modellazione degli indicatori di prestazione nellambito del sistema idrico integrato concetti...

Modellazione degli Modellazione degli Indicatori di Indicatori di Prestazione Prestazione nell’ambito del nell’ambito del Sistema Idrico Sistema Idrico IntegratoIntegratoConcetti Generali e Strategie di Concetti Generali e Strategie di utilizzazioneutilizzazione

Sommario (1^parte)

Il Sistema Idrico Integrato L’industria dell’acqua (efficienza e qualità

del servizio al minor costo possibile) Cosa sono gli Indicatori di Prestazione

(PIs) Perché si utilizzano i PIs Alcuni esempi di PIs La prospettiva internazionale

IWA – International Water Association Esperienza inglese

La prospettiva italiana (Legge Galli)

Sommario (2^parte)

Le rotture nei sistemi idrici Evoluzione della modellizzazione

delle rotture Un esempio applicativo: i tassi di

rottura nelle reti idriche (acquedotti e fognature)

Applicazione dei modelli in schemi di riabilitazione multi-obiettivo

Il Sistema Idrico Integrato

Laghi o Sorgenti

Acqua di Falda

Potabilizzatore

Utenza

Serbatoi

Pompaggio

Acquedotto

Il Sistema Idrico Integrato

Pioggia

Fogna Nera

Fogna Mista

Depurazione

Recettore finale

Fognatura

Gestione

Il Servizio Idrico Integrato

Manutenzione


Riduzione delle perdite


Costruzione


Salvaguardia


L’Industria dell’acqua

Enti Gestori

Consumatori Associazio

ni di tutela

Istituti di credito

Enti di controllo

Autorità politiche

Soggetti indiretti

L’Industria dell’acquaObiettivi di gestioneIl raggiungimento del più alto livello di soddisfazione del Il raggiungimento del più alto livello di soddisfazione del cliente e di qualità del servizio in linea con i regolamenti cliente e di qualità del servizio in linea con i regolamenti vigenti e con la salvaguardia delle risorse.vigenti e con la salvaguardia delle risorse.1. Fornire adeguati livelli di servizio ai consumatori, nel rispetto delle politiche regionali e nazionali;2. Ottenere la produttività più alta possibile dalle risorse umane a disposizione, rispettandone le aspirazioni professionali;3. Ottimizzare l’uso delle risorse idriche e naturali;4. Utilizzare al meglio le risorse finanziarie;5. Programmare, costruire, manutenere e far operare nella maniera più efficace ed efficiente possibile le reti idriche.

Gli Indicatori di Prestazione

Per raggiungere gli obiettivi di gestione, gli enti gestori hanno bisogno di impegnarsi per il raggiungimento di un più alto grado di efficienza ed efficacia.Efficienza: capacità di utilizzare in maniera ottimale la risorsa idrica per produrre il servizio.Efficacia: capacità di raggiungere determinati obiettivi specifici, definiti realisticamente.Un Indicatore di Prestazione (PI) è la misura quantitativa di un particolare aspetto delle prestazioni o degli standard di servizio di un Gestore. I PIs sono utili nel monitoraggio e nella valutazione dell’efficienza e dell’efficacia della gestione, che altrimenti sarebbero operazioni molto complesse.


Aiutano i manager a dare maggiore qualità e tempestività alle proprie decisioni; Permettono un facile riscontro degli effetti delle decisioni gestionali; Sottolineano i punti di forza e debolezza della rete, consentendo l’identificazione delle misure correttive per migliorare la produttività e le procedure; Facilitano l’implementazione di procedure di riferimento, sia internamente al gestore, che esternamente per effettuare confronti tra diversi gestori; Forniscono solide basi tecniche per controllare le operazioni del gestore e prevedere gli effetti delle raccomandazioni messe in pratica a seguito di un determinato controllo


Forniscono una base comune per comparare le prestazioni degli Enti Gestori e identificare le possibili misure correttive;

Supportano la formulazione di politiche per il settore idrico nell’ambito della gestione integrata delle risorse idriche, includendo la localizzazione delle risorse, degli investimenti e lo sviluppo di nuovi strumenti di regolamentazione;

Forniscono degli strumenti chiave di monitoraggio per la salvaguardia degli interessi del consumatore, nelle situazioni di monopolio del servizio, e per verificare il raggiungimento degli obiettivi sottoscritti dal Gestore


Forniscono assistenza nel valutare le priorità di investimento, per selezionare i progetti e così via

