        PHI tot.          Kc
  m             ha            ha             -               -
 45            0.3           0.5           0.500           7472
 
Tronco dimensionato fissando la velocita' a 1 m/s
 
    VO            U            Q           A'        VOP=A'L       D      y/D
  m^3/ha       l/s,ha         l/s         m^2           m^3        m       -
   41.69       179.227       89.614      0.090        4.033
   49.75       150.175       75.087      0.075        3.379
   48.45       154.227       77.114      0.077        3.470
   48.63       153.649       76.824      0.077        3.457
   48.60       153.731       76.866      0.077        3.459
   48.60       153.731       76.866      0.077        3.459      0.30    0.94
   48.60       153.731       76.866      0.077        3.459      0.40    0.59
 
Per il tratto da B1:
   D       y/D      v       Q       i         TAU  
   m        -      m/s     l/s      -        N/m^2
  0.400    0.59   1.000   76.87  0.003368     3.6
_______________
  Tratto da C
  L           S aff.        S tot.        PHI tot.          Kc
  m             ha            ha             -               -
 25            0.2           0.9899999     0.491           7203
 
Tronco dimensionato fissando la velocita' a 1 m/s
 
    VO            U            Q           A'        VOP=A'L       D      y/D
  m^3/ha       l/s,ha         l/s         m^2           m^3        m       -
   46.79       153.938      152.399      0.152        3.810
   50.64       142.239      140.817      0.141        3.520
   50.35       143.065      141.635      0.142        3.541
   50.37       143.007      141.577      0.142        3.539
   50.37       143.007      141.577      0.142        3.539      0.40    0.94
   50.37       143.007      141.577      0.142        3.539      0.50    0.68
 
Per il tratto da C:
   D       y/D      v       Q       i         TAU  
   m        -      m/s     l/s      -        N/m^2
  0.500    0.68   1.000  141.58  0.002299     3.3
 
_______________
  Tratto da C1
  L           S aff.        S tot.        PHI tot.          Kc
  m             ha            ha             -               -
 60            0.45          1.44          0.525           8238
 
Tronco dimensionato fissando la velocita' a 1 m/s
 
    VO            U            Q           A'        VOP=A'L       D      y/D
  m^3/ha       l/s,ha         l/s         m^2           m^3        m       -
   47.13       174.805      251.719      0.252       15.103
   57.61       142.982      205.895      0.206       12.354
   55.70       147.883      212.952      0.213       12.777
   56.00       147.107      211.834      0.212       12.710
   55.95       147.229      212.010      0.212       12.721
   55.96       147.210      211.982      0.212       12.719
   55.96       147.210      211.982      0.212       12.719      0.50    0.94
   55.96       147.210      211.982      0.212       12.719      0.60    0.70
 
Per il tratto da C1:
   D       y/D      v       Q       i         TAU  
   m        -      m/s     l/s      -        N/m^2
  0.600    0.70   1.000  211.98  0.001779     3.1

___________________________________________________________________________
                         Tabella riepilogativa
 
Tratto da   L           ST      D      y/D      v      Q       i      TAU
    -       m          m^2      m       -      m/s    l/s      -     N/m^2
    A      50.00     2900.00  0.300    0.45   1.000  30.62  0.00617  4.233
    B      25.00     2000.00  0.300    0.48   1.000  33.79  0.00582  4.172
    B1     45.00     5000.00  0.400    0.59   1.000  76.87  0.00337  3.639
    C      25.00     9900.00  0.500    0.68   1.000 141.58  0.00230  3.307
    C1     60.00    14400.00  0.600    0.70   1.000 211.98  0.00178  3.102




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Nicola Rainiero

Ingegnere civile specializzato in geotecnica con l'ambizione di facilitare la propria attività lavorativa usando e creando software libero per un sapere condiviso e collettivo. Mi occupo anche di energie rinnovabili ed in particolare di geotermia a bassa entalpia. Sono da sempre appassionato di web design e modellazione 3D.