Il coefficiente di afflusso

Nel contesto della progettazione dei sistemi di drenaggio urbano, qualora si adotto come metodo di depurazione delle piogge quello del coefficiente di afflusso, esso risulta essere uno dei parametri fondamentali per stimare il deflusso superficiale generato da un evento meteorico. È un concetto chiave per chi si occupa di idraulica e idrologia urbana, sia a livello di progettazione sia in fase di verifica del dimensionamento delle reti di smaltimento delle acque meteoriche.

Ci sono altri metodi di depurazione delle piogge ma qui ci occuperemo del metodo del coefficiente d’afflusso o deflusso caratterizzandone le peculiarità.

Nonostante la sua apparente semplicità, questo parametro racchiude una grande complessità legata alla variabilità dei suoli, dei materiali di copertura, della vegetazione e dell’efficienza del sistema drenante. In questo articolo vedremo cos’è, come si determina, in quali contesti si usa e quali sono le buone pratiche nella sua applicazione.

Che cos’è il coefficiente di afflusso

Il coefficiente di afflusso (indicato con la lettera ϕ o C) è un valore adimensionale compreso tra 0 e 1, che rappresenta la frazione di pioggia che si trasforma in deflusso superficiale immediato. In altre parole, è il rapporto tra la quantità di acqua piovana che effettivamente defluisce in superficie e quella che cade sull’area considerata.

Un coefficiente pari a 1 indica che tutta la pioggia cade su una superficie impermeabile e contribuisce al deflusso (es. tetti, asfalto), mentre un coefficiente vicino a 0 si riferisce a suoli ad alta permeabilità (come un prato o una foresta).

Come si determina

Nella pratica progettuale, il coefficiente di afflusso viene solitamente ricavato da tabelle di riferimento presenti in normative tecniche, manuali di progettazione o linee guida regionali. Questi valori sono forniti per superfici omogenee e rappresentano una stima empirica della quota di pioggia che si trasforma in deflusso superficiale, in funzione del tipo di copertura, della pendenza e della permeabilità del suolo.

Tuttavia, nei contesti urbani o semi-urbanizzati, dove la superficie scolante è costituita da una combinazione di aree impermeabili (come tetti e strade) e aree permeabili (giardini, aiuole, suoli naturali), non è raro applicare un valore fisso per la quota di terreno impermeabile ed una per la quota di terreno permeabile.

Data la numerosità e l’intenzioni di questo articolo non verranno riportati valori numerici tuttavia si sottolinea quanto questi coefficiente sia la sintesi di una serie di fenomeni e dinamiche di seguito elencate.

Da cosa dipende il coefficiente di afflusso

Il coefficiente di afflusso non è un valore statico, ma dipende da una serie di fattori fisici, ambientali e progettuali che ne influenzano l’entità. In primo luogo, il tipo di superficie gioca un ruolo determinante: superfici completamente impermeabili come asfalti, coperture in lamiera o calcestruzzo producono un deflusso quasi totale (C ≈ 1), mentre superfici naturali o inerbite permettono infiltrazione, trattenimento ed evapotraspirazione, riducendo notevolmente il deflusso. Anche la pendenza del terreno incide: terreni in forte pendenza favoriscono un ruscellamento più rapido e diretto, mentre su superfici pianeggianti l’acqua può ristagnare e infiltrarsi più facilmente.

Un altro elemento importante è la permeabilità del suolo, che varia in funzione della granulometria e della composizione: suoli sabbiosi o ben strutturati permettono un’infiltrazione maggiore rispetto a quelli argillosi e compattati. Inoltre, la copertura vegetale contribuisce a rallentare il deflusso e a incrementare le perdite per evapotraspirazione.

Va inoltre considerato lo stato iniziale di saturazione del terreno: un suolo asciutto avrà una maggiore capacità di assorbire l’acqua rispetto a uno già saturo da eventi precedenti. Infine, il coefficiente dipende anche dall’intensità e dalla durata dell’evento piovoso: per esempio in eventi più brevi avranno più peso le perdite iniziali andando a ridurre il coeff. di afflusso.

Infine il coefficiente di afflusso dipende anche dal tempo di ritorno dell’evento meteorico considerato. A tempi di ritorno più elevati corrispondono eventi piovosi statisticamente più rari ma anche più intensi e severi, in grado di generare un deflusso più elevato, anche su superfici parzialmente permeabili o normalmente capaci di assorbire parte della pioggia. Di conseguenza, aumentando il tempo di ritorno, cresce anche il coefficiente di afflusso, perché il sistema (suolo, vegetazione, micro-invasi) raggiunge più rapidamente la saturazione e risponde in modo più rapido e concentrato. Questo spesso viene dimenticato.

Questo per dire che il coefficiente d’afflusso che tipicamente viene rappresentato da un unico numero è un valore che rappresenta un fenomeno più complesso e deve essere ben ponderato.

Il coefficiente di afflusso e le normative sull’invarianza idraulica

Nell’ambito delle normative regionali italiane sull’invarianza idraulica e idrologica, è centrale la stima delle piogge nette e spesso vengono indicati specifici valori.

In alcune normative come quelle della Regione Lombardia o dell’Emilia-Romagna, vengono indicati valori di riferimento del coefficiente di afflusso (o deflusso) C da adottare per le diverse tipologie di superficie: permeabile o impermeabile.

Altre normative forniscono delle tabelle con valori differenziati in funzione dell’uso specifico della superficie.

Spesso le stesse normative indicano altri metodi per la determinazione delle piogge nette, tra questi il metodo del Curve Number del Soil Conservation Service.

Conlusione

In conclusione, una corretta stima del coefficiente di afflusso è indispensabile per stimare e garantire che le trasformazioni del territorio non peggiorino le condizioni idrauliche preesistenti, contribuendo così alla sicurezza e sostenibilità delle aree urbanizzate.