Le fognature sono tra le più antiche opere idrauliche, legate alla necessità dell’Uomo di allontanare dal proprio ambiente confinato1 le acque già usate e quindi luride e cariche di escrementi umani ed animali. Quindi, l’uso dell’acqua come elemento vettore per l’allontanamento dell’indesiderato2.
Sebbene esistano esempi anche precedenti (si hanno notizie di fognature già nella civiltà Assiro-Babilonese dal 2000 al 612 a.C., nonché in Grecia ed in Asia Minore) i maggiori e più importanti esempi di fognatura antichi sono quelli romani. Ad onor delvero sono da attribuire ad influenze etrusche le prime importanti opere d’ingegneria dell’antica Roma (e quindi anche le fogne), infatti esse risalgono alla seconda parte del periodo monarchico, quando erano già al potere i Tarquini, di chiara stirpe etrusca.
L’esempio più importante rimastoci è la cosiddetta Cloaca Massima la cui realizzazione ebbe appunto inizio sotto Tarquinio Prisco, realizzata in muratura a secco in grossi blocchi di pietra gabina o di tufo con spessori che raggiungevano i 4 metri.
1 Il termine di ambiente confinato, proprio dell’ingegneria sanitaria, vuol indicare quella parte di ambiente che riguarda da vicino gli insediamenti umani.
2 Per un certo periodo di tempo (XIX secolo) a Parigi era invalso l’uso di usare le acque di fogna come elemento vettore delle immondizie, si suole indicare tale prassi con il termine di “tout à l’egoult”
Il fondo era in basalto sistemato a selciato, la volta nei tratti più antichi di tufo o di peperino, mentre in quelli più recenti di travertino o di scaglie di selce a secco.
Alla foce sul Tevere, nei pressi dell’attuale Ponte Palatino (il ponte immediatamente a valle dell’Isola Tiberina), le dimensioni libere della sezione (speco) sono di 3.30 m (di larghezza) per 4.50 m di altezza, nel tratto iniziale esse rispettivamente si riducono a 2.12 m per 2.70 m.
L’importanza della costruzione della cloaca per i Romani deve essere stata tale che nei pressi della foce venne eretto il tempio ed il sacello di Venere Cloacina di cui tuttora esiste la fondazione (N.B. la Cloaca Massima è tuttora in esercizio, sebbene più volte oggetto già dai tempi remoti di Silla ed Agrippa di lavori di ampliamento.
Le fogne che confluivano nella Cloaca Massima, in genere più recenti (periodo repubblicano od imperiale) hanno speco di dimensioni 0.60 m per 1.20 m. Tali fogne secondarie sono le più antiche in tufo e quelle più recenti in muratura di mattoni.
I Romani costruirono fogne non solo a Roma, dove oltre la Cloaca Massima e relative diramazioni esistono anche altri sistemi fognari indipendenti, con propria foce sul Tevere, ma in tutto l’Impero.
Con la caduta dell’Impero non solo non vennero costruite nuove fogne ma spesso neppure mantenute quelle già esistenti, tant’è che una grossa fogna (4 metri di larghezza per 3 di altezza) fatta costruire da Agrippa, nel Campo Marzio, fu rinvenuta solo nel XVI secolo.
Solo molto più tardi, e cioè nel XVII secolo, a causa della forte urbanizzazione di talune città, quali Parigi (e le grandi capitali in genere) fu sentito nuovamente il bisogno di dotare la città di rete fognaria.
In tale periodo a Parigi furono rivestiti con muratura e coperti con volte alcuni canali scavati per lo scolo delle acque.
Già intorno alla metà del XVII secolo, circa un quarto della rete dei canali di Parigi era divenuta “fognatura”. Da tale epoca si susseguì le realizzazioni di fognature divennero frequenti.
A Parigi seguì Londra, inizio del XIX secolo, con spechi le cui pareti laterali, dapprima verticali si andarono inclinando sino a raccordarsi, man mano, con la copertura a volta secondo la caratteristica sezione ovoidale. I materiali erano le pietre da taglio e le murature di mattoni.
Ma le fognature di Parigi attuali non sono più esattamente quelle del XVII secolo di cui si ha cenno anche nei Miserabili di V. Hugo, infatti le attuali risalgono al progetto del BELGRAND3 che concepì un grande sistema di canalizzazioni per sole acque pluviali ma che contemporaneamente:
a) doveva ospitare in apposito cunicolo ricavato nella volta superiore anche le tubazioni delle acque potabili (poi utilizzato anche per ospitate cavi telefonici, dell’energia elettrica e canalizzazioni della posta pneumatica);
b) doveva essere facilmente ispezionabili.
