Pavimentazioni permeabili, una soluzione “soft engineering” per il drenaggio urbano sostenibile (SuDS)

Dalila Cuoghi - Redazione PAVIMENTI-WEB 01/03/2019 936

Bologna è stata tra le prime città di Italia a dotarsi, nel 2015, di un Piano di Adattamento al cambiamento climatico, elaborato nell’ambito del progetto Life BlueAp.
L’analisi del profilo climatico locale è stata alla base dell’elaborazione del Piano e ha permesso di mettere in luce tre principali criticità, o meglio vulnerabilità, del territorio comunale bolognese: siccità e carenza idrica, ondate di calore, eventi estremi e rischio idrogeologico. Il Piano ha definito cinque obiettivi da raggiungere entro il 2025 e le conseguenti azioni da intraprendere.

  1. Minimizzare la crescita del territorio impermeabilizzato;
  2. Servire l’1% del territorio occupato da superfici impermeabilizzate pubbliche (strade, piazze e parcheggi pubblici, pari a circa 1.150 ettari) con sistemi di drenaggio urbano sostenibile;
  3. Riduzione del 50% del carico inquinante veicolato dagli sfioratori di piena;
  4. Aumentare la resilienza delle infrastrutture;
  5. Adeguata manutenzione del patrimonio culturale.

Le "Linee Guida sull’adozione di tecniche di drenaggio urbano sostenibile per una città più resiliente ai cambiamenti climatici", pubblicate ad Aprile 2018, sono una delle azioni che cooperano nella strategia volta a migliorare la risposta idrologica della città. Alla stesura del documento, elaborato dal Comune di Bologna, ha collaborato la Banca Europea per gli Investimenti (BEI).

Linee Guida sull’adozione di tecniche di drenaggio urbano sostenibile

Di seguito si riportano due estratti delle Linee Guida. Il primo estratto riguarda l’approccio passato e futuro nella gestione del drenaggio urbano mentre il secondo affronta il tema delle pavimentazioni permeabili come soluzione tecnica per il drenaggio urbano sostenibile (SuDS).


Un nuovo approccio al drenaggio urbano: dall’hard engineering alla soft engineering

I processi di urbanizzazione sviluppatisi negli ultimi decenni hanno modificato profondamente il ciclo naturale dell’acqua a causa dell’aumento delle superfici impermeabili, diminuendo i fenomeni evapotrasporativi, l’infiltrazione superficiale e profonda e la ricarica delle falde acquifere e aumentando i volumi delle così dette acque di runoff, cioè le acque di dilavamento superficiale che non vengono infiltrate nel terreno.

Nel passato la gestione del drenaggio urbano è stata affrontata solo da un punto di vista idraulico, con un approccio che chiameremo in questa sede hard engineering. Tale approccio ha come fine quello di drenare e raccogliere le acque di pioggia dalla superficie impermeabilizzata e convogliarle lontano dalle aree urbanizzate il più velocemente possibile. […] - un approccio che ha - contribuito a non rispettare i principi dell’invarianza idraulica, riducendo fortemente l’infiltrazione locale e trasferendo, mediante drenaggio in fognature, le acque piovute più a monte in una località differente, sbilanciando il bilancio idrologico pre-urbanizzazione e aggravando la situazione a valle. […]

In contrapposizione alla hard engineering, sta prendendo sempre maggiore piede la gestione del drenaggio urbano per mezzo della così detta soft engineering fondata su un approccio multidisciplinare che permetta con soluzioni integrate di gestire l’acqua urbana e ottenere benefici aggiuntivi in termini di qualità delle acque, aumento della biodiversità e aumento della fruizione di aree pubbliche.

A tal fine, la soft engineering adotta soluzioni naturali ingegnerizzate (nature-based solutions, green and blue infrastructures) per gestire il drenaggio urbano e sfruttare i diversi servizi ecosistemici.