Forniscono i mezzi per tradurre processi complessi in informazioni facili da comprendere, potendo percepire la misura della qualità del servizio fornito

Organizzazioni sovra-nazionali: Forniscono un “linguaggio” appropriato per identificare le principali asimmetrie tra regioni del mondo, e le loro cause ed evoluzioni, quindi consentendo la definizione delle opportune strategie

La prospettiva internazionale

A livello internazionale l’International Water Association (IWA) sta cercando di fornire le linee guida per definire delle procedure di gestione ottimale delle reti e delle risorse idriche attraverso l’uso dei PIs. Creare una struttura coerente di PIs che permetta in futuro il confronto tra gestori, in modo da promuovere lo scambio di informazioni ed i miglioramenti nelle prestazioni gestionali; Creare un gruppo coerente di PIs da cui poter estrarre dei sottogruppi in relazione ad esigenze specifiche, utilizzabili dalle autorità di controllo; Creare un “linguaggio” comune di riferimento che supporti i Gestori nella definizione di strumenti di gestione basati sull’uso dei PIs.


L’IWA individua 4 livelli di definizione dei PIs:1. PIs che forniscono un quadro generale

dell’efficienza e della efficacia della gestione dell’azienda;

2. PIs che forniscono informazioni più approfondite rispetto a quelle fornite dal livello 1;

3. PIs che forniscono una grande quantità di dettagli specifici, ma ancora relativi ad un livello di gestione generale;

4. PIs che approfondiscono ancor più le informazioni rispetto al livello 3, ma che sono utilizzabili a livello di distretto (sotto-area della singola rete) e possono diversificarsi tra i diversi gestori.


Livello 1

Mains Failures

Mains Rehabilitatio

nsService

Connections Failures

Livello 2

Hydrant Failures

Power Failures

Service Connections

Rehabilitations

Mains relining

Replaced mains

Replaced valvesPump

replacement


Risorse idriche: inefficienza dell’uso delle risorse idriche (perdite reali/acqua estratta e acquistata) [%]

Personale: numero di operatori per migliaia di connessionePotabilizzazione: utilizzo dei potabilizzatori (massimo volume

giornaliero potabilizzato/massima capacità di potabilizzazione disponibile) [%]

Perdite idriche: perdite idriche per connessione all’annoContabilizzazione: Efficienza delle letture (numero delle letture

corrette/numero dei contatori x la frequenza di lettura)[%]Servizio: Copertura della popolazione [%]

Continuità del servizio [% ore di servizio]Qualità del servizio: Numero annuo di reclami per connessioneQualità dell’acqua: Numero di controlli annui/controlli obbligatori per

leggeCosti di gestione: Costi operativi unitari [$/mc]Efficienza: Rapporto di copertura totale dei costi (ricavi annui/costi

annui)


Categorie di PIs (IWA)

Numero totale

Risorse idriche 2

Personale 22

Strutturali 12

Operativi 36

Qualità del servizio 25

Finanziari 36

Totale 133


L’interpretazione delle prestazioni dell’Ente Gestore non può prescindere dal contesto in cui egli opera e dalle sue proprie peculiarità organizzative interne.

Le caratteristiche delle infrastrutture (reti, serbatoi, ecc.) e della regione in cui si opera sono elementi importanti nel confronto tra gestori per meglio comprendere il contesto demografico, economico, geografico e ambientale.

Info

rmazio

ni co

nte

stuali

Profilo dell’Ente Gestore

Caratteristiche delle infrastrutture

Profilo territoriale


Profilo dell’Ente Gestore

Personale Impiegato

Costi operativi

Caratteristiche delle infrastrutture

Età delle condottePressione di servizioMaterialiDiametriConnessioni di utenze

Profilo territoriale Densità di popolazione

Altimetria


LA PRIVATIZZAZIONE DELL’INDUSTRIA DELL’ACQUA IN LA PRIVATIZZAZIONE DELL’INDUSTRIA DELL’ACQUA IN GRAN BRETAGNAGRAN BRETAGNA

1989: Water Act – Privatizzazione Nomina di un ente di regolamentazione economica

(OFWAT); Il compito principale di OFWAT è quello di fissare i

limiti di prezzo per controllare i ricavi delle aziende; OFWAT tutela gli interessi degli utenti; OFWAT ha realizzato dei comitati locali di

Assistenza Clienti indipendenti per la loro rappresentazione (WaterVoice)

Nel novembre 1989 vengono messe in vendita dieci aziende di gestione di acquedotti e fognature.

Successivamente il governo ha emesso normative relative alla tutela ambientale e alla regolamentazione della concorrenza.

Gli obiettivi della WATER ACTGli obiettivi della WATER ACT Limitazione nell’uso dell’acqua; Riduzione della pressione d’esercizio; Continuità del servizio di fornitura; Limitazione degli allagamenti da rigurgito

fognario; Soddisfacimento dei reclami dell’utenza; Riduzione dei tempi di attesa telefonica; Aumento della percentuale di bollette

determinate su lettura reale. I risultati vengono pubblicati annualmente

dall’OFWAT in Inghilterra e Galles


Come hanno reagito gli Enti Gestori InglesiCome hanno reagito gli Enti Gestori Inglesi Valutazione dei processi operativi

esistenti; Preparazione delle misure di miglioramento; Applicazione di modelli di simulazione delle

reti; Gestione delle perdite; Gestione integrata delle reti idriche; Pianificazione della riabilitazione; Ottimizzazione dei costi operativi e degli

investimenti; Priorità di investimento determinata a

partire dalla valutazione del rischio (criticità);


Fonte

Ofwat


LEGGE 5 GENNAIO 1994, N. 36 (LEGGE GALLI)LEGGE 5 GENNAIO 1994, N. 36 (LEGGE GALLI)

Salvaguardia delle risorse idriche; Rispetto per le aspettative delle future

generazioni; Tutela degli utenti finali; Controllo delle tariffe; Adeguati ed omogenei “standard” di servizio; Dinamicità di gestione; Creazione di una moderna industria dell’acqua;

La prospettiva italiana

LEGGE 5 GENNAIO 1994, N. 36 (LEGGE GALLI)LEGGE 5 GENNAIO 1994, N. 36 (LEGGE GALLI)

Separazione Funzioni di Controllo e Programmazione da quelle di Gestione del Servizio;

Definizione di Ambiti Territoriali Ottimali (A.T.O.); Definizione del Servizio Idrico Integrato (S.I.I.); Risparmio – Rinnovo – Riuso dell’Acqua; Gestione efficiente, efficace, economica; Tariffa adeguata alla integrale copertura costi e

investimenti; Redazione di un Piano di Ambito (per circa 20/30 anni);


LIVELLI DI SERVIZIO – Acquedotti (DPCM 4 marzo 1996)• Dotazione pro-capite giornaliera alla consegna, non inferiore a 150 l/ab giorno (volume attingibile dall'utente nelle 24 ore);• Portata minima erogata al punto di consegna non inferiore a 0,10 l/s;• Un carico idraulico di 5 m, misurato al punto di consegna, relativo al solaio di copertura del piano abitabile più elevato;• Un carico massimo riferito al punto di consegna rapportato al piano stradale non superiore a 70 m;• I dispositivi di sollevamento eventualmente installati dai privati debbono essere idraulicamente disconnessi dalla rete di distribuzione;• dotazione pro-capite non potabile minima 50 l/ab giorno;

Qualità delle acque potabili (D.P.R. 24/5/88 n. 236);Controlli qualitativi (al punto di consegna utente);Misurazione utenze collettive (D.P.R. 23/08/82 n. 854);


LIVELLI DI SERVIZIO – Depurazione (DPCM 4 marzo 1996)• Obbligo di fognatura separata per le nuove urbanizzazioni e per i rifacimenti;• Immissioni in fogna (pozzetti di allaccio sifonati ed areati);• Fognature nere (reflui + acque di prima pioggia); • Drenaggio urbano (Tr = 5 anni);• Allaccio in fogna (controllo sulle acque immesse nella fognatura);• Servizio di depurazione (L. 152/99, D.C.I 4/02/77); • Piano di emergenza (approvato dall‘A.T.O., interventi sulla rete fognaria e sugli impianti di depurazione limitando al massimo i disservizi e tutelando la qualità dei corpi ricettori).


Qualità del servizio (DPCM 4 marzo 1996)• Continuità del servizio: 24 ore su 24 e in ogni giorno dell'anno, salvo i casi di forza maggiore, reperibilità 24 ore su 24, prestazioni di primo intervento, riparazione di guasti ordinari, controllo dell'evoluzione quantitativa e qualitativa delle fonti di approvvigionamento, piano di gestione delle interruzioni;• Crisi idrica quantitativa: obbligo di informazione degli Enti Locali e proposta delle misure da adottare durante la crisi;• Dotazione: costituisce riferimento pianificatorio da prendersi a base per la quantificazione della risorsa da rendere disponibile e per la pianificazione delle infrastrutture (Bilancio Idrico);• Captazione e adduzione (D.P.R. n. 236/88):• Il numero e la potenzialità delle risorse devono assicurare un ragionevole livello di certezza di soddisfacimento del fabbisogno;• Perdite: tempi e investimenti;• Servizio antincendio, fontane, ecc.


Qualità del servizio (DPCM 4 marzo 1996) • Obbligo di dotarsi di un laboratorio di analisi;• Segnalazione guasti (servizio telefonico 24 ore su 24);• Servizio informazioni obbligatorio (call center e sportelli pubblici);• Pagamenti (modalità, morosità dell'utente);• Informazione agli utenti;• Reclami (risposta scritta ai reclami degli utenti);• Penali (convenzione gestore-autorità);• Lettura e fatturazione (due volte all'anno);• Sistema di Qualità: obbligatorio oltre i 100.000 abitanti, con un idoneo Sistema Informativo Territoriale, e atto a consentire nel modo più efficace le manovre sul sistema, gli interventi di riparazione, la manutenzione programmata e l'aggiornamento della situazione patrimoniale dei cespiti;• Piano di manutenzione programmata e di rinnovi tali da garantire il continuo mantenimento in efficienza del sistema affidato al gestore.


Le rotture nelle reti idriche

o Costi diretti– Riparazione della rottura, acqua persa, danni

diretti alle proprietà, ecc.

o Costi indiretti– Perdita di produzione, deterioramento delle

strade e delle infrastrutture adiacenti, ecc.

o Costi sociali– disagi, insalubrità, interruzioni del servizio,

interruzione del traffico e delle altre attività produttive connesse


Deterioramento strutturale Deterioramento idraulico

Verifica/soddisfacimento dei LIVELLI DI SERVIZIO

Necessità di riabilitare le condotte in opera nelle reti idriche cittadine: Sostituzione integrale (replacement); Riparazione/Ripristino (refurbishment); Rigenerazione (relining);

Limitate risorse economiche; Necessità di pianificare gli

interventi/investimenti; Conoscenza delle priorità di intervento nella rete; Bilancio/ottimizzazione tra costi e benefici;


Condotte di adduzione(grande diametro - oltre 300 mm)

Strategia di prevenzione del rischio Ispezioni periodiche; Uso di modelli fisici;

Distribuzione urbana(piccolo diametro - max 250 mm)

Modellazione del deterioramento dellarete per gestire il rischio

Uso di PIs affidabili Numero delle rotture (BR) Tasso di rottura al km

Rotture negli acquedotti

Verifica livelli Verifica livelli di serviziodi servizio

Costi di Costi di manutenzione manutenzione

e e riabilitazioneriabilitazione

o Ispezioni periodiche

o Pianificazione degli interventi a breve/lungo termine

Selezione dei

TRONCHI “CRITICI”

PERFORMANCE INDICATORS (PIs)

Dati disponibili:

Interventi registrati

COLLASSI (CL)

BLOCCHI (BL)

vs.

Rotture nelle fognature

Fattori fisici che influenzano le Fattori fisici che influenzano le rotturerotture Fattori Ambientali

• Clima/precipitazioni;• Tipologia di suolo;• Carico dinamico (traffico);• Sollecitazioni esterne;• Profondità di posa;

Fattori Operativi • Pressione di esercizio (acquedotti);• Tasso di sostituzione;• Protezione catodica (acquedotti);

Fattori Strutturali• Invecchiamento della condotta; • Diametro;• Materiale;• Lunghezza della condotta;• Numero di connessioni;• Pendenza media (Fognature)

Variabili nel Variabili nel tempo tempo

Spesso non Spesso non disponibilidisponibili

Registrati a Registrati a livello di troncolivello di tronco

Modellazione delle rotture

Bathtub curve – curva a “vasca da bagno”

Modellazione delle rotture

Qualità dei dati Dati mancanti o inaffidabili relativi

alle caratteristiche strutturali delle condotte e all’ambiente circostante (terreno di posa, carichi dinamici)

Bassa probabilità di rottura Brevi periodi di registrazione dei

dati Nessun evento di rottura registrato

per la maggior parte delle condotte Difficoltà di stimare il tasso di

rottura per ogni singola condotta

Caratteristiche tipiche dei dati Caratteristiche tipiche dei dati disponibilidisponibili Selezione dei Selezione dei

datidati

Suddivisione Suddivisione in classi in classi omogeneeomogenee

Evoluzione della modellizzazione delle rotture


I modelli statistici usano le serie storiche delle rotture per identificare: Probabilità di rottura; Tassi di rottura annuali; Numero di rotture in un certo orizzonte temporale; “Vita utile” di esercizio della tubazione; Intervallo tra due rotture successive;Le tendenze previste si assume continuino nel futuro

Pianificazione degli interventi di sostituzione/manutenzione


I modelli statistici si distinguono Modelli deterministici

prevedono i tassi di rottura usando due o tre parametri basati sull’età della condotta e sulle serie storiche delle rotture. La popolazione delle condotte analizzate è suddivisa in gruppi omogenei rispetto agli altri fattori al fine di descrivere con i due o tre parametri suddetti le relazioni esistenti;

Modelli probabilistici multi-variabili considerano diverse variabili di influenza nelle relazioni tra le

rotture riducendo la necessità di suddividere le condotte in gruppi omogenei. Sono particolarmente indicati per l’applicazione a singole condotte con l’obiettivo di identificare ed associare una priorità di intervento per la sostituzione delle stesse;

Modelli probabilistici mono-variabili usano elaborazioni di tipo probabilistico su dati suddivisi in

gruppi per ottenere l’aspettativa di vita di una condotta, la probabilità di rottura e l’analisi probabilistica del fenomeno di raggruppamento (clustering) delle rotture secondo uno o più proprietà.

Modelli deterministiciEsponenziali nel tempo


Shamir e Howard (1979)

Modella il numero di rotture per Km per anno; E’ determinato per gruppi omogenei; Ammette che un tubo nuovo abbia un tasso di rottura; Assume l’ipotesi che le rotture siano uniformemente

distribuite all’interno di un gruppo omogeneo; Richiede molta attenzione della suddivisione in gruppi;

Hanno proposto anche un approccio per valutare il momento ottimale di sostituzione:

0

A t gN t N t e


Walski e Pelliccia (1982)

Migliorano il modello esponenziale aggiungendo due fattori addizionali: le rotture precedenti e i diversi tassi di rottura osservati in condotte di ghisa;

Clark et al., (1982)

Definiscono un modello esponenziale a due fasi:•Prima rottura (relazione lineare);•Successive rotture (relazione esponenziale);

L’ipotesi lineare per la prima rottura non da buoni risultati; In genere il modello non fornisce risultati confortanti;

1 2 0

A t gN t C C N t e

, , , , ,

, , , ,

NY f D P I RES LH T

REP f T PRD DEV SL SH

Modelli deterministiciLineari nel tempo

McMullen (1982) Definisce un modello lineare molto specifico

che lavora con dati molto particolari:• Resistività del suolo;• pH del suolo;• Potenziale Redox del suolo;

Lavora solo sulla previsione della prima rottura;


Kettler e Goulter (1985)

Elaborano un modello lineare che mette in relazione il numero di rotture e l’età della condotta, lavorando su gruppi omogenei;

I dati sono pochi (10 anni di monitoraggio); basta un “outliner” per determinare risultati non eccelsi;

Rilevano un’inversa proporzionalità tra diametri e rotture;

Richiede molta attenzione della suddivisione in gruppi;

Assume l’ipotesi che le rotture siano uniformemente distribuite all’interno di un gruppo omogeneo;

0N k Age


Jacobs e Kerney (1994)

Eseguono una regressione lineare su tubazioni aventi stesso materiale (ghisa) e stesso diametro (150 mm) considerando solo rotture indipendenti;

Suddividono i dati in tre classi di età; Considerano come influenti l’età e la lunghezza

del tubo; Approccio non generalizzabile, visto che le rotture

indipendenti sono uniformemente distribuite; I fattori influenti assunti sono adatti solo alla

modellazione di rotture indipendenti;

0 1 2P a a Length a Age

Modelli ProbabilisticiMulti-Variabili


Cox (1972)

Modella il rischio istantaneo di rottura h(t,Z), ossia le rotture previste in un intervallo di tempo (prossimo anno);