Successivamente nelle stesse gallerie furono convogliate anche le acque nere e contemporaneamente furono dotate di scaricatori di piena tali che il rapporto acque nere su acque bianche fosse all’incirca di uno a quattro.
Il collettore maggiore e tra i primi ad essere realizzato dell’attuale sistema fognario parigino è quello di Asnières, il cui speco ha una larghezza di 5.60 metri ed un’altezza di 4.20 metri, e la cui sezione si presenta con due ampie banchine e cunetta centrale. I collettori secondari hanno sezione ovoidale di circa 2 metri d’altezza.
3 François Eugène Marie Belgrand (1810-1878) Ingegnere capo dei Ponts et Chaussées a Parigi
instauratore del Servizio Idrografico del Bacino della Senna e del servizio di previsione delle piene.
REALIZZAZIONI ATTUALI
I progettisti di fognature sono stati divisi, per molto tempo, in due partiti: pro e contro i due fondamentali sistemi di smaltimento.
Invero i due sistemi non sono, in generale in “concorrenza“ ma sovente può in taluni casi essere conveniente una soluzione ed in altri l’altra.
Di certo è impossibile formulare a priori regole definitive con validità generale.
Prima di pervenire a scelte decisionali è necessario effettuare uno studio dettagliato delle situazioni locali: infrastrutture preesistenti, ubicazione e tipo di recipiente finale, ambiente ecc.. Solo dopo tale disamina sarà possibile effettuare un’analisi critica dei risultati, in rapporto anche alle previsioni di future evoluzioni.
I due sistemi di fognature hanno indubbiamente vantaggi e svantaggi notevoli, e non è assolutamente possibile assegnare la superiorità ad uno rispetto all’altro. Si tratta di decidere di volta in volta in base a criteri economici ed igienici.
E’ poi fondamentale il rapporto tra fognature e strumenti urbanistici, rapporto per tanti anni ignorato o quasi dagli urbanisti che tutt’oggi non prestano alle infrastrutture, in generale, la necessaria attenzione.
Solo recentemente è stata normata la necessità di uno studio delle infrastrutture da parte dei redattori degli strumenti urbanistici ma, a nostro avviso, tale studio è ancora troppo marginale.
In questo non facile rapporto tra urbanisti ed infrastrutture, le fognature giocano un ruolo di estrema importanza, perché tra le varie infrastrutture sono quelle che più delle altre impongono vincoli e richiederebbero quindi particolare attenzione.Non si condivide l’opinione di taluni Idraulici che“la fognatura deve essere conforme al Piano Regolatore Urbanistico Generale” al contrario si è del parere che il
P.R.G. e gli strumenti urbanistici derivati debbano in sede di redazione tener conto della necessità di fognare le zone urbanizzate e quindi prevedere lo sviluppo e la distribuzione di queste in funzione delle esigenze fognarie.
Purtroppo sovente agli Urbanisti “non è sempre facile riconoscere l’influenzadecisiva che le fognature possono avere sugli aspetti esterni della città e che possono costituire un fattore strategico da tenere nel debito conto“. Le fognature di regola sono collocate negli spazi stradali o a verde in genere pubblici, talvolta privati, spesso negli stessi spazi in cui devono trovare collocazione anche altri servizi: acquedotto, metano, rete telefonica, rete della pubblica illuminazione, rete elettrica in M.T. ed in B.T. ecc…Sarebbe dunque necessario che oltre allo strumento urbanistico locale (che a seconda dei casi può essere il semplice programma di fabbricazione, il P.R.G., il P.R.E4., i vari piani particolareggiati ecc.) venga anche redatto una sorta di piano regolatore del sottosuolo dove venga prevista l’esatta ubicazione plano altimetrica dei servizi.
4 Trattasi del Piano Regolatore Esecutivo, previsto in qualche ordinamento regionale in luogo di
P.R.G. e dei piani particolareggiati.
In taluni casi, soprattutto in quartieri di nuova concezione, può essere vantaggiosamente prevista la realizzazione di un cunicolo servizi al di sotto della pavimentazione stradale, dove alloggiare gran parte dei servizi tecnici sopra ricordati.
Il cunicolo, ancorché sia un’infrastruttura costosa, porta indubbi vantaggi per la gestione e la manutenzione delle opere che contiene, evitando il susseguirsi di interventi di taglio della pavimentazione stradale per raggiungere le tubazioni od i cavi su cuioperare.
Preliminare ad una buona progettazione fognaria è il rilievo topografico delle aree interessate dalle fognature e delle strutture fognarie esistenti; il corretto reimpiego di queste ultime è, il più delle volte, elemento determinante sull’adozione del sistema di smaltimento.
Sono ancora importanti i rilievi sui terreni attraversati e dei relativi livelli idrici, che possono imporre l’uno o l’altro tipo di tubazione, le profondità di scavo ecc.. nonché il tipo di pavimentazione stradale attraversato, la larghezza delle strade e la tipologia strutturale dei fabbricati prospicienti le strade da fognare e, in generale, quelli prossimi alla zona interessata dai lavori, con particolare riguardo alle fondazioni degli stessi. Il tracciato delle fognature, più che uniformarsi a schemi astratti o teorici, deve tendere a sfruttare nel modo più conveniente le pendenze più favorevoli, convogliando le acque secondo la via più breve, anche a costo di superare brevi tratti in contropendenza e quindi con notevole profondità, allo scopo di realizzare una rapida concentrazione delle acque di scarico in grosse portate.
E’ ovvio che al crescere dell’area da dotare di fognature risulta necessaria l’adozione contemporanea di diversi schemi elementari di reti, ciò perché con l’estensione si perde l’uniformità morfologica. Nel progetto di una fognatura occorre anche tener presente i limiti legislativi per gliscarichi non domestici e la loro ammissibilità nelle acque di fogna.
Per le fognature a sistema unitario di smaltimento, cioè miste, in genere non occorre alcun accorgimento cautelativo per lo smaltimento delle portate nere, infatti il dimensionamento degli spechi è condizionato dalle massime portate bianche. Queste possono oscillare da valori nulli a valori centinaia di volte superiori alle portate nere. Di contro per fognature separate di acque bianche ed acque nere, si deve operare, per il dimensionamento di quest’ultime, una maggiore prudenza al fine di assicurare sempre ed ovunque riempimenti parziali tali da evitare il rischio di fastidiose ostruzioni ovvero un’insufficiente ventilazione.
E’ altresì ugualmente importante verificare le fogne fecali anche per portate medie e minime allo scopo di assicurarsi che le velocità non scendano al di sotto di valori inaccettabili, sia per il processo di autopulizia che per evitare che fenomeni di trasformazione biologica del materiale organico abbiano inizio. In effetti nei canali fognari e quindi in presenza di modeste quantità di aria si possono sviluppare processi
putrefattivi, che possono poi compromettere i processi aerobici sui quali si basano i depuratori.
Si avrebbero, quindi, meno rischi di sottodimensionamento con il sistema unitario.
La scelta di un sistema fognario separato o a sistema unitario incide anche sul “tempo di ritorno” delle crisi del sistema stesso.
Quindi mentre è accettabile che nel caso di sistema separato le condotte fognarie possano entrare in pressione per brevi tratti e per brevi tempi ed ancora che le acque trasportate “pulite” possano interessare con un più o meno alto velo idrico piazze e strade, ciò non è accettabile per le fogne nere.
Ne segue che nel sistema unitario possono adottarsi tempi di ritorno più brevi che in quello separato. Quindi per il sistema unitario è possibile l’impiego di condotte di minore sezione. E’ poi da registrare una motivazione non irrilevante a vantaggio delle fognature separate. Un sistema fognario che trasporti anche le acque meteoriche deve possedere delle caditoie che convoglino le acque meteoriche precipitate lungo le strade e le piazze alsuo interno.
Tali caditoie devono necessariamente essere sifonate, altrimenti da essere fuoriuscirebbero cattivi odori. Ma il sifone di qualunque tipo esso sia, tende a raccogliere del materiale solido, ciò per vari motivi: perché si tratta di materiale trasportato dalle acque di prima pioggia, perché i sistemi manuali od automatici di pulizia delle strade, nonostante qualsivoglia accorgimento, depositano nelle caditoie una parte delle polveri,
terreno, sabbie ecc. presenti sulle strade. Spesso, soprattutto quando la pulizia delle strade veniva eseguita a mano, la caditoia era un ottimo recipiente finale del pattume, quanto meno più comodo degli appositi bidoni per raggiungere i quali il pattume doveva essere sollevato.
La fig. 1 riporta uno schema, molto diffuso di caditoia.
E’ evidente che sin tanto che δ<h non è impedito il passaggio dell’acqua, poi al verificarsi dell’eguaglianza o anche nel momento in cui δ non è sufficientemente minore di h, il passaggio dell’acqua diviene impossibile.
Si evita tale inconveniente tramite la pulizia sistematica delle caditoie. Purtroppo tali lavori manutentori avvengono di rado, anzi spesso non avvengono che solo dopo l’allagamento di strade e piazza con acque meteoriche che hanno trovato sbarrato l’accesso alla fognatura.
Non è infrequente, a dimostrazione dell’asserto di cui sopra, vedere dalle caditoie fuoriuscire della vegetazione !!
Quel che è più grave è che sovente, anche lì dove esistono sistemi fognari separati, vengono spesso adottate caditoie di tale tipo.