indicatori di prestazione per la pianificazione e la sostenibilità ambientale dei sistemi...

Indicatori di prestazione per la pianificazione e la sostenibilità ambientale dei sistemi acquedottisticiGianfranco Becciu, Alessandro Paoletti, Umberto Sanfilippo -Unità Operativa di Milano

Workshop su “Il ciclo delle acque in ambiente urbano”, Taormina 7-9 marzo 2007

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COFIN 2005 Acquedotti - U.O. Milano

Schema logico-concettuale di un sistema acquedottistico

RISORSE SISTEMA FISICO

UTENTI

Compatibilità ambientale

EfficaciaAdeguatezza

Aspetti economico-gestionali

Efficienza

ATO, GESTORE

Soddisfazione (livelli di servizio)

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Obiettivi della ricerca - 1

L’obiettivo della U.O. di Milano è lo sviluppo di indici di prestazione di sistemi acquedottistici a supporto delle attività di pianificazione.

Come scenario di riferimento si è considerata la situazione in cui il pianificatore possa disporre anche solo di informazioni lacunose e di tipo generale.

1. Uso di informazioni sulla l’interconnessione tra gli elementi del sistema, ma non sulla sua topologia dettagliata;

2. Valutazioni funzionali, considerando parametri globali, ma senza simulazioni idrauliche;

3. Integrazione tra informazioni quantitative e qualitative.

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Obiettivi della ricerca - 2

1. Sostenibilità delle fonti di approvvigionamento;

2. Identificazione di sprechi e/o usi non ottimali delle risorse

idriche;

3. Ottimizzazione delle interconnessioni tra sistemi diversi;

4. Individuazione di criticità e squilibri funzionali tra le

componenti del sistema.

Gli aspetti principali su cui si è focalizzata l’attenzione sono:

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Componenti del sistema

Il sistema è stato suddiviso in sette componenti o settori:

• Fonti di approvvigionamento• Opere di presa• Impianti di potabilizzazione• Reti di adduzione• Serbatoi• Reti di distribuzione• Centri urbani

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Schema logico-funzionale degli indici

Affidabilità Resilienza Vulnerabilità

Efficacia Soddisfazione utenze

Qualità del Servizio

Aspetti Economico-gestionali

Efficienza

Sistema fisico

Utenza ATO, Gestore

Risorsa

Compatibilità Ambientale

e Spreco

Perdite

IgsMecIdrAmb

Adeguatezza

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Tipologia di indici

1. Indici adimensionali generali, valutati sulla base di un algoritmo

quasi-lineare (tipo MOMA FD): calcolati a livello di componente,

settore e sistema;

2. Indici adimensionali specifici: calcolati a livello di sistema;

3. Indici dimensionali di tipo concettuale (Popolazioni): calcolati a

livello di componente, settore e sistema.

Sono stati individuate tre tipologie di indici:

).....().....( 22112211 mnmnnnnnnno VWVWVWVWVWVWWI

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Perdite

Entrano come componente nella valutazione degli altri indici. Sono anche valutate con due indici specifici:

PRF

PCC V

VIPI

PRF

PRR V

VIPI

)8.02518( cpmPRF NLLPV [l/giorno] UARL (IWWA)Per esempio:

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RISORSE – Indici di Compatibilità Ambientale - 1

Indici di Compatibilità Ambientale

Hanno lo scopo di valutare se la fonte di approvvigionamento prescelta, sia quella ottimale dal punto di vista di:

• Classificazione ambientale della risorsa idrica derivata• Impatto ambientale (rispetto PTUA, rinnovabilità, area sensibile o

protetta, ecc.)• Uso ottimale della risorsa (limitazione delle inefficienze e degli

sprechi, ecc,)

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RISORSE - Indici di Compatibilità Ambientale - 2

La compatibilità ambientale è espressa anche dalla combinazione di due indici specifici :

SOST

PRELIA Q

QI

• Indice di Spreco

• Indice di Impatto Ambientale

FAREALE

VIRTSP DOT

DOTI

)1( ANOMSOST VQQ

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UTENTI

Indice di soddisfazione

Ha lo scopo di valutare quanto sia la soddisfazione dell’utenza, in relazione al livello di servizio fornito. Dipende dall’efficacia del sistema fisico, ma anche dalle modalità e dai tempi di erogazione del servizio:

• Copertura del servizio

• Turnazione

• Ordinanze di restrizioni all'uso dell'acqua erogata

• Numero lamentele

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SISTEMA FISICO

Indice di efficacia

Ha lo scopo di valutare la capacità del sistema di soddisfare le richieste dell’utenza, cioè di fornire un adeguato livello di servizio.E’ spesso definita dalla combinazione di tre fattori (Hashimoto et al., 1982):

1. Affidabilità

2. Resilienza

3. Vulnerabilità

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Affidabilità

E’ generalmente definita come la frequenza con cui si verificano condi-zioni di funzionamento soddisfacenti. Generalmente si distinguono tre tipi di affidabilità:

1. Idraulica

2. Meccanica

3. Igienico-sanitaria

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Affidabilità Idraulica

E’ legata alla capacità di fornire le portate richieste dall’utenza con il carico piezometrico necessario.

