FGN-0014 · Fognature · Livello Intermedio
Come stimare la portata nera media, di punta e minima
Criteri pratici per passare dal volume giornaliero all’idrogramma di tempo secco, distinguendo valori medi, massimi e minimi senza confondere portata sanitaria e apporti parassiti.
Ultimo aggiornamento: 2026-09-03
In sintesi
La portata nera media rappresenta il volume refluo prodotto nel periodo di riferimento diviso per il tempo; la portata di punta descrive il massimo associato a una scala temporale dichiarata; la portata minima rappresenta la condizione di bassa produzione, spesso notturna. I tre valori non sono intercambiabili e devono essere scelti in funzione della verifica.
La stima può partire da popolazione, dotazione idrica e coefficiente di restituzione, ma deve includere separatamente utenze non domestiche e profili temporali. In una rete esistente le misure di tempo secco costituiscono il riferimento migliore, purché la portata sanitaria venga distinta dall’infiltrazione di falda. Non esiste un coefficiente di punta valido per ogni rete: metodo, durata di mediazione e scenario devono essere dichiarati.
Introduzione
Le portate nere variano durante il giorno, tra giorni feriali e festivi e nel corso dell’anno. Per dimensionare o verificare una rete non basta quindi un unico valore.
La portata media serve a conservare il volume prodotto; la portata di punta è rilevante per capacità, livelli e sollevamenti; la portata minima è utile per verificare velocità, depositi, tempi di permanenza e funzionamento nelle ore di scarso afflusso.
Prima di applicare coefficienti numerici è necessario definire con precisione la grandezza cercata e il periodo al quale si riferisce.
Le tre portate da distinguere
Le grandezze principali sono:
- portata nera media Qm, ottenuta dal volume refluo medio nel periodo considerato; - portata nera di punta Qp, massimo su una scala temporale definita; - portata nera minima Qmin, valore basso rappresentativo della condizione critica di tempo secco.
Relazione tra portata nera media, di punta e minima all’interno di un profilo giornaliero di tempo secco, con indicazione dei dati, delle formule e delle verifiche associate.
Devono inoltre essere distinti massimo giornaliero, massimo orario e massimo istantaneo. Un coefficiente riferito alla giornata non può essere usato automaticamente come coefficiente orario.
Calcolo della portata media domestica
Per una popolazione omogenea, la portata media sanitaria può essere stimata mediante:
Qm,dom = N × qd × cr / 86400
dove Qm,dom è espresso in L/s, N è il numero di abitanti o utenti, qd è la dotazione o produzione specifica in L/(ab·giorno), cr è il coefficiente di restituzione in fognatura e 86400 converte il volume giornaliero in portata.
Il valore di qd e il coefficiente cr devono derivare da dati locali, piani d’ambito, indicazioni del gestore o ipotesi progettuali motivate. Non tutta l’acqua distribuita ritorna necessariamente nella rete fognaria.
Portata media complessiva
La portata media del bacino non coincide sempre con il solo contributo residenziale. In forma generale:
Qm,tot = Σ Qm,dom + Σ Qm,non-dom
I contributi non domestici comprendono attività commerciali, scuole, ospedali, alberghi, uffici e scarichi produttivi compatibili. Devono essere stimati con indicatori specifici o, quando disponibili, consumi e misure.
La somma deve essere eseguita evitando duplicazioni: una grande utenza già compresa nei consumi aggregati non deve essere aggiunta una seconda volta.
Definire il periodo della media
Il termine portata media è incompleto se non viene indicato il periodo. Possono essere utilizzate una media annua, stagionale, giornaliera o la media dei soli giorni asciutti.
Nei centri turistici la media annua può essere poco rappresentativa dei mesi di massima presenza. Nelle aree produttive la media settimanale può nascondere differenze tra giorni lavorativi e giorni di fermo.
Il periodo scelto deve essere coerente con lo scenario di progetto e con i coefficienti o profili temporali applicati successivamente.
Dalla media alla portata di punta
In un calcolo semplificato la portata di punta può essere espressa come:
Qp = Kp × Qm
dove Kp è un coefficiente di punta riferito a una precisa durata e popolazione. Il coefficiente tende generalmente a ridursi all’aumentare della popolazione servita, perché la sovrapposizione di molte utenze attenua la variabilità relativa.
Non esiste però un valore universale. La relazione deve essere scelta secondo prescrizioni applicabili, caratteristiche del bacino e dati locali, dichiarando se produce un massimo giornaliero, orario o di altra durata.
