LE OPERE DI ADDUZIONE

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1 Erico Piga LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche per gli allievi del uovo ordiameto Uiversità degli Studi di Cagliari Facoltà di Igegeria Dipartimeto di Igegeria del Territorio Sezioe di Idraulica

2 Queste dispese raccolgoo e riordiao il materiale didattico delle lezioi riguardati le opere d adduzioe, co lo scopo di forire agli allievi del uovo ordiameto didattico u riferimeto ed u ausilio allo studio della disciplia. Esse pertato o costituiscoo u testo completo della materia e potrao essere utilmete itegrate cosultado le pricipali opere sugli acquedotti riportate ella bibliografia.

3 . GENERALITA' SUGLI ACQUEDOTTI Prede il ome di ACQUEDOTTO l'isieme delle tubazioi, dei maufatti e delle apparecchiature destiate all'approvvigioameto idrico delle uteze. I dipedeza della atura di queste ultime, gli acquedotti vegoo distiti i acquedotti civili, acquedotti idustriali ed opere d'irrigazioe: gli acquedotti civili soo destiati alla copertura dei fabbisogi idropotabili dei cetri urbai; gli acquedotti idustriali soo destiati all'approvvigioameto idrico delle idustrie; le opere d'irrigazioe soo ifie destiate a soddisfare le ecessità idriche delle colture. I tre tipi di opere codividoo la maggior parte delle problematiche progettuali e costruttive e si differeziao tra loro solamete per alcui aspetti. I particolare, a secoda che l'uteza da servire sia costituita dalla popolazioe di u isediameto urbao, dalle idustrie di ua area idustriale o dalle aziede di u compresorio irriguo, sarao ovviamete differeti le modalità di valutazioe delle portate di dimesioameto, i requisiti di qualità delle acque e la struttura della rete di distribuzioe, che costituisce la parte termiale del sistema. Nell'ambito del corso sarà trattato solamete il problema del dimesioameto degli acquedotti civili; tuttavia, teedo a mete le differeze sopra acceate, l'approccio geerale alla progettazioe, i criteri e le alterative da cosiderare per il dimesioameto idraulico ed il disego dei pricipali maufatti lugo liea soo essezialmete gli stessi per i tre tipi di opere... Schema di u acquedotto civile Prima di procedere all'esame del processo di dimesioameto, coviee illustrare sommariamete le varie opere ed impiati costitueti u acquedotto facedo riferimeto al semplice schema al servizio di u uico cetro urbao riportato el profilo di figura.. Figura. Schema di u acquedotto.

4 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a Partedo da mote, la prima opera del sistema è l'opera di presa o di captazioe. Essa, come dice lo stesso ome, assolve la fuzioe di captare la risorsa idrica e rederla dispoibile per le successive fasi di trattameto, trasporto, accumulo e distribuzioe. La forma geerale dell'opera di presa dipede dal tipo di risorsa captata: essa è costituita da u sistema di vasche el caso di prese di sorgeti, da pozzi tubolari o da gallerie dreati el caso di captazioe di falde profode o superficiali (figura.), da traverse dotate di derivazioe laterale o di impiati di sollevameto el caso di prese da corsi d'acqua, da torri di presa el caso di acque superficiali derivate da opere d ivaso (figura.3). Figura. Opere di presa di acque sotterraee: presa da sorgete e presa da falda. Figura.3 Opere di presa di acque superficiali: presa da u corso d acqua mediate sollevameto e presa da u ivaso mediate torre di presa.

5 E. Piga Subito a valle dell'opera di presa è usualmete ubicato l'impiato di trattameto che coferisce all'acqua le caratteristiche di potabilità richieste elimiado mediate processi fisici e chimici le sostaze idesiderate preseti ell'acqua grezza. Figura.4 Attraversameto stradale i cuicolo. Dall'impiato di potabilizzazioe origia l'acquedotto estero, costituito usualmete da ua rete aperta di codotte adduttrici i pressioe posate i fossa iterrata che alimetao i serbatoi d'accumulo ubicati elle immediate viciaze dei cetri urbai. Lugo l'adduttrice soo preseti umerose opere d'arte: maufatti d'attraversameto i corrispodeza agli icroci tra la codotta e la rete viaria, la rete ferroviaria ed i corsi d'acqua (figure.4 e.5), evetuali impiati di sollevameto, partitori a pelo libero e i pressioe, vasche di discoessioe oché umerosi piccoli maufatti detti pozzetti, destiati ad ospitare le apparecchiature di maovra e regolazioe (figura.6). Figura.5 Attraversameto aereo di u corso d acqua. Nella maggior parte dei sistemi d approvvigioameto il maufatto termiale dell'acquedotto estero è costituito da u serbatoio di testata, iterrato, semiterrato o pesile (figure.7 e.8), che svolge fuzioi di regolazioe delle portate e di riserva a frote di iterruzioi dell'adduzioe e di prelievi per lo spegimeto degli icedi. Dal serbatoio iizia ifie la rete di distribuzioe, costituita da ua sistema di codotte posate i ogi strada del cetro che assicurao la foritura di acqua potabile a tutti gli uteti. A frote di particolari morfologie del territorio circostate il cetro, al posto del serbatoio di testata viee realizzato u torrio piezometrico metre il maufatto d'accumulo, chiamato i questo caso serbatoio di estremità, è disposto alla periferia opposta del cetro ed è alimetato tramite la stessa rete di distribuzioe. 3

6 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a Figura.6 Pozzetto di scarico. No tutte le opere sopra idicate soo sempre preseti i ogi acquedotto: esse ifatti dipedoo dalle caratteristiche della risorsa e dei cetri da servire, dalla morfologia e dalla altimetria dei territori attraversati e dalla desità della rete viaria e idrografica, le quali codizioao sostazialmete la soluzioe progettuale adottata. I preseza di acque co buoe caratteristiche potabili, ad esempio, l'impiato di trattameto può cosistere el solo stadio di disifezioe metre, a secoda del territorio iteressato dal tracciato, possoo macare i maufatti di attraversameto, i partitori o le cetrali di sollevameto. Figura.7 Serbatoio iterrato co impiato di sollevameto. 4

7 E. Piga Figura.8 Serbatoio pesile. 5

8 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a LA QUALITÀ DELLE ACQUE POTABILI.. Le caratteristiche delle acque aturali I tutte le acque aturali soo sovete preseti, i differete misura a secoda della risorsa cosiderata, sostaze solide e gassose i soluzioe, sostaze solide i sospesioe, sostaze orgaiche morte ed orgaismi viveti. Le acque meteoriche cotegoo i soluzioe i gas costitueti l'atmosfera, metre o presetao, se o occasioalmete, sostaze solide ed orgaiche. Esse costituiscoo ua risorsa quatitativamete margiale per l'uso civile e la loro utilizzazioe è limitata a piccoli sistemi di raccolta, talvolta adottati per l'alimetazioe di case isolate. Le acque superficiali hao caratteristiche molto variabili sia el tempo che da sito a sito. Soo i geerale poco mieralizzate ma cotegoo residui orgaici, microrgaismi ache patogei e sostaze iquiati di varia atura derivati dagli scarichi dei cetri urbai o preseti sul suolo. Soprattutto ei periodi più piovosi esse presetao ua forte torbidità ed u alto coteuto di materie i sospesioe. Grazie al processo di filtrazioe cui soo sottoposte lugo il loro percorso, le acque sotterraee soo usualmete povere di sostaze orgaiche metre hao spesso u elevato coteuto di sostaze solide e gassose disciolte, i dipedeza dalla atura dei terrei attraversati. Sovete esse presetao caratteristiche idoee all'uso potabile, richiededo limitati trattameti depurativi e di disifezioe. Tra di esse, i particolare, le acque di sorgete soo state le prime risorse tradizioalmete captate per l'uso potabile. Le pricipali sostaze gassose i soluzioe elle acque superficiali e sotterraee soo l'azoto, l'ossigeo e l'aidride carboica. Esse soo preseti i percetuali differeti da quelle dell'atmosfera, sia per la diversa solubilità i acqua dei gas sia i quato gli strati superficiali del suolo iteressati dal deflusso e dall'ifiltrazioe soo sede di itesi processi biochimici e soo molto ricchi di aidride carboica. La maggior parte di sostaze solide disciolte elle acque aturali è costituita dai bicarboati, dai solfati e dai cloruri di calcio, magesio, sodio e potassio, preseti sia come molecole idissociate che come ioi positivi e egativi. I sali di calcio e di magesio costituiscoo la durezza dell'acqua, che si usa distiguere i durezza temporaea e durezza permaete. La prima è costituita dai bicarboati e viee elimiata mediate riscaldameto, che trasforma i bicarboati i carboati scarsamete solubili che precipitao, metre la secoda è prevaletemete costituita da solfati e, i piccola parte, da cloruri, fosfati ed altri sali. La durezza dell'acqua viee usualmete espressa i gradi fracesi, la cui uità corrispode a 0 mg/l di CaCO 3. Tra le altre sostaze disciolte elle acque aturali rivestoo importaza i sali di ferro e magaese che, pur o essedo i geere i quatità tale da risultare ocivi, coferiscoo all'acqua sapore e colore sgradevoli. Soo ioltre spesso preseti cloruri, solfati, fosfati e floruri i quatità molto variabili da caso a caso, derivati dal dilavameto dei terrei e delle formazioi rocciose iteressate dal deflusso. Il totale dei sali disciolti costituisce il residuo fisso, che si ottiee per riscaldameto ed evaporazioe, ed il residuo 6

9 E. Piga secco, otteibile per ulteriore riscaldameto dopo la completa evaporazioe, per i quali le orme di potabilità fissao dei limiti di accettabilità. Di particolare rilevaza soo ifie i composti dell'azoto, e, i specifico, l'ammoiaca, i itriti ed i itrati, che soo cosiderati idicatori di iquiameto da sostaze orgaiche, di origie recete o remota a secoda del grado di ossidazioe dell azoto. Metre le acque sotterraee o cotegoo di orma sostaze i sospesioe, esse soo ivece sempre preseti elle acque superficiali, ma la loro quatità varia otevolmete el tempo a secoda dello stato di magra o di piea dei corsi d'acqua. Le sostaze i sospesioe vegoo distite i sostaze sedimetabili, che possoo essere elimiate per semplice decatazioe, e sostaze o sedimetabili, come le soluzioi colloidali, che richiedoo l'adozioe di specifici processi chimico-fisici. Le sostaze orgaiche preseti elle acque aturali soo costituite da microrgaismi viveti (flora batterica, microfaua e microflora) e da residui orgaici, cosisteti i parti di tessuto aimale e vegetale e i prodotti del metabolismo di essere viveti. Il coteuto orgaico viee determiato idirettamete mediate misurazioe dell'ossigeo ecessario ad ua completa ossidazioe della sostaza orgaica, itroducedo ell'acqua sostaze come il permagaato di potassio che cede facilmete l'ossigeo. Il coteuto di orgaismi viveti viee determiato mediate aalisi microscopica e, per quato riguarda la flora batterica, mediate coltura e computo delle coloie formatesi. L attuale ormativa italiaa (D.L.. 58 del ) o prevede essu vicolo all'impiego delle acque sotterraee metre classifica le acque superficiali destiate alla produzioe di acqua potabile elle tre categorie deomiate A, A, ed A3, i relazioe alla preseza di ua serie di sostaze idesiderabili o daose. Per il loro utilizzo, le acque che ricadoo ella categoria A devoo essere sottoposte a trattameti fisici e disifezioe, quelle della categoria A a trattameti fisico-chimici ormali e disifezioe metre quelle della categoria A3 a trattameti fisico-chimici spiti, affiazioe e disifezioe. Le acque che o rietrao ei limiti della categoria A3 possoo essere utilizzate solo i via eccezioale per l'uso idropotabile. Nella tabella. soo riportati per le tre categorie i valori guida (G) ed i limiti di accettabilità (I) delle varie sostaze. Tabella. Caratteristiche di qualità per le acque superficiali destiate alla produzioe di acqua potabile. Numero parametro Parametro Uità di misura ph Uità ph 6,5-8,5. 5, ,5-9 - Colore (dopo filtrazioe semplice) A G A I mg/l scala pt 0 0(o) 50 00(o) 50 00(o) 3 Totale materie i sospesioe mg/l MES Temperatura C 5(o) 5(o) 5(o) 5 Coduttività µs/cm a Odore Fattore di diluizioe a 5 C A G A I A3 G * Nitrati mg/l NO3 5 50(o) - 50(o) - 50(o) 8 Fluoruri () mg/l F 0,7/,5 0,7/,7-0,7/,7-9 Cloro orgaico totale estraibile mg/l Cl * Ferro disciolto mg/l Fe 0, 0,3 - * Magaese mg/l M 0,05-0, - - Rame mg/l Cu 0,0 0,05(o) 0, Zico mg/l Z 0, Boro mg/l B Berillio mg/l Be Cobalto mg/l Co A3 I 7

10 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a Nichelio mg/l Ni Vaadio mg/l V Arseico mg/l As 0,0 0,05-0,05 0,05 0, 0 Cadmio mg/l Cd 0,00 0,005 0,00 0,005 0,00 0,005 Cromo totale mg/l Cr - 0,05-0,05-0,05 Piombo mg/l Pb - 0,05-0,05-0,05 3 Seleio mg/l Se - 0,0-0,0-0,0 4 Mercurio mg/l Hg 0,0005 0,00 0,0005 0,00 0,0005 0,00 5 Bario mg/l Ba - 0, Ciauro mg/l CN - 0,05-0,05-0,05 7 Solfati mg/l SO (o) 50 50(o) 8 Cloruri mg/l Cl Tesioattivi (che reagiscoo al blu di metilee) Mg/L (solfato di laurile) 0, - 0, - 0,5-30* Fosfati () mg/l PO5 0,4-0,7-0,7-3 Feoli (idice feoli) paraitroailia, 4 ammioatipiria 3 Idrocarburi disciolti o emulsioati (dopo estrazioe mediate etere di petrolio) Mg/L C6H5OH - 0,00 0,00 0,005 0,0 0, mg/l - 0,05-0, 0,5 33 Idrocarburi policiclici aromatici mg/l - 0,000-0,000-0,00 34 Atiparassitari-totale (parathio, HCH, dieldrie) 35* Domada chimica Ossigeo (COD) 36* Tasso di saturazioe dell'ossigeo disciolto 37* A 0 C seza itrificazioe domada biochimica di ossigeo (BOD5) 38 Azoto Kjeldaht (trae NO ed NO3) mg/l - 0,00-0,005-0,005 mg/l O % O > 70 - > 50 - > 30 - mg/l O < 3 - < 5 - < 7 - mg/l N Ammoiaca mg/l NH4 0,05 -,5 4(o) 40 Sostaze estraibili al cloroformio mg/l SEC 0, - 0, - 0,5-4 Carboio orgaico totale mg/l C Carboio orgaico residuo (dopo flocculazioe e filtrazioe su membraa da 5µ) TOC mg/l C Coliformi totali /00 ml Coliformi fecali /00 ml Streptococchi fecali /00 ml Salmoella - asseza i 5000 ml Categoria A - Trattameto fisico semplice e disifezioe Categoria A - Trattameto fisico e chimico ormale e disifezioe Categoria A3 - Trattameto fisico e chimico spito, affiazioe e disifezioe I = Imperativo ; G = Guida - asseza i 000 ml Le caratteristiche delle acque destiate al cosumo umao Le caratteristiche delle acque destiate al cosumo umao soo fissate dal D.Lgs.. 7 del.0.00, che recepisce la direttiva comuitaria 98/83/CE. La orma fissa i requisiti miimi per ua serie di parametri microbiologici e chimici, riportati elle tabelle 8

11 E. Piga segueti (Parte A e B), oché ua serie di parametri idicatori (Parte C). I caso di o coformità alle specifiche di quest ultimo eleco, l Autorità d ambito dispoe opportui provvedimeti per il ripristio della qualità. Il Decreto fissa ioltre i parametri da sottoporre al cotrollo di routie e di verifica e la frequeza dei relativi campioameti e specifica ioltre le uità di misura ed il tipo di aalisi co il quale effettuare le determiazioi. PARTE A - Parametri microbiologici Parametro Valore di parametro (umero/00ml) Escherichia coli (E. coli) 0 Eterococchi 0 PARTE B - Parametri chimici Parametro Valore di parametro Uità di misura Note Acrilammide 0,0 µg/l Nota Atimoio 5,0 µg/l Arseico 0 µg/l Bezee,0 µg/l Bezo(a)piree 0,00 µg/l Boro,0 µg/l Bromato 0 µg/l Nota Cadmio 5,0 µg/l Cromo 50 µg/l Rame,0 mg/l Nota 3 Ciauro 50 µg/l, dicloroetao 3,0 µg/l Epicloridria 0,0 µg/l Nota Fluoruro,50 mg/l Piombo 0 µg/l Note 3 e 4 Mercurio,0 µg/l Nichel 0 µg/l Nota 3 Nitrato (come NO i base 3) Nitrito (come NO i base ) 50 mg/l Nota 5 0,50 Mg/l Nota 5 Atiparassitari 0,0 µg/l Note 6 e 7 Atiparassitari-Totale 0,50 µg/l Note 6 e 8 Idrocarburi policiclici aromatici 0,0 µg/l Somma delle cocetrazioi di composti specifici; Nota 9 Seleio 0 µg/l Tetracloroetilee Tricloroetilee 0 µg/l 9 Somma delle cocetrazioi dei parametri specifici

12 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a Trialometai-Totale 30 µg/l Somma cocetrazioi di composti specifici; Cloruro di viile 0,5 µg/l Nota Clorito 00 µg/l Nota Vaadio 50 µg/l PARTE C - Parametri idicatori Parametro Valore di parametro Uità di misura Note Allumiio 00 µg/l Ammoio 0,50 mg/l Cloruro 50 mg/l Nota Clostridium perfriges (spore comprese) Colore 0 Numero/00 ml Nota Accettabile per i cosumatori e seza variazioi aomale Coduttività 500 µscm - a 0 C Nota Cocetrazioe ioi idrogeo 6,5 e 9,5 Uità ph Note e 3 Ferro 00 µg/l Magaese 50 µg/l Odore Accettabile per i cosumatori e seza variazioi aomale Ossidabilità 5,0 Mg/l O Nota 4 Solfato 50 mg/l Nota Sodio 00 mg/l Sapore Coteggio delle coloie a C Accettabile per i cosumatori e seza variazioi aomale Seza variazioi aomale Batteri coliformi a 37 C 0 Numero/00 ml Nota 5 Carboio orgaico totale (TOC) Seza variazioi aomale Nota 6 Torpidità Durezza * Residuo secco a 80 C ** Accettabile per i cosumatori e seza variazioi aomale Nota 7 Il limite iferiore vale per le acque sottoposte a trattameto di addolcimeto o di dissalazioe Disifettate residuo *** * valori cosigliati: 5-50 F.; ** valore massimo cosigliato: 500 mg/l. ; *** valore cosigliato 0, mg/l (se impiegato). 0

13 E. Piga.3. I trattameti di potabilizzazioe I trattameti di potabilizzazioe ed il dimesioameto dei relativi impiati formao l'oggetto di specifici isegameti faceti parte dell'igegeria saitaria-ambietale. Nell'ambito del presete corso ci si limiterà pertato a brevi cei sull'argometo, riviado per gli approfodimeti all'ampia letteratura tecica esistete. I trattameti fisici semplici hao lo scopo di elimiare dall'acqua grezza le sostaze i sospesioe. I processi più importati soo la grigliatura, la stacciatura e la microstacciatura, la sedimetazioe e la filtrazioe. La grigliatura ha la fuzioe d'itercettare i corpi solidi di maggiore dimesioe ed è spesso modulata i due fasi successive: ua grigliatura grossolaa, co luci libere tra le sbarre di alcui cetimetri ed ua grigliatura fie, co aperture libere di ua decia di millimetri. La pulizia delle griglie, che si itasao progressivamete durate il fuzioameto, viee effettuata meccaicamete mediate dei rastrelli mobili che asportao i modo cotiuo o itermittete il materiale itercettato (vedi figura.). Figura. Griglia muita di rastrello rotate. La stacciatura e la microstacciatura soo dei processi simili alla grigliatura. L'acqua grezza viee fatta passare attraverso delle tele filtrati avvolte su di ua itelaiatura cilidrica (tamburo), parzialmete immersa ella correte. Le dimesioi delle aperture delle tele filtrati è dell'ordie di 0,5 mm egli stacci e di 50 µm ei microstacci. Il tamburo ruota i modo cotiuo itoro ad u asse orizzotale i modo da portare al disopra del pelo libero la parte di tela precedetemete immersa e cosetire la pulizia, che viee effettuata mediate getti d'acqua i pressioe. La sedimetazioe cosiste ell'immettere l'acqua grezza i vasche a pelo libero di dimesioe trasversale tale da determiare bassi valori di velocità e cosetire durate l attraversameto della vasca la sedimetazioe delle particelle sospese. La filtrazioe è u processo utilizzato per elimiare dall'acqua grezza le sostaze o sedimetabili e cosiste el filtrare la portata attraverso u letto filtrate costituito da uo strato di materiale sciolto di piccola graulometria. Metre el caso di piccole portate soo spesso adottati filtri i pressioe, la tecica di filtrazioe più diffusa per gli impiati di

14 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a medie e gradi dimesioi è quella dei filtri veloci a gravità, ei quali si adottao velocità di filtrazioe ache superiori a 6 m/ora. Essi soo costituiti da ua vasca dotata di u falso fodo muito di ugelli, al di sopra del quale viee disposto il letto filtrate formato da uo stato di sabbia silicea o altro materiale, co spessore dell'ordie di u metro (figura.). La portata da filtrare viee immessa uiformemete i tutta la vasca ed ha ua altezza del pelo libero rispetto al falso fodo di circa metri. Dopo aver attraversato il letto filtrate e gli ugelli del falso fodo, l'acqua raggiuge l'itercapedie sottostate dalla quale viee derivata tramite ua tubazioe muita di u orgao di regolazioe, che determia ua perdita di carico aggiutiva a quella dovuta al filtro. Poiché durate il fuzioameto le perdite di carico el filtro aumetao a causa del progressivo itasameto, per mateere costate il livello ella vasca viee cotemporaeamete ridotta la perdita di carico aggiutiva dell'orgao di regolazioe. Quado il filtro è completamete itasato e l'orgao di regolazioe completamete aperto, la fase di filtrazioe viee iterrotta ed il filtro viee lavato i cotrocorrete. Il lavaggio viee effettuato immettedo dal falso fodo aria ed acqua i pressioe, che hao l'effetto di far espadere il letto, mettere i rapida agitazioe i grai del letto filtrate e rimuovere il materiale tratteuto. L'acqua di lavaggio, carica di materiale i sospesioe, tracima etro u caale di raccolta disposto etro la vasca e viee avviata allo scarico. Figura. Schema di u filtro rapido. La durata della fase di filtrazioe dipede dal carico di sostaze sospese ell'acqua grezza ed è usualmete compresa tre le e le 36 ore metre la fase di lavaggio ad aria ed acqua è dell'ordie di alcue decie di miuti. Per assicurare la cotiuità del trattameto ache a frote di u fuzioameto itermittete dei sigoli filtri, gli impiati prevedoo usualmete più filtri disposti i parallelo. Il pricipale trattameto chimico-fisico semplice è la chiarificazioe (figura.3), adottata per le acque delle categorie A ed A3, che cosete l'abbattimeto delle sostaze preseti sotto forma di sospesioi colloidali. Il processo cosiste ell'additivare all'acqua grezza dei reattivi (flocculati) che formao u precipitato i forma di fiocchi che iglobao le particelle i sospesioe cosetedoe la decatazioe. Negli impiati attuali, la fase di mescolameto dei reattivi, quella di flocculazioe e quella di sedimetazioe avvegoo i uica vasca, spesso di forma circolare, talvolta dotata di setti che covogliao l'acqua grezza elle zoe ove avvegoo i diversi processi.

15 E. Piga I coagulati più diffusi soo i solfati e gli idrossidi di allumiio e ferro ed i polielettroliti orgaici, costituiti da grosse molecole solubili i acqua. La chiarificazioe è di regola associata ad uo stadio di filtrazioe su letto di sabbia, che elimia quella parte di fiocchi rimasti i sospesioe ell'acqua chiarificata. Figura.3 Schema di u chiarificatore. I relazioe alle caratteristiche dell'acqua da trattare soo spesso adottati altri processi di tipo chimico, fializzati all'elimiazioe di specifiche sostaze i soluzioe preseti ell'acqua grezza. Tra di essi citiamo, i particolare, l'addolcimeto, adottato i preseza di acque molto dure, che cosete di ridurre il coteuto di calcio e magesio co l'aggiuta di calce, che trasforma i bicarboati i carboati, e di soda, che trasforma cloruri e solfati i carboati ed idrossidi poco solubili. Altri processi soo la deferrizzazioe e la demagaizzazioe, che elimiao il ferro e il magaese, e la stabilizzazioe, che corregge le caratteristiche icrostati o aggressive dell'acqua grezza. I processi di disifezioe più diffusi soo la clorazioe, l'ozoizzazioe e l'attiizzazioe. Il primo di questi processi cosiste ell'addittivare all'acqua il cloro, sia sotto forma di ipoclorito di sodio che di cloro gas, che ha u elevato potere ossidate e battericida. L'impiego del cloro gas, assai più efficace dell'ipoclorito di sodio, trova tuttavia delle limitazioi legate alla pericolosità della sostaza ed alle ecessarie procedure di sicurezza da adottare per il suo uso. Etrambi i disifettati, ioltre, possoo dar luogo, a secoda delle caratteristiche dell'acqua e particolarmete i preseza di forti coteuti di sostaze orgaiche, a composti tossici. L'ozoizzazioe cosiste ell'immettere ell'acqua dell'ozoo, che viee prodotto sottopoedo a scariche elettriche ua correte d'aria prelimiarmete essiccata. L'aria ricca di ozoo viee quidi isufflata ell'acqua da trattare, ella quale l'ozoo passa i soluzioe esercitado ua efficace azioe battericida. Poiché l'ozoo tede ad ossidare prioritariamete i residui orgaici morti, occorre prevetivamete chiarificare e filtrare l'acqua, i modo da abbattere il coteuto di sostaze orgaiche. L'ozoizzazioe preseta il vataggio di migliorare ache le caratteristiche orgaolettiche dell'acqua, elimiado sapori ed odori sgradevoli. La diffusioe del processo è tuttavia limitata dal suo alto costo di gestioe. U terzo processo di disifezioe, ach'esso di costo elevato, è quello dell'irraggiameto co raggi ultravioletti (attiizzazioe). Esso cosiste ell'irraggiare l'acqua mediate raggi ultravioletti prodotte da lampade a vapori di mercurio. La 3

16 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a limitazioe ella diffusioe di questa tecica è legata, oltre che al costo elevato, alla ecessità di assicurare ua ottima limpidezza dell'acqua che scorre sotto le lampade, che deve presetare u battete massimo di ua vetia di cetimetri ed essere esposta ai raggi per alcui secodi. 4

17 E. Piga 3. I FABBISOGNI IDROPOTABILI DEI CENTRI URBANI Nella progettazioe di u acquedotto la prima gradezza da determiare è la portata da addurre al cetro urbao, per il cui valore occorre dimesioare le codotte e le varie opere d'arte. Essa sarà ovviamete commisurata al fabbisogo idrico del cetro, che rappreseta il volume gioraliero medio ell arco dell ao, ecessario per la copertura di tutti i differeti usi esisteti el cetro. Il fabbisogo idropotabile di u cetro urbao dipede da molti fattori, tra i quali, pricipalmete: l'etità della popolazioe; l'attività lavorativa prevalete; il livello di beessere della popolazioe; il costo dell'acqua potabile; la tipologia edilizia; il clima; la dispoibilità di acqua; l'efficieza della rete; la pressioe i rete; la preseza di cotatori. Le leggi di dipedeza tra essi ed il fabbisogo idrico o soo però sufficietemete precise e coosciute da cosetire affidabili determiazioi quatitative. E ciò ache perché ella progettazioe di u acquedotto o si fa riferimeto ai fabbisogi attuali, che potrebbero essere direttamete misurati, ma besì ai fabbisogi futuri, che si verificherao dopo ai dalla costruzioe. Questa esigeza asce dal fatto che la durata media dei sistemi di acquedotto è piuttosto luga. Si stima mediamete che le opere possao restare i esercizio circa 40 ai prima che gli oeri di mautezioe divetio così elevati da redere ecoomicamete più coveiete il rifacimeto. Nell'arco di tale periodo i cosumi idrici e quidi la portata da addurre tederao presumibilmete a crescere, come si è verificato el passato, sia perché l'etità della popolazioe servita aumeta i geerale el tempo, sia perché il fabbisogo idrico pro-capite cresce co lo sviluppo ed il beessere ecoomico. Poiché i costi di realizzazioe delle opere o variao proporzioalmete alla portata ma hao u adameto o lieare caratterizzato da u elevato u costo fisso iiziale (figura 3.), risulta coveiete dimesioare le opere per la portata relativa all'ultimo ao della loro vita utile piuttosto che frazioare l'iterveto i provvedimeti parziali che comporterebbero costi complessivi più elevati. 5

18 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a costo portata Figura 3. - Adameto dei costi di u acquedotto al variare della portata di dimesioameto Da quato sopra esposto emerge co evideza sia la difficoltà di valutare globalmete il fabbisogo di u cetro urbao sia l'aleatorietà che cotrassega qualuque stima vega effettuata. E' quidi ivalsa la procedura di ripartire la determiazioe i due differeti stime: ad ua data di circa 40 ai successiva a quella della progettazioe vegoo valutate separatamete l'etità della popolazioe e la dotazioe uitaria media aua (espressa usualmete i litri/ab gioro), che rappreseta il volume gioraliero medio auo assegato ad ogi abitate per coprire tutti i cosumi che si verificao el cetro. Ovviamete, la dotazioe uitaria o ha lo stesso valore i tutti i cetri, ma viee fatta variare i dipedeza dei pricipali fattori sopra richiamati. Il prodotto del umero di abitati per la dotazioe uitaria forisce il fabbisogo gioraliero del cetro espresso i litri/gioro, da cui è immediato calcolare la portata media aua ecessaria. L'icertezza delle stime sia della presutiva popolazioe che della dotazioe uitaria ha però evideziato la ecessità di fissare dei criteri di valutazioe uiformi delle due gradezze. Questo compito è assolto dai Piai Regolatori Geerali degli Acquedotti, predisposti su base regioale a seguito della legge 9 del , ei quali vegoo stimati, co criteri e metodologie omogeei i tutti i cetri urbai, sia l'etità della popolazioe futura che la dotazioe uitaria. Nei Piai vegoo ioltre assegate le risorse idriche da cui attigere per ogi cetro e vegoo predisposti gli schemi geerali degli acquedotti. I Sardega il primo PRGA è stato stilato el 966. Le proiezioi dell'etità della popolazioe e della dotazioe uitaria effettuate i tale sede hao però mostrato, già ei successivi ai, evideti limiti, per cui si è dovuto procedere ei primi ai 80 alla stesura di u uovo PRGA. Il Piao è stato questa volta dichiaratamete cocepito come uo strumeto diamico, che doveva per sua atura essere sottoposto ad aggiorameti e revisioi, al mutare delle codizioi assute a base delle valutazioi. I particolare, è stata recetemete effettuata ua ulteriore revisioe delle stime delle popolazioi, delle dotazioi e degli schemi acquedottistici proposti el precedete Piao. U cofroto tra le idicazioi degli aggiorameti del PRGA è riportato ei successivi paragrafi. 6

19 E. Piga 3.. Previsioi demografiche 3... Popolazioe residete Esistoo modelli previsioali di varia complessità per la stima dello sviluppo della popolazioe residete: i modelli più elemetari soo basati su drastiche ipotesi semplificative che rappresetao i diversi processi che comadao l'evoluzioe della popolazioe mediate u uico meccaismo di crescita retto da pochi parametri, metre quelli più complessi simulao i dettaglio i sigoli processi e richiedoo corrispodetemete la coosceza di u elevato umero di parametri. Sarebbe tuttavia errato correlare direttamete l'attedibilità delle previsioi al grado di sofisticazioe del modello. L'affidabilità dei risultati, ifatti, dipede ache, e soprattutto, dalla possibilità di disporre di adeguate iformazioi sulle caratteristiche della specifica comuità di cui si studia l'evoluzioe. I macaza di questi dati, l'adozioe di modelli complessi, i cui parametri o fossero desuti dalla popolazioe esamiata ma fossero ricavati dall'aalisi di comuità ipoteticamete "simili", può codurre a risultati meo attedibili di quelli foriti da modelli previsioali più semplici. La scelta del modello da adottare deve quidi essere effettuata sulla base delle iformazioi dispoibili sulla popolazioe esamiata. Il modello più semplice cosiste el riportare i u grafico l etità della popolazioe i fuzioe del tempo e ell'idividuare ua curva di crescita che iterpoli al meglio i valori osservati. Estrapolado il suo adameto sio all'orizzote temporale prescelto si può stimare l'etità presutiva della popolazioe. Al fie di limitare la soggettività isita el procedimeto sopra idicato, è stato proposto, e diffusamete utilizzato ei decei passati, u modello basato sull'ipotesi che l'icremeto auo della popolazioe di ua comuità possa riteersi proporzioale all'etità della popolazioe all'iizio dell'ao: P - P 0 = i. P 0, dove si è idicato co P 0 la popolazioe iiziale, co P la popolazioe dopo u ao e co i il coefficiete di proporzioalità. Se i u periodo di ai il coefficiete i, che rappreseta il tasso auo di crescita, può riteersi costate, la popolazioe P all'eesimo ao risulta dalla relazioe: 0 ( i ) P = P +, aaloga a quella forita dalla matematica fiaziaria per il calcolo del motate di u capitale iiziale ivestito ad u iteresse composto pari ad i. Se ivece il tasso varia el tempo, l'etità della popolazioe dopo ai è data da: 0 ( + i )( + i ) ( i ) P = P +, dove i, i. i soo ora i tassi di crescita ei vari ai. L'applicazioe di questo metodo richiede di determiare l'adameto el futuro del tasso medio auo i. A tal fie, tramite la prima delle due espressioi di P, è immediato calcolare il tasso auo medio i ogi periodo compreso tra due successive rilevazioi di popolazioe. Esso risulta: i = ( P P ) 0 7

20 LE OPERE DI ADDUZIONE Apputi di Costruzioi Idrauliche a.a Riportado i grafico i puti rappresetativi dei tassi aui medi, si può iterpolarli co ua curva (di solito decrescete) che, estrapolata sio all'ao d'iteresse, forisce ua previsioe dell'adameto dei tassi el periodo futuro. Applicado la prima o la secoda delle due relazioi a secoda che i tassi aui rimagao costati o vario el tempo, si ottiee la popolazioe ell ao di riferimeto Popolazioe [M ab] tassi aui [x 0000] Figura 3. Adameto della popolazioe italiaa e dei tassi aui di crescita dal 88. Etrambi questi due procedimeti cosiderao l'evoluzioe della popolazioe i termii globali. I realtà essa dipede fodametalmete da due processi, il processo aturale ed il processo migratorio, così differeti tra loro che o possoo essere correttamete rappresetati da u uico modello complessivo. Sulla base di questa evidete cosiderazioe soo stati proposti modelli previsioali che cercao di simulare separatamete la diamica dei due feomei. A questo proposito, è tuttavia ecessario rilevare subito che, metre esistoo i letteratura proposte metodologiche atte a rappresetare adeguatamete il processo aturale ascita-morte, o soo attualmete diffusi modelli previsioali affidabili per il processo migratorio. Esso dipede ifatti da iumerevoli fattori, soprattutto di tipo ecoomico e sociale (l'offerta di posti di lavoro, livello delle retribuzioi, sviluppo di servizi, dispoibilità di alloggi, costo della vita ecc.), e dalle differeze che essi presetao tra i possibili poli dei flussi di migrazioe. I questa situazioe viee spesso assuta ua ipotesi semplicistica, o giustificata da osservazioi o da cosiderazioi teoriche, che cosete tuttavia di effettuare delle stime. Essa cosiste, semplicemete, ell'ipotizzare che le autorità preposte al govero delle comuità mettao i atto tutti i possibili provvedimeti, e soprattutto quelli di stimolo dell'ecoomia, atti a ridurre a valori prossimi a zero ell'arco di u periodo di tempo prefissato lo sbilaciameto auale (egativo o positivo) tra le cacellazioi e le uove iscrizioi aagrafiche per trasferimeto di resideza. Le leggi assute a rappresetare l'adameto del feomeo soo usualmete degli espoeziali decresceti. Per quato riguarda il processo aturale, il modello più semplice è acora quello basato sull'espressioe dell'iteresse composto sopra descritta. A differeza dal caso precedete, però, al termie di ogi ao occorre sommare alla popolazioe otteuta dal processo di crescita aturale l'ulteriore icremeto (o decremeto) derivate dal feomeo migratorio, secodo l'espressioe ricorsiva: + = P ( + i ) S P + 8

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