• Frequenza di svuotamento e di sfioro dei serbatoi;• Presenza di valvole di controllo;• Frequenza di segnalazione di disservizi;• Ecc.

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Affidabilità Meccanica

E’ legata alla capacità di funzionamento dei singoli componenti del sistema. Consiste essenzialmente nell’idoneità del sistema ad assicurare continuativamente il servizio senza la necessità di frequenti riparazioni o sostituzioni.

• Età media delle condotte;• Perdite;• Frequenza di interventi di riparazione;• Ecc.

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Affidabilità Igienico-Sanitaria

E’ legata alla capacità di preservare le caratteristiche di potabilità dell’acqua.

• Tipologia di disinfezione;• Perdite;• Frequenza di interventi di riparazione;• Presenza di tratti sotto il livello di falda;• Ecc.

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Resilienza

E’ definita come la capacità di superare prontamente le condizioni di servizio insoddisfacenti. In letteratura è calcolata in funzione dei tempi medi di riparazione.

• Presenza di interconnessioni con altri sistemi;• Presenza di valvole di controllo;• Presenza di serbatoi con vasche multiple;• Presenza di un sistema di telemonitoraggio e/o di telecontrollo;• Ecc.

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Vulnerabilità

E’ legata alla gravità delle conseguenze di una fallanza del sistema, cioè di quanto il sistema si discosta mediamente dalle condizioni di servizio prestabilite a seguito di un guasto o di un malfunzionamento imprevisto.

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Efficienza

E’ definita come la capacità del sistema di fare un uso ottimale delle risorse (idriche, ma anche economico-gestionali) in relazione al livello di servizio prefissato. E’ quindi la sintesi di tutti gli altri indici di prestazione.

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Indici di Popolazione

NominalePopEFFICACIAEfficacePop ..

POPOLAZIONE NOMINALE

POPOLAZIONE EFFICACE

VIRTDOT

NominaleQNominalePop

..

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Portate caratteristiche

Portata nominale :

- per l’opera di presa risulta essere la portata massima estraibile/derivabile dall’opera di presa

- per il potabilizzatore risulta essere la portata massima trattabile dal potabilizzatore

- per la rete di adduzione risulta essere la portata massima convogliabile dalla rete di adduzione, dedotta dai dati di progetto o di piano della rete, oppure attraverso calcoli di verifica idraulica sui condotti

- per il serbatoio di compenso si è ipotizzato che la portata nominalmente servibile sia ottenibile dal prodotto tra il volume di compenso del serbatoio (valutabile dalla oscillazione media annuale del livello dell’acqua nel serbatoio) e il valore del rapporto, espresso in percentuale, tra il volume di compenso necessario e il volume erogato giornalmente nel giorno di massimo consumo (rapporto pari al 20% ottenuto da casi reali).

- per la rete di distribuzione in modo analogo alla rete di adduzione, la portata nominale risulta essere espressa dalla portata massima convogliabile qualora possa essere dedotta dai dati di progetto o di piano della rete, oppure attraverso calcoli di verifica idraulica sui condotti.

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Adeguatezza

E’ un indice della capacità del sistema di soddisfare la richiesta globale dell’utenza. Evidenzia essenzialmente la potenzialità del sistema rispetto al “carico” a cui è sottoposto. E’ espressa come rapporto tra popolazioni.

AllacciataPop

EfficacePopaAdeguatezz

.

.

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Schema logico SSD

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Conclusioni – Punti qualificanti della ricerca

1. Integrazione di fattori “classici” – quali quelli strutturali, funzionali e gestionali – con fattori di tipo ambientale;

2. Segmentazione dell’analisi a livello di macroelemento funzionale (fonti di approvvigionamento, opere di presa, ecc.)

3. Introduzione di indici specifici, non esclusivamente legati alle perdite, per la valutazione degli sprechi e dell’uso ottimale delle risorse;

4. Introduzione del concetto di “adeguatezza” (da affiancare ai classici indici di efficienza, resilienza e vulnerabilità) in parte legato alla effettiva idoneità tecnica e in parte alla percezione che di tale idoneità hanno gli utenti del servizio;

5. Utilizzo sia di indici adimensionali, più classici, sia di indici di più diretta percezione “fisica”, basati sul concetto di popolazione equivalente.

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Conclusioni – Attività di seconda fase

1. Algoritmo di combinazione degli indici generali a livello di settore e di sistema (valore minimo, combinazione lineare, pesi ?);

2. Riduzione delle informazioni qualitative;

3. Taratura su casi pilota;

4. Aspetti economico-gestionali (efficienza) – Attività non prevista nell’ambito della Ricerca).

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