Gli schemi acquedo/s0ci e la s0ma dei fabbisogni idrici A.A Prof. Ing. Gabriele Freni

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1 Gli schemi acquedo/s0ci e la s0ma dei fabbisogni idrici A.A Prof. Ing. Gabriele Freni 1 1

2 Sommario Generalità sugli acquedotti. Elementi principali di un sistema acquedottistico. Previsioni demografiche Fabbisogni, consumi. Dotazioni idriche: massime, minime. Caratterizzazione dei consumi idrici e livelli di soddisfacimento della domanda.

3 Disposizioni in materia di risorse idriche La legge 5 aprile 1994 n. 36 (Galli) ha carattere specifico in materia di risorse idriche Ci si propone di riorganizzare il servizio idrico introducendo il concetto di servizio idrico integrato, costituito dall insieme dei servizi pubblici di captazione, adduzione e distribuzione dell acqua per usi civili, di fognatura e di depurazione delle acque reflue Bisogna provvedere alla delimitazione degli ambiti territoriali ottimali

4 Definizione di acquedotto Insieme delle opere necessarie per: ü ü ü ü ü PRELEVARE TRATTARE (eventualmente) TRASFERIRE IMMAGAZZINARE DISTRIBUIRE acqua potabile quale che sia la sua destinazione

5 ELEMENTI ESSENZIALI Ø Opera di Presa Ø Ø Ø Ø Adduzione o Acquedotto Esterno Serbatoio Cittadino Condotta di Avvicinamento Rete di Distribuzione OPERA DI PRESA ADDUZIONE SERBATOIO CONDOTTA AVV. RETE 5

6 ELEMENTI AGGIUNTIVI Ø Sollevamento Ø Impianto di Potabilizzazione OPERA DI PRESA SOLLEVAMENTO ADDUZIONE SERBATOIO CONDOTTA AVV. RETE 6

7 SISTEMA IDRICO Opera di presa Serbatoio cittadino Acquedotto esterno o condotta di adduzione Condotta di avvicinamento Nodi Condotte secondarie Maglie Condotte principali Rete di distribuzione 7

8 Definizione di acquedotto A seconda del tipo di utilizzatore distinguiamo (DM LL. PP. 8/1/1997 n. 99) uso civile potabile uso civile domestico non potabile uso agricolo uso produttivo altri usi

9 Definizione di acquedotto In ogni caso l acquedotto deve consentire di distribuire l acqua con le caratteristiche di quantità e qualità e con pressione idonee per l utenza Ciò significa che, a livello progettuale e quindi operativo, il servizio di acquedotto potabile deve soddisfare le esigenze degli utenti con un erogazione alla domanda.

10 Progetto Nella progettazione di un acquedotto, a servizio di un centro urbano, risulta di estrema importanza la determinazione dei quantitativi d acqua necessari per soddisfare la domanda idrica che si avrà dopo un periodo di anni (durata tecnico economica) La previsione dei fabbisogni idrici futuri comporta due fasi di lavoro: 1. stima della popolazione che dovrà essere servita in futuro 2. valutazione del fabbisogno medio annuo per persona (dotazione idrica pro capite) Nel valutare i fabbisogni idrici bisogna tenere conto che essi dipendono da numerosi fattori: il clima, il livello sociale ed economico, gli usi e le abitudini della popolazione, ecc. 10

11 DEFINIZIONI Ø Consumo Idrico Pro Capite Quantitativo d acqua fruito da ogni utente Ø Fabbisogno Idrico Pro Capite Quantitativo d acqua di cui necessita da ogni utente Ø Dotazione Idrica Pro Capite Fabbisogno complessivo d acqua per tutti gli usi, compresi gli sprechi e le perdite 11

12 SCHEMA DEI CONSUMI CIVILI Volume prodotto Perdite acquedotto esterno Volume immesso in rete Volume fatturato Volume non fatturato Consumi domestici Consumi collettivi Perdite reali Perdite apparenti Consumi pubblici Consumi commerciali 12

13 DEFINIZIONE DELLE PERDITE Consumi Autorizzati Consumi Autorizzati Fatturati Consumi Autorizzati non Fatturati Consumi Misurati e Fatturati Consumi non Misurati e Fatturati Consumi Misurati e non Fatturati Consumi non Misurati e non Fatturati Acqua Fatturata Volume Immesso in Rete Perdite Perdite Apparenti Perdite Fisiche Consumi non Autorizzati Errori di Misura Perdite nella rete di adduzione e di distribuzione Perdite negli allacciamenti fino al contatore di misura Acqua non Fatturata Perdite e sfiori di troppo pieno nei serbatoi, perdite nelle operazioni di manutenzione (IWA Water Losses Task Force, 2000) 13

14 Previsioni demografiche Il dimensionamento delle opere deve essere fatto per un numero di abitanti pari al massimo raggiungibile nel periodo di vita utile dell acquedotto (30-40 anni) La previsione dello sviluppo demografico può essere fatta utilizzando i rilevamenti fatti dall anagrafe o in occasione di censimenti A partire da tali dati può essere determinata, con il metodo dei minimi quadrati, una legge di regressione 14

15 Previsioni demografiche Le leggi di crescita demografica utilizzabili sono diverse: Legge di crescita lineare: Nn = No + mn dove Nn è la popolazione prevista nell anno n-esimo, No quella al primo anno del periodo utilizzato 15

16 Previsioni demografiche Legge dell interesse composto : Nn=No(1+τ) n τ è il tasso di crescita annua. Può essere stimato come limite dei tassi di crescita annui così calcolati N i e N i-1 :abitanti rilevati agli anni i ed i-1 n i : intervallo di anni intercorso tra la coppia di valori τ i = 1 n i N i N N i 1 i 1 16

17 Previsioni demografiche Legge di crescita esponenziale: N n = N o e Kn N o e K sono ricavati dalla regressione dei logaritmi dei dati diaponibili Legge di crescita logistica: N N N + ae s i 1 n = 1 bn Dove a e b sono due cost. Ns è la popolazione di saturazione ( per n infinito) Popolazione fluttuante: la previsione si può fare a partire dalla stima attuale, verificando i possibili aumenti legati ad attività turistiche 17

18 Dotazione E la quantità di acqua assegnata all utente al lordo delle perdite (litri/ab/giorno) Fissata la dotazione, la portata complessiva dell acquedotto si ricava da: D x P Q = x m s Dove D è la dotazione (l/ab/g) e P la popolazione La dotazione varia in relazione al periodo di tempo cui si riferisce (annua, mensile, giornaliera) per effetto della variazione dei fabbisogni nel tempo

19 Dotazione Le dotazioni individuali nel giorno di massimo consumo Il P.R.G.A (D.M. 16 marzo 1967) ha assunto i seguenti valori delle dotazioni: case sparse 80 l/ab*g pop. fino a ab. 120 l/ab*g pop. da a ab. 150 l/ab*g pop. da a ab. 200 l/ab*g pop. da a ab. 250 l/ab*g pop. superiore a ab 300 l/ab*g Il DPCM 4 marzo 1996 Disposizioni in materia di risorse idriche fissa in 150 l/ab*g la dotazione minima

20 Variazione delle dotazioni Il consumo giornaliero varia nel corso dell anno; possiamo quindi definire: Q gmax portata massima giornaliera (come media oraria) Q gm Q mmi Q am portata media giornaliera portata media mensile del mese i-esimo portata media annua

21 Variazione delle dotazioni Rapporto fra le portate medie mensili e la media annua Km Mese Km Mese Km Gennaio 0,85 Luglio 1,25 Febbraio 0,85 Agosto 1,25 Marzo 0,90 Settembre 1,10 Aprile 0,90 Ottobre 1,00 Maggio 1,00 Novembre 0,90 Giugno 1,15 Dicembre 0,85

22 Variazione delle dotazioni Rapporto fra la portata media giornaliera e portata media mensile K g K g = Q gm /Q mm = 1,10 1,25 Il valore è riferito al mese di massimo consumo; il valore minore vale per i centri più grandi Rapporto fra la portata massima giornaliera e portata media giornaliera K h K h = Q /Q gmax gm = 1,32 1,56 Anche in questo caso i valori più piccoli valgono per i centri più grandi

23 Variazione delle dotazioni Si può anche utilizzare la formula di Gibbs Dove P è la popolazione K b = 5 1 ( 3 P x10 ) 6 La dotazione è riferita di solito al giorno di massimo consumo; essa è legata alla media annua dall espressione: D max = K m K g K h D ma

24 Caratterizzazione dei consumi Gli acquedotti vanno dimensionati sulla base del fabbisogno idrico che deve essere soddisfatto (litri /ab/giorno) Se il fabbisogno è pienamente soddisfatto, esso coincide col consumo

25 CLASSIFICAZIONE DELLE UTENZE ü Utenze delle abitazioni private Usi domestici dell acqua (alimentazione, cucina, pulizia personale, lavaggio biancheria, pulizia della casa ecc.) e altri usi, innaffiamento di piante ornamentali e di giardini privati, lavaggio auto, lavaggio locali e spazi condominiali, piscine private o condominiali ü Utenze di edifici pubblici e di istituti collettivi pubblici e privati Scuole, ospedali, ospizi, banche, cliniche, macelli pubblici, caserme, prigioni, istituti religiosi, orfanotrofi, uffici pubblici e privati, autorimesse ü Utenze per servizi pubblici vari Lavaggio ed innaffiamento strade, lavaggio fogne, servizio antincendio, impianti ferroviari, impianti portuali, mercati, mattatoi, impianti sportivi, innaffiamento verde pubblico, fontane pubbliche, servizi igienici pubblici, lavaggio serbatoi e rete di distribuzione acquedotto 25

26 CLASSIFICAZIONE DELLE UTENZE ü Utenze commerciali e turistiche Alberghi, pensioni, camping, ristoranti, bar, self-service, negozi, esercizi commerciali in genere ü Utenze artigianali e industriali Piccole industrie e attività artigianali inserite nel tessuto urbano e servite dall acquedotto civile (lavanderie, officine meccaniche, lavaggi auto, stazioni di servizio, piccole industrie alimentari, laboratori vari), con consumi sia per uso domestico degli addetti che per i processi di lavorazione, raffreddamento ecc. 26

27 Caratterizzazione dei consumi I consumi (o fabbisogni) specifici (Frega 1989) 27

28 Caratterizzazione dei consumi I consumi specifici (Zoccoli 1981) 28

29 Caratterizzazione dei consumi I consumi specifici (Zoccoli 1981) 29

30 CONSUMI DOMESTICI Percentuale dei consumi domestici 30

31 CONSUMI CIVILI Studi sulla dotazione idrica RAPPORTO SUI CONSUMI IDROPOTABILI IN ITALIA SUL FINIRE DEGLI ANNI 80 P. Lamberti, M. Maiolo, M.R. Mazzola, P. Veltri DOTAZIONE LORDA: C l = α C l + β C l 200 l/ab/d: dotazione domestica α: rapporto fra la dotazione collettiva e quella lorda β: rapporto fra le perdite e la dotazione lorda 31

32 Caratterizzazione dei consumi Rapporto sui consumi idropotabili in Italia sul finire degli anni 80 (ISTAT), 1994