Coefficienti di punta empirici
Le formule empiriche correlano spesso il coefficiente di punta alla popolazione contribuente. Sono utili nelle fasi preliminari, ma derivano da campioni, epoche e contesti specifici.
Prima dell’uso occorre verificare:
- unità e campo di validità della popolazione; - definizione della portata media al denominatore; - durata di mediazione del massimo; - presenza o esclusione delle infiltrazioni; - eventuali limiti minimo e massimo del coefficiente; - compatibilità con le indicazioni del gestore.
Riportare soltanto il valore di Kp senza indicarne la fonte rende il calcolo non riproducibile.
Profili temporali in alternativa al coefficiente unico
Nei modelli dinamici la portata può essere rappresentata mediante:
Q(t) = Qm × Pmese(t) × Pgiorno(t) × Porario(t)
I fattori descrivono variazioni mensili, giornaliere e orarie. Se Qm rappresenta la media del periodo, i profili devono essere normalizzati in modo da non alterare involontariamente il volume.
Il manuale EPA SWMM 5.2 rappresenta la portata di tempo secco mediante un valore medio o di base e fino a quattro profili moltiplicativi. Questo approccio consente di ottenere la punta dalla serie temporale invece di imporla contemporaneamente a tutti i nodi.
La contemporaneità dei contributi
Utenze residenziali, scuole, uffici, attività commerciali e industrie non raggiungono necessariamente il massimo nello stesso istante.
La portata di punta complessiva deve quindi essere calcolata come massimo della somma temporale:
Qp,tot = max[Σ Qj(t)]
e non sempre come somma dei massimi individuali. Sommare tutte le punte può sovrastimare la rete; applicare un unico profilo può invece nascondere punte concentrate di grandi utenze.
Come stimare la portata minima
In forma semplificata la portata minima può essere espressa come:
Qmin = Kmin × Qm
dove Kmin è un coefficiente inferiore a uno, scelto per la scala temporale e il bacino considerati. Anche in questo caso non esiste un valore generale valido per ogni rete.
Nelle reti esistenti è preferibile ricavare il minimo dai profili misurati in giorni asciutti, distinguendo la base sanitaria dall’infiltrazione. Nelle reti piccole il minimo istantaneo può essere discontinuo e una portata costante può rappresentare male gli scarichi intermittenti.
Minimo notturno e infiltrazione
La portata osservata nelle ore notturne non coincide automaticamente con la sola portata sanitaria minima. Può comprendere infiltrazione di falda, scarichi continui, perdite interne e attività notturne.
Assumere che tutto il minimo notturno sia infiltrazione sottostima il refluo sanitario; assumere che sia tutto sanitario sovrastima la produzione delle utenze.
La separazione può utilizzare più giorni asciutti, andamento stagionale, consumi, profili delle grandi utenze e misure in punti diversi della rete.
Portata minima e rischio di deposito
La condizione minima è importante per valutare tirante, velocità, tensione tangenziale e capacità di trasporto dei solidi.
Il controllo non dovrebbe essere limitato a un singolo istante teorico. È utile verificare durata e frequenza delle basse portate e la presenza periodica di onde di flusso capaci di rimobilizzare i depositi.
La portata minima non deve essere aumentata artificialmente per soddisfare una velocità prefissata: eventuali criticità vanno affrontate mediante geometria, pendenza, esercizio e manutenzione.
Portata di punta e capacità idraulica
La punta sanitaria è utilizzata per verificare grado di riempimento, franco, livelli, perdite localizzate e capacità di collettori e sollevamenti.
In una fognatura separata deve essere combinata con gli apporti parassiti coerenti con lo scenario. In una fognatura mista la portata sanitaria continua a essere presente durante la pioggia, ma non deve essere sommata due volte se il modello meteorico include già una componente di tempo secco.
Per pompe e vasche sono rilevanti anche volume, durata e sequenza della punta, non soltanto il massimo.
Portate parassite separate dal carico sanitario
La portata di tempo secco misurata può essere schematizzata come:
QDWF(t) = Qsan(t) + QGWI(t)
dove Qsan è il contributo sanitario e QGWI l’infiltrazione di falda relativamente lenta. Gli afflussi rapidi dipendenti dalla pioggia devono essere ulteriormente separati.
Applicare un coefficiente di punta sanitario all’intera portata di tempo secco moltiplica impropriamente anche l’infiltrazione. La portata parassita è trattata nella FGN-0015.
Utenze non domestiche e stagionalità
Per utenze significative è opportuno utilizzare portate e calendari propri. Un albergo può seguire occupazione e stagione; una scuola giorni e orari di apertura; un’industria turni e cicli produttivi.
La media annua di una grande utenza non descrive necessariamente la punta del giorno critico. Devono essere costruiti scenari coerenti di contemporaneità tra popolazione, attività e periodo dell’anno.
Gli scarichi produttivi devono essere verificati con dati autorizzativi e misure, senza dedurli soltanto dal numero di addetti.
Reti esistenti e dati misurati
Per una rete esistente la procedura più affidabile utilizza misure di portata e pioggia su un periodo sufficiente a individuare i giorni asciutti.
È utile costruire profili medi distinti per feriali e festivi, analizzare stagionalità e falda e controllare qualità, deriva e intervalli mancanti dei sensori.
L’EPA descrive strumenti di analisi capaci di selezionare periodi asciutti, calcolare profili medi feriali e festivi e separare il deflusso di base dall’infiltrazione. Le misure devono comunque essere confrontate con popolazione e consumi per individuare anomalie.
Reti di progetto e scenari futuri
Nelle reti nuove la popolazione di calcolo deve essere coerente con orizzonte temporale, previsioni urbanistiche, tasso di allacciamento e sviluppo effettivo.
È opportuno distinguere almeno scenario iniziale e scenario a regime. Il primo può governare le verifiche di velocità minima e deposito; il secondo capacità e funzionamento delle opere.
La saturazione urbanistica completa non deve essere confusa con la popolazione prevedibile alla data di progetto. Ipotesi e fonti devono essere documentate.
Un esempio di calcolo
Si consideri una zona con 5000 abitanti, dotazione assunta pari a 200 L/(ab·giorno) e coefficiente di restituzione 0,80. La portata media domestica è:
Qm,dom = 5000 × 200 × 0,80 / 86400 = 9,26 L/s
Si aggiunge un’utenza non domestica con portata media pari a 1,50 L/s. La portata media totale è quindi 10,76 L/s.
A solo scopo illustrativo, si assume per il contributo domestico Kp = 2,20 e una punta contemporanea dell’utenza pari a 3,00 L/s. Risulta Qp = 2,20 × 9,26 + 3,00 = 23,37 L/s.
Per la condizione minima si assume Kmin = 0,30 sul contributo domestico e 0,20 L/s per l’utenza: Qmin = 0,30 × 9,26 + 0,20 = 2,98 L/s.
I coefficienti dell’esempio non sono valori generali di progetto. In un modello temporale le portate massima e minima devono essere lette dalla somma dei profili delle singole utenze.
Controlli di coerenza
Prima della verifica idraulica devono essere controllati:
- corrispondenza tra popolazione, anno e scenario; - unità della dotazione e conversione in L/s; - coefficiente di restituzione applicato una sola volta; - distinzione tra contributi domestici, non domestici e parassiti; - definizione temporale di media, punta e minimo; - normalizzazione dei profili rispetto alla portata media; - contemporaneità delle diverse categorie di utenza; - conservazione del volume giornaliero; - confronto con consumi e misure di tempo secco; - coerenza tra portata cumulata e popolazione a monte.
Il rapporto Qp/Qm e Qmin/Qm deve essere controllato e confrontato con bacini simili, senza trasformare tale confronto in una prescrizione automatica.
Analisi di sensibilità
Quando dotazione, restituzione o coefficienti sono incerti, è opportuno costruire scenari basso, centrale e alto.
La sensibilità deve essere valutata separatamente per Qm, Qp e Qmin. Un aumento della dotazione influenza il volume medio; una variazione di Kp modifica soprattutto la capacità richiesta; Kmin incide sulle verifiche di basse portate.
L’analisi mostra se la scelta di diametri, pendenze, pompe o volumi dipende da ipotesi poco robuste e indica quali dati conviene misurare.
Errori frequenti
Tra gli errori più comuni rientrano:
- non dichiarare se la punta è giornaliera, oraria o istantanea; - applicare un coefficiente ricavato per una diversa unità di popolazione; - usare una dotazione idrica senza coefficiente di restituzione; - applicare Kp anche all’infiltrazione di falda; - sommare i massimi di utenze non contemporanee; - imporre lo stesso profilo a residenti, scuole e industrie; - usare profili non normalizzati e alterare il volume medio; - assumere che il minimo notturno sia tutto sanitario o tutto infiltrazione; - dimensionare pompe e vasche con il solo valore massimo; - verificare la sedimentazione con una portata minima aumentata artificialmente; - usare la popolazione futura massima anche per lo scenario iniziale; - riportare coefficienti senza fonte e campo di applicazione.
Una procedura pratica
Una procedura operativa può essere articolata nei seguenti passaggi:
1. definire obiettivo, scenario e periodi di mediazione; 2. stimare popolazione presente e futura per categoria; 3. scegliere dotazioni e coefficienti di restituzione motivati; 4. calcolare separatamente i contributi domestici e non domestici; 5. determinare e controllare la portata media complessiva; 6. scegliere coefficienti di punta o profili temporali coerenti; 7. valutare la contemporaneità delle utenze; 8. stimare la condizione minima e la relativa durata; 9. mantenere separate le infiltrazioni e gli apporti da pioggia; 10. attribuire i contributi ai nodi secondo la FGN-0013; 11. verificare conservazione dei volumi e portate cumulate; 12. confrontare con misure o bacini analoghi; 13. eseguire un’analisi di sensibilità; 14. documentare formule, fonti, unità e limiti di validità.
Riferimenti tecnici e limiti di applicazione
La UNI EN 752 costituisce il riferimento generale per requisiti funzionali, pianificazione, progettazione, esercizio e verifica dei sistemi di scarico e fognatura esterni agli edifici.
Il manuale EPA SWMM 5.2 definisce le portate di tempo secco come afflussi sanitari o industriali continui immessi nella rete e consente di descriverne la variazione periodica mediante valori medi e profili mensili, giornalieri, orari e di fine settimana.
Coefficienti di punta, dotazioni e restituzioni non sono universali. Devono essere selezionati in base alla disciplina applicabile, alle indicazioni del gestore, ai dati locali e alla scala temporale della verifica.
I valori numerici dell’esempio hanno finalità esclusivamente didattica e non sostituiscono le prescrizioni progettuali.
Conclusioni
La portata media conserva il volume, la punta verifica la capacità e il minimo descrive le condizioni critiche di scarso afflusso.
I tre valori devono essere riferiti a periodi e scenari dichiarati. Nei modelli dinamici i profili temporali consentono di rappresentare la contemporaneità delle utenze e di ricavare massimi e minimi dalla serie simulata.
La separazione tra portata sanitaria, infiltrazione e apporti meteorici è indispensabile. In presenza di misure, la calibrazione deve utilizzare giorni asciutti e distinguere componente antropica e falda prima di modificare coefficienti o profili.
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Domande frequenti
Qual è la differenza tra portata media giornaliera e portata di punta?
La media giornaliera conserva il volume prodotto nelle 24 ore; la punta rappresenta il massimo su una durata dichiarata, per esempio un’ora. La punta è normalmente maggiore della media.
Esiste un coefficiente di punta valido per tutte le reti?
No. Dipende da popolazione, tipo di utenza, scala temporale, contemporaneità e contesto. Devono essere utilizzati riferimenti applicabili o dati misurati, specificandone il campo di validità.
Posso applicare il coefficiente di punta anche all’infiltrazione?
No, salvo un modello specifico che lo giustifichi. Il coefficiente sanitario descrive la variabilità delle utenze; l’infiltrazione segue falda e stato della rete e deve essere trattata separatamente.
Come si determina la portata minima?
Nelle reti esistenti è preferibile ricavarla da profili misurati in giorni asciutti, separando l’infiltrazione. In progetto può essere stimata con un coefficiente o profilo motivato, dichiarando durata e scenario.
Il minimo notturno coincide con l’infiltrazione?
Non necessariamente. Comprende anche consumi domestici residui, attività notturne e scarichi continui. La separazione richiede più dati e non può basarsi su un singolo valore.
In un modello dinamico devo inserire anche Qp?
Se si utilizzano una portata media e profili temporali coerenti, la punta emerge dalla simulazione. Non deve essere applicato anche un coefficiente di punta, altrimenti si rischia una doppia maggiorazione.
Quale portata uso per verificare il rischio di deposito?
La condizione di bassa portata rappresentativa, valutando anche durata e frequenza. È utile controllare velocità e tensione tangenziale lungo il profilo temporale, non soltanto in un istante isolato.