Le soluzioni tecniche adottate dall’approccio di soft engineering sono catalogate sotto diverse nomenclature, quali ad esempio “LID - Low Impact Development”, “SuDS - Sustainable Urban Drainage Systems” o “NWRM - Natural Water Retention Measures”, a seconda dei diversi gruppi di ricerca che le hanno studiate (Fletcher et al., 2015). Questa linea guida fa riferimento alla nomenclatura SuDS, in seguito al recente “The SuDS Manual” di Woods Ballard et al. 2015. […]

Per rendere più chiare le potenzialità di tale approccio innovativo, si è deciso di presentare dei campi di applicazione tipici per l’implementazione di SuDS, cioè parcheggi e strade, e come, partendo dallo stesso problema, sia possibile seguire schemi di implementazione dei SuDS più o meno diffusi. […]

Tra le soluzioni tecniche per il drenaggio urbano sostenibile (SuDS), le Linee Guida riportano al cap.4 una scheda dedicata alle pavimentazioni permeabili, o “drenanti”.  

Le pavimentazioni permeabili, una soluzione “soft engineering” di sistema di drenaggio urbano sostenibile (SuDS)

Il sistema di pavimentazione realizzato con superfici drenanti garantisce il deflusso superficiale dell’acqua meteorica che permea nel terreno attraverso elementi modulari, come blocchi in cemento o stuoie di plastica rinforzata, caratterizzati dalla presenza di vuoti o giunti che vengono riempiti con materiale permeabile (sabbia o ghiaia), in modo da permettere l’infiltrazione delle acque di dilavamento. Possono essere impiegate sia nel caso di nuove urbanizzazioni, che nel caso di interventi di ampliamento o manutenzione in sostituzione di vecchie pavimentazioni impermeabili, si prestano a numerosissime soluzioni progettuali che consentono di diversificare e di caratterizzare l’immagine urbana: la varietà di materiali, presenti sul mercato e in natura, permette una progettazione di qualità per la valorizzazione dei siti.

I vantaggi delle pavimentazioni permeabili

  • riduzione della superficie impermeabile di un sito
  • riduzione del volume delle acque di dilavamento
  • mantenimento delle falde acquifere in quanto alimentate in modo più naturale, adeguato e costante
  • eliminazione riduzione di fenomeni di ruscellamento superficiale con benefici in termini di sicurezza stradale durante gli eventi meteorici
  • durabilità rispetto ad altre tipologie di pavimentazioni

Gli svantaggi delle pavimentazioni permeabili

  • se utilizzati per parcheggi con alta frequenza diurna difficile mantenimento del manto erboso, a causa della mancanza di luce e dell’irradiamento di calore dalla parte inferiore delle autovetture
  • possibilità di “cementificazione” delle aree adibite all’infiltrazione a causa dell’intasamento dei materiali di riempimenti per l’accumulo dei solidi sospesi convogliati dalle acque di dilavamento o per via del carico veicolare, con conseguente riduzione significativa della capacità di infiltrazione

Tipologie di pavimentazioni permeabili

In commercio sono disponibili tipologie diverse di moduli, da blocchi e griglie in cemento a elementi in materiali plastici. Di seguito alcune delle diverse tipologie più comunemente utilizzate:

Tipologie di pavimentazioni permeabili

  • Masselli porosi.
    La pavimentazione drenante può essere realizzata con masselli di calcestruzzo con una prefissata porosità e con un riempimento delle fughe costituito da sabbia per consentire all’intera pavimentazione di diventare permeabile. Comunemente sono utilizzati blocchi di calcestruzzo per la pavimentazione permeabile, ma possono essere usati anche blocchi in argilla o pietra naturale. Il massello poroso è particolarmente indicato per marciapiedi, cortili di abitazioni private, stalli di parcheggio per autovetture e, in generale, per aree ciclo-pedonali.

 

  • Cubetti o masselli con fughe larghe inerbite.
    Per aumentare la scarsa permeabilità dei normali masselli in calcestruzzo, vengono inseriti dei distanziali maggiorati per aumentare il giunto tra un massello e l’altro. I giunti possono essere riempiti di graniglia o coltivati a prato dove la percentuale a verde raggiunge il 35%. I particolari distanziali permettono differenti schemi di posa con i quali è possibile realizzare pavimentazioni drenanti con carrabilità media.

 

  • Grigliati in calcestruzzo inerbiti.
    Sono blocchi in calcestruzzo con aperture a nido d’ape riempite con terreno organico e inerbite. La loro capacità drenante dipende dal rapporto vuoto/pieno (circa 40 %) ma anche dal materiale di riempimento dei vuoti Tali pavimentazioni possono trovare unicamente impiego per carichi medio-leggeri (zone di stallo nei parcheggi per autoveicoli).

 

  • Grigliati plastici inerbiti.
    Sono grigliati in materie plastiche riempiti con terreno organico e inerbiti. La percentuale a verde supera il 90%. Tali pavimentazioni possono trovare unicamente impiego per carichi medio-leggeri (zone di stallo nei parcheggi per autoveicoli).

 

 

Posizionamento ottimale delle pavimentazioni permeabili

Le pavimentazioni permeabili possono essere usate in molti siti, necessitano però un’appropriata locazione in base alle loro caratteristiche. Solitamente sono costruite in alternativa alle superfici impermeabili, dunque non necessitano di ulteriore spazio di costruzione. Richiedono solamente una differenziazione rispetto al manto superficiale classico di captazione dell’acqua piovana e il sistema di scolo della stessa, pertanto possono essere impiegate anche su terreni piani. Generalmente queste tipologie di pavimentazione tendono ad essere utilizzate per drenare strade pedonali o carrabili poco trafficate, piazzali carrabili e aree di sosta, inoltre sono particolarmente indicate per parcheggi, aree pedonabili e ciclabili e viali residenziali. Di seguito una tabella per individuare il posizionamento ottimale della tipologia di pavimentazione a seconda della categoria di traffico e al volume/peso a cui saranno soggette:

Limiti di utilizzo delle pavimentazioni permeabili

L’applicabilità di questo tipo di copertura dipende:

  • dalla permeabilità del suolo di sottofondo, che deve avere un contenuto di argilla inferiore al 30 %.

Usare materiali per pavimentazioni permeabili non è raccomandato:

  • dove vi è eccessivo sedimento depositato sulla superficie (cortili di cantieri o ditte di costruzione e limitrofi);
  • in aree adiacenti ad altre più ripide che sono sorgente di sedimenti;
  • in stazioni di servizio, aree di sosta di camion, piazzali di industrie chimiche, ed in generale in tutte le aree in cui c'è movimentazione di materiali pericolosi che possano disperdersi nell'ambiente o in cui potrebbero verificarsi fuoriuscite di quantità concentrate di inquinanti;
  • in siti in cui la falda rimane stagionalmente molto alta e quindi può saturare il terreno in prossimità della superficie e all'interno della sezione della pavimentazione.
  • Indicazioni dimensionali e progettuali sulle pavimentazioni permeabili

Per una corretta progettazione è necessaria:

  • un’analisi delle caratteristiche geologiche del terreno originario, sub-strato, ed in particolare la sua permeabilità
  • una stima iniziale della quantità di acqua che la pavimentazione dovrà essere in grado di assorbire
  • il volume di traffico che la pavimentazione deve supportare

Le pavimentazioni permeabili sono tipicamente utilizzate per infiltrare le acque ricadenti sulle superfici permeabili stesse. Tuttavia, data l’alta capacità d’infiltrazione di alcune soluzioni tecniche, le pavimentazioni permeabili possono essere utilizzate per drenare le acque di pioggia ricadenti su superfici impermeabili limitrofe (p.es. tetti); in questi casi, si suggerisce un rapporto massimo di 2:1 tra superfici impermeabili drenate e pavimentazioni permeabili per l’infiltrazione, in modo da evitare una rapida occlusione delle superfici permeabili stesse.

Nonostante le alte capacità di infiltrazione di alcune soluzioni tecniche, si suggerisce di accoppiare sempre le pavimentazioni permeabili con un sistema fognario di troppo pieno.

In caso di rischio di contaminazione della falda, instabilità dei pendi o eccessiva vicinanza alle fondazioni, è possibile prevedere di impermeabilizzare al fondo le pavimentazioni permeabili, utilizzando gli strati componenti le pavimentazioni stesse per la laminazione e il trattamento delle acque di pioggia; in questo caso, vengono posti sull’ultimo strato delle pavimentazioni permeabili dei dreni che convoglino le acque trattate in un altro punto di scarico.

È consigliato non prevedere sotto-servizi al di sotto delle pavimentazioni permeabili.

Va sempre verificato che la capacità di infiltrazione della pavimentazione permeabile sia maggiore della massima intensità di pioggia ricadente sulla superficie di progetto. La capacità di infiltrazione delle pavimentazioni permeabili varia a seconda delle tecnologie ed è di solito un dato tecnico fornito dalle ditte produttrici. Le pavimentazioni permeabili, anche se correttamente progettate rispetto ai carichi di progetto, sono destinate, comunque, a una diminuzione della capacità di infiltrazione nel tempo per l’intasamento delle fessure o dei pori; si consiglia quindi di considerare un fattore di riduzione della permeabilità a lungo termine pari a 10.

A seguito della scelta del materiale drenante superficiale più appropriato si può procedere con il dimensionamento degli strati che compongono il manto stradale permeabile.

In generale se i parcheggi sono utilizzati frequentemente e nelle fasce diurne, a causa della mancanza di luce e dell’irradiamento di calore dalla parte inferiore delle autovetture, non si riesce a mantenere il manto erboso. In questi casi si deve ricorrere all’utilizzo di ghiaia per il riempimento dei monoblocchi, facendo attenzione ad usare inerti con diametri di almeno 0.8-1 cm per evitare che la pressione delle auto, gli olii e le intemperie possano favorire una riduzione significativa della capacità di filtrazione. Il dimensionamento strutturale delle pavimentazioni permeabili va eseguito in seguito a una dettagliata stima dei carichi previsti. In linea indicativa, si riportano in tabella (vedi pg. 58 – 59 delle Linee Guida) gli spessori tipici adottati per le quattro tipologie di pavimentazioni permeabili presentate in funzione di diverse classi di traffico.

Aspetti manutentivi delle pavimentazioni permeabili

Mensilmente

  • Controllo che la superficie del pavimento sia libera da sedimenti;
  • Assicurarsi che il sistema si prosciughi fra due eventi consecutivi;
  • Controllare che la superficie drenata e la pavimentazione siano libere da detriti;
  • Adeguata manutenzione nel caso di malfunzionamenti.

Annualmente

  • Ispezione per individuare eventuali danneggiamenti.

Ogni 3-4 anni

  • Pulizia del pavimento per aspirazione, per liberare la superficie dai sedimenti.

Quanto riportato in corsivo all’interno di questo contributo è un estratto dalle "Linee Guida sull’adozione di tecniche di drenaggio urbano sostenibile per una città più resiliente ai cambiamenti climatici", Aprile 2018 - (Pubblicazione degli estratti per gentile concessione da parte del Comune di Bologna)

>>> Il documento delle Linee Guida è disponibile sul sito www.blueap.eu a questo LINK

BLUE AP (Bologna Local Urban Environment Adaptation Plan for a Resilient City) è un progetto LIFE+ (LIFE11 ENV/IT/119) per la realizzazione del Piano di Adattamento ai Cambiamenti Climatici per il Comune di Bologna.


Lo sviluppo ecosostenibile delle pavimentazioni in calcestruzzo drenante

Tra le soluzioni di pavimentazioni permeabili proposte nelle "Linee Guida sull’adozione di tecniche di drenaggio urbano sostenibile per una città più resiliente ai cambiamenti climatici" non sono citate le pavimentazioni in calcestruzzo drenante, una tipologia di pavimentazione che trova impiego nella realizzazione di piste ciclabili e parcheggi.

Pavimenti-web.it ha pubblicato diversi articoli sulle pavimentazioni in calcestruzzo drenante. Per ulteriori approfondimenti sul tema si rimanda alla lettura di alcuni articoli:

>>> Pavimenti in Calcestruzzo Drenante: riflessioni tecniche e appunti pratici

>>> La rivoluzione "green" del calcestruzzo drenante. L'ecosviluppo delle pavimentazioni

>>> Il Calcestruzzo drenante, caratteristiche “green” e principali impieghi

>>> Intervista a Ing. Riccardo Rampini: Lo sviluppo ecosostenibile delle pavimentazioni in calcestruzzo drenante