Assume un vettore di fattori di influenza; Assume la funzione di base h0(t), interpretabile come la

componente legata all’invecchiamento;

Marks et al., (1985) Modella l’intervallo tra due rotture consecutive; Assume la funzione di base h0(t) parabolica, assimilabile

alla “bathtube curve” (28 anni);

0,Tb Zh t Z h t e

4 5 7 20 2 10 10 2 10h t t t


Andreou et al., (1987) - Marks et al., (1987)

Sviluppano un modello che include due fasi di rottura:• Prima fase – poche rotture => h0(t) = parabolica;• Seconda fase – molte rotture => h0(t) =1;

Anche se ridotto il ricorso alla suddivisione in gruppi è ancora necessario;

L’ipotesi per la seconda fase di Andreou contraddice il significato di invecchiamento, mentre la prima fase si riferisce ai primi due tratti della “bathtub cirve”;

Richiede notevole esperienza per preparare i dati e interpretare i risultati;

Più dati si hanno e maggiore è l’efficacia del modello;

Tb Zh Z e


Constantine e Darroch (1993) - Contantine et al., (1996)

Il modello assume che la probabilità di rottura cumulativa è equivalente alla funzione di distribuzione cumulativa di Weibull;

Lavorano su gruppi omogenei e assumono un fattore di scala dipendente dai fattori di influenza;

I fattori ambientali e operativi non influenzano le rotture alla stessa maniera per tutti i tipi di condotte;

Anche se ridotto il ricorso alla suddivisione in gruppi è ancora necessario;

Richiede notevole esperienza per preparare i dati e interpretare i risultati, e molto dati per garantire l’efficacia del modello;

tH t

0

Ze


(Kleiner e Rajani, 2003) Considerano condotte di piccolo diametro, con fattori

di influenza di tipo statico (materiale, diametro, terreno di posa, ecc.) e fattori di tipo dinamico, dipendenti dal tempo, (condizioni climatiche, umidità del suolo, pressione di esercizio, protezione catodica ecc.);

Il modello è applicato a gruppi di condotte che presentano un tasso di deterioramento omogeneo

La validazione del modello proposto rappresenta un problema per il fatto che solo pochi gestori di servizi idrici sono in possesso di serie storiche sufficienti.

0

Tta x

t tN x N x e

Modelli ProbabilisticiMono-Variabili

Modelli ProbabilisticiMono-Variabili

Goulter e Kazemi (1988) – Goulter et al., (1993)

In conseguenza di una riparazione si verificavano a breve termine e nei dintorni del punto di intervento un certo numero di rotture:• Condizioni del suolo deteriorate dalla fuoriuscita d’acqua;• Gli interventi d’inverni espongono le tubazioni a shock

termici;• La riparazione indebolisce le tubazioni limitrofe;

Definiscono dei criteri spaziali e temporali per la formazione dei gruppi, con una funzione di probabilità non omogenea di Poisson;

La procedura è iterativa; Il metodo non sembra generalizzabile ad altre città; Meglio se accoppiato ad altri metodi per produrre previsioni; I dati richiesti (localizzazione della riparazione) non sono

sempre disponibili;

x mm e

P xx!

,m m s t

Ipotesi

class classclass

LpBRp BR

Lt

Previsioni di Previsioni di rotture (a rotture (a

livello di tubo)livello di tubo)

Condotte simili (stessa classe) hanno lo stesso tasso di rottura [BR/km]

Modello Modello aggregato (x aggregato (x

classi)classi)

, Pr, , ,classBR f Lt Np Ae De

Modelli probabilistici evolutivi

Giustolisi e Savic (2004)

Classificazione delle condotte:

Diametro

– Età (1 anno)


DeDeii

Dei : Diametro

Lti : Somma delle lunghezze

Npi : Numero delle condotte nella classe

Aei : Età di servizio delle condotte

Pri : Somma delle connessioni private

Bri : Somma delle rotture registrate

LpLp11 LpLp22 LpLpnnLpLpkk

LtLtii

Classificazione Condotte:

Diametro – Età

CaratteristicCaratteristiche della he della classeclasse


o I dati provengono I dati provengono da un Ente Gestore da un Ente Gestore Inglese, registrati Inglese, registrati dal 1986 al 1999, a dal 1986 al 1999, a livello di tubolivello di tuboo Molte Molte Water Water Quality ZonesQuality Zones (WQZ)(WQZ)o Modellazione dei Modellazione dei dati di una sola dati di una sola WQZWQZ

