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ⓘ Dotazione idrica




                                     

ⓘ Dotazione idrica

In ingegneria idraulica la dotazione idrica è la quantità di acqua assegnata ad un abitante per soddisfare il suo fabbisogno idrico-potabile. La dotazione idrica rappresenta la grandezza fondamentale in base alla quale vengono dimensionate tutte le opere idrauliche quali condotte di adduzione, reti di distribuzione urbane, capacità dei serbatoi, fognature, impianti di depurazione, ecc. Il concetto di dotazione idrica media annua pro capite, espressa in l/ab.giorno, è stato introdotto dal Piano Regolatore Generale degli Acquedotti disposto dalla Legge n.129 del 4 febbraio 1963 e approvato con D.M. del 16.03.1967 per superare le difficoltà della stima dei fabbisogni idrici globali dei centri abitati partendo dalle varie componenti dei fabbisogni stessi presenti nel singolo abitato. Infatti nel valore della dotazione idrica sono compresi tutti i suddetti fabbisogni pertanto dal suo prodotto con la popolazione futura da servire diviso il numero di secondi in un giorno si ha la portata media annua necessaria per alimentare un determinato abitato.

                                     

1. Dotazione idrica, fabbisogno idrico e consumi idrici

Definiamo alcuni concetti ricorrenti nella letteratura tecnica:

  • il consumo idrico è il volume di acqua effettivamente consumato da una singola utenza e che viene restituito nellambiente dopo aver subito una degradazione qualitativa.
  • il fabbisogno idrico rappresenta il volume di acqua in l/ab.giorno necessario al soddisfacimento del bisogno idrico di una singola utenza;

La determinazione del consumo idrico può essere quantificato, in fase di verifica, direttamente a livello delle singole utenze o macroscopicamente determinando la differenza del volume di acqua in arrivo al serbatoio a servizio dellabitato e quello in uscita verso il centro urbano. La determinazione del fabbisogno è invece molto più difficile da quantificare, in fase di pianificazione, anche perché non sempre i dati dei consumi si identificano con i fabbisogni. Negli abitati dove la domanda idrica non è soddisfatta il consumo risulta inferiore al fabbisogno mentre il quelli in cui cè abbondanza di acqua i consumi sono superiori al reale fabbisogno. La stima del fabbisogno idrico delle varie utenze e pertanto difficile anche perché dipende da molti fattori, quali il clima, il livello sociale ed economico, gli usi, le abitudini della popolazione, il costo dellacqua allutilizzazione, ecc. Una stima del fabbisogno insufficiente comporterebbe un attingimento da parte delle utenze superiore allentità delle risorsa idrica disponibile con conseguente esaurimento della stessa senza che si raggiunga il soddisfacimento del bisogno; al contrario nel caso di sovrastima si avrebbe un consumo superiore al fabbisogno effettivamente necessario alla singola utenza con conseguente spreco della risorsa idrica.

  • la dotazione idrica è il volume di acqua che viene assegnato ad una singola utenza.

La dotazione idrica viene determinata in funzione della stima dei fabbisogni idrici, della dinamica dei consumi da parte dellutenza servita e delle fonti di approvvigionamento idrico a servizio dellabitato. La dotazione idrica è in genere riferito al suo valore medio giornaliero cioè il valore ottenuto dal rapporto del volume V in m 3 di acqua che lacquedotto deve erogare per soddisfare le necessità idriche di un abitato in un giorno, diviso il prodotto della popolazione da servireP:

  • d = 1.000*V/P l/ab.giorno.

Per il progetto vero e proprio di unopera idraulica va determinato il valore della dotazione idrica procapite riferita allorizzonte temporale relativo alla sua vita utile 30-40 anni.

                                     

2. Tipologia di utenze

A seconda della tipologia dei consumi si possono individuare diverse tipologie di utenze:

  • utenze delle abitazioni private che comprendono principalmente quelli per: alimentazione, pulizia personale, cucina, lavaggio biancheria, pulizia della casa, innaffiamento dei giardini privati, pulizia delle auto, pulizia degli spazi condominiali, piscine private, ecc.

ma anche quelli connessi alle utenze sempre presenti nel contesto urbano, quali.

  • utenze per servizi pubblici vari quali: fontanine pubbliche, lavaggio delle strade, innaffiamento giardini pubblici, impianti portuali in particolare per il rifornimento delle navi, impianti ferroviari, impianti aeroportuali, servizio antincendio, impianti sportivi, pulizia serbatoi, pulizia fogne, ecc.
  • utenze commerciali e turistiche: alberghi, pensioni campeggi, ristoranti, bar, esercizi commerciali in genere, ecc.;
  • utenze di edifici pubblici e istituti collettivi quali: ospedali/cliniche private, scuole/università, caserme, mercati, penitenziari, ospizi, orfanotrofi, mattