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lezione 2 - Università Kore di ENNA
Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Gli schemi acquedo/s0ci e la s0ma dei fabbisogni idrici A.A. 2012 – 2013 Prof. Ing. Gabriele Freni 1 1 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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. Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” ELEMENTI ESSENZIALI Ø Opera di Presa Ø Adduzione o Acquedotto Esterno Ø Serbatoio Cittadino Ø Condotta di Avvicinamento Ø Rete di Distribuzione OPERA DI PRESA ADDUZIONE SERBATOIO CONDOTTA AVV. RETE 5 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” ELEMENTI AGGIUNTIVI Ø Sollevamento Ø Impianto di Potabilizzazione OPERA DI PRESA CONDOTTA AVV. SOLLEVAMENTO ADDUZIONE SERBATOIO RETE 6 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” SISTEMA IDRICO Opera di presa Serbatoio cittadino Nodi Acquedotto esterno o condotta di adduzione Condotta di avvicinamento Condotte secondarie Maglie Condotte principali Rete di distribuzione 7 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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”. Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 30-40 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. v alutazione 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” SCHEMA DEI CONSUMI CIVILI Schema dei consumi civili Volume prodotto Perdite acquedotto esterno Volume immesso in rete Volume fatturato Consumi domestici Volume non fatturato Consumi collettivi Consumi pubblici Perdite reali Perdite apparenti Consumi commerciali 12 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” DEFINIZIONE DELLE PERDITE Consumi Autorizzati Fatturati Consumi Autorizzati Consumi Autorizzati non Fatturati Perdite Apparenti Volume Immesso in Rete Consumi Misurati e Fatturati Consumi non Misurati e Fatturati Consumi Misurati e non Fatturati Consumi non Misurati e non Fatturati Consumi non Autorizzati Errori di Misura Perdite nella rete di adduzione e di distribuzione Perdite Perdite Fisiche Acqua Fatturata Acqua non Fatturata Perdite negli allacciamenti fino al contatore di misura Perdite e sfiori di troppo pieno nei serbatoi, perdite nelle operazioni di manutenzione (IWA – Water Losses Task Force, 2000) 13 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Ni e Ni-1 :abitanti rilevati agli anni i ed i-1 ni : intervallo di anni intercorso tra la coppia di valori τi = 1 N i − N i −1 ni N i −1 16 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Previsioni demografiche • Legge di crescita esponenziale: Nn= No eKn No e K sono ricavati dalla regressione dei logaritmi dei dati diaponibili • Legge di crescita logistica: Nn = N s − N i −1 1 + ae −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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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: DxP Q = 1.000 x 86.400 ⎡ m 3 ⎤ ⎢ ⎥ 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 pop. pop. pop. pop. pop. sparse fino a 5.000 ab. da 5.000 a 10.000 ab. da 10.000 a 50.000 ab. da 50.000 a 100.000 ab. superiore a 100.000 ab 80 l/ab*g 120 l/ab*g 150 l/ab*g 200 l/ab*g 250 l/ab*g 300 l/ab*g Il DPCM 4 marzo 1996 Disposizioni in materia di risorse idriche fissa in 150 l/ab*g la dotazione minima Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Variazione delle dotazioni Il consumo giornaliero varia nel corso dell’anno; possiamo quindi definire: Qgmax portata massima giornaliera (come media oraria) Qgm portata media giornaliera Qmmi portata media mensile del mese i-esimo Qam portata media annua Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Aprile Maggio Giugno 0,90 0,90 1,00 1,15 Settembre Ottobre Novembre Dicembre 1,10 1,00 0,90 0,85 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Variazione delle dotazioni Rapporto fra la portata media giornaliera e portata media mensile Kg Kg = Qgm/Qmm = 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 Kh Kh = Qgmax/Qgm = 1,32 – 1,56 Anche in questo caso i valori più piccoli valgono per i centri più grandi Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Variazione delle dotazioni Si può anche utilizzare la formula di Gibbs Kb = 5 1 −3 6 (P x10 ) Dove P è la popolazione La dotazione è riferita di solito al giorno di massimo consumo; essa è legata alla media annua dall’espressione: Dmax = Km Kg Kh Dma Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Caratterizzazione dei consumi I consumi (o fabbisogni) specifici (Frega 1989) 27 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Caratterizzazione dei consumi I consumi specifici (Zoccoli 1981) 28 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Caratterizzazione dei consumi I consumi specifici (Zoccoli 1981) 29 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” CONSUMI DOMESTICI Percentuale dei consumi domestici 30 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” 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: Cl = 200 + α Cl + β Cl 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 Facoltà di Ingegneria, Architettura e delle Scienze Motorie Università di Enna “Kore” Caratterizzazione dei consumi Rapporto sui consumi idropotabili in Italia sul finire degli anni ‘80 (ISTAT), 1994