Anni di posa delle condotte

Dal 1908 al 2000

Diametri da 32 mm a 250 mm

Lunghezza totale 166.174 m

Utenze connesse 4.898

Numero di condotte 1.868


CASO STUDIO – CASO STUDIO – UKUK

AcquedottoAcquedotto

EPR seleziona 3 input (su 5)

3 22

6.15 10 0.436Lt

BR AeDe

L’età e la lunghezza delle condotte sono proporzionali al L’età e la lunghezza delle condotte sono proporzionali al numero delle rotture; gli studi precedenti confermano che numero delle rotture; gli studi precedenti confermano che i diametri più piccoli vanno incontro a maggiori rotture.i diametri più piccoli vanno incontro a maggiori rotture.


• Obiettivo: numero totale delle rotture nelle varie classi• Input: caratteristiche strutturali delle condotte in formato numerico• Formule esplicite (simboliche)

m

jj aafy

10,X

01

m

class jj

Br a Lt Pr Ae De a

Dati disponibili per i singoli tronchi• lunghezza

• diametro

• materiale

• tipo di servizio (fogna nera, bianca o mista)

• profondità di posa

• pendenza

Classificazione per:

• Diametro (De)

• Profondità di posa (mD)

• Pendenza (S)

PERFORMANCE INDICATORS

BLOCCHI

BL = BL (De, S, Lt, Np)

COLLASSI

CL = CL (De, mD, Lt, Np)


CASO STUDIO – CASO STUDIO – UKUK

FognaturaFognatura

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

50-225 225-250 250-350 350-450 450-700 700-1500

Diameter class

Classi: diametro (De) – profondità di posa (mD)

3 1.560 10 lnmD

CL NpDe

26476.74 10 ln

mD LmCL Np

Lt

3 1 1.560 10 ln

CL mD

Lt Lm De

Modello EPR selezionato:


COLLASCOLLASSISI

2

0.21204 lnDe

BL LtH Lt

Classi: diametro (De) – pendenza (S)Modello EPR selezionato:

2

2 0.21204 ln

Np DeBL Lt

S Lt

2

0.21204 lnBL De

Lt H Lt

S LtH S Lm

Np

S

Lm

H


BLOCCHBLOCCHII

Una ottimizzazione multi-obiettivo fornisce supporto alla decisione, non modella il processo decisionale

Ottimizzazione costi/beneficiQuali condotte sostituire ???Quanto costano ??? Dove si trovano queste condotte ???

Ottimizzazione Multi-obiettivo

Schemi di riabilitazionemulti-obiettivo

Modelli di previsione delle rotture Modelli di previsione delle rotture (1 anno)(1 anno)

Funzioni ObiettivoFunzioni Obiettivo1. Costi di sostituzione delle condotte (investimenti)

calcolati da una formula sperimentale derivata da uno studio italiano del 1999

Ogni singolo costo è stato diviso per il costo di sostituzione dell’intera rete idrica.

2. La riduzione delle rotture (benefici) sono valutate come il rapporto tra le perdite totali attese in caso di intervento e le perdite totali attese in caso di non intervento (fissato un orizzonte temporale di 1 anno)

2

expenditure for 1m-replacement (De [mm])

€ 0.7183 4444.69 291761936.27

Lp mC Dp Dp


o nessuna informazione di priorità sulle condotte da riabilitare;o un insieme di schemi di sostituzione con benefici simili ma variazioni di spesa significative;o assume che l’investimento relativo ad uno schema riabilitativo avvenga contemporaneamente


Decision Support Diagram for Pipes Replacement

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Number of replaced pipes (ranked according to probability rate)

Bur

st R

educ

tion

/ Cos

t Inc

reas

ing

Burst Reduction

Cost

Riduzione delle rotture (benefici)

Costi di sostituzione

Condotte ordinatesecondo la loro criticità


Nuovo fronte delle soluzioni costruito a partire dalla probabilità di sostituzione di ogni condotta


La procedura può essere ripetuta annualmente (o con altri orizzonti di previsione) realizzando una pianificazione dinamica

Original database

Burst PredictionModel

Investment/BenefitDiagram

Investment/BenefitDiagram

(Prioritised)

DS Diagrams

Post-processing

ReplacementPlan

Pre-processingEPR

OPTIMOGA

Groups update


modellazione degli indicatori di prestazione nellambito del sistema idrico integrato concetti...

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