La simulazione è senz’altro utile sia come ausilio alla fase di progettazione e/o rifacimento di una rete, sia nel caso in cui occorra determinare il comportamento di una rete esistente per vari scopi (piogge brevi, colmo di piena, insufficienza dello scarico, nuovi allacci fognari).
Il software Fognature consente di effettuare la simulazione interagendo con  il noto modello SWMM sviluppato dall’agenzia americana EPA.
Sono previste due modalità di interazione. La prima effettua l’esportazione del modello della rete in un file leggibile da SWMM, mentre la seconda consente un’integrazione completa di pre-processing e post-processing.

Fognature è dotato di un pannello che consente di introdurre i parametri per la simulazione e dal quale è possibile esportare la rete nel formato .inp compatibile con il modello SWMM.

Che cos'è SWMM

Il software SWMM (Storm Water Management Model), prodotto e sviluppato dal Water Supply and Water Resources Division dell’Environmental Protection Agency (US-EPA).
SWMM è stato concepito nel 1971 e nel corso degli anni ha subito continui sviluppi e miglioramenti fino ad arrivare alla versione attuale 5.1.

Il software è installabile su sistemi operativi Windows ed ha una interfaccia grafica che ne facilita notevolmente l’utilizzo, sia in fase di introduzione della rete e dei relativi parametri, sia nella interpretazione e gestione dei dati ricavati dalle simulazioni.

SWMM è un software complesso, in grado di simulare il movimento della precipitazione meteorica, e degli inquinanti da essa trasportati, dalla superficie del bacino alla rete dei canali e condotte che costituiscono il sistema di drenaggio urbano. E’ stato concepito per modellare in termini qualitativi e quantitativi tutti i processi che si innescano nel ciclo idrologico.
Il suo utilizzo è molto flessibile e di fatto tale programma, benché sia nato prevalentemente come software di modellazione per reti di fognature urbane, può
essere tranquillamente utilizzato anche nel caso di canali aperti con sezioni regolari oppure di forma varia.
SWMM offre la possibilità di compiere calcoli e simulazioni di tipo idraulico (grazie alla risoluzione e integrazione numerica in forma completa delle equazioni di
De Saint Venant) su una rete di canali o condotte, sollecitata da fenomeni meteorici o da ingressi di natura diversa.

• Manuale
• Link SWMM

Fognature->SWMM

E’ importante comprendere quale siano le differenze tra la modellazione di una fognatura eseguita dal software Fognature e la schematizzazione che richiede SWMM per la simulazione di un rete fognaria.

SWMM effettua una generalizzazione nella schematizzazione della rete idraulica, rappresentata con nodes (nodi) e links (tratti).

Altre informazioni sono quelle climatiche ed idrologiche.

A questi si aggiungono informazioni di supporto come: options, patterns, curves.

Ad SWMM non interessa descrivere la rete in forma esaustiva, ma esclusivamente schematizzarne il funzionamento idraulico. Fognature, diversamente, modella la rete avendo cura di utilizzare il maggior numero di dati a disposizione, per affrontare altre problematiche relative alla progettazione (disegno profili, verifiche statiche delle tubazioni, movimenti di terra, computi, etc.).

E’ chiaro quindi, che per ogni elemento della rete viene fatta una conversione, sia in fase di input che in fase di output, per lavorare sulla stessa schematizzazione della rete.

Le diversità più rilevante è che Fognature non prevede l’uso dei nodi e pertanto questi vengono generati dal modellatore “al volo” quando la rete dovrà essere schematizzata.

Dati aggiuntivi per la simulazione

Per avviare la simulazione della rete con SWMM è necessario, prima di tutto, definire i tempi della simulazione. E’ possibile effettuare simulazioni di diversi giorni o soltanto di poche ore per verificare il comportamento della rete nel tempo.

Nella fase di verifica o progetto, eseguita con i metodi classici concettuali come ad esempio quello della corrivazione (metodo cinematico) e quello dell’invaso, il risultato atteso è la massima portata che può essere stimata al termine di ciascun canale. Tali metodi hanno alla base delle ipotesi non sempre verificate, ma sufficienti a garantire con un limitato margine di errore il valore della portata di piena sufficiente per una verifica e/o una progettazione di massima o di reti non sufficientemente estese. Tali metodi si basano sul concetto di pioggia critica ovvero quella pioggia che massimizza il valore della portata di piena. Ciò consente di utilizzare direttamente leggi di probabilità pluviometrica, con assegnato periodo di ritorno, senza necessariamente ipotizzare una effettiva pioggia di progetto.

Quando si passa ad una simulazione è necessario procedere diversamente e pensare ad un sistema fognario che é soggetto ad una ben precisa pioggia di progetto (ietogramma di progetto).

Chiaramente la legge di probabilità pluviometrica è sempre la medesima ma occorre in questo caso stabilire quale debba essere il più opportuno ietogramma di progetto.

Fognature consente di assegnare automaticamente uno ietogramma di progetto conoscendo la durata di pioggia critica e definendo una forma della pioggia predefinita (rettangolare, triangolare, Chicago).

Un’altra differenziazione nel definire l’input necessario all’avvio di una simulazione è legato alla caratterizzazione delle aree colanti.

Infatti, nella fase di progettazione e/o verifica delle portate massime ad ogni collettore viene associato tipicamente un valore dell’area di pertinenza ed un coefficiente di deflusso medio in quell’area. Con ciò si intende che l’intero volume di pioggia opportunamente ridotto dal coefficiente di deflusso e da un eventuale coefficiente di ragguagliamento delle aree (Es. Puppini)  insista sul’estremo finale del collettore che altro non è che la sezione di chiusura da esso sotteso.

Esecuzione della simulazione

Fognature consente di interagire con il software SWMM a più livelli:

• è possibile salvare un file .INP con tutte le informazioni sulla geometria della rete e i dati richiesti per la simulazione idraulica e/o di qualità delle acque, configurato secondo le opzioni tipiche di SWMM;
• è possibile, in alternativa, lanciare direttamente l’ambiente grafico di SWMM, disponibile con l’installazione di Fognature, con il file già precaricato, pronti per avviare la simulazione;
• eseguire la simulazione direttamente dal software Fognature e visualizzare i risultati in modo assolutamente integrato (quest’ultima modalità richiede l’uso del modulo SWMM).

Risultati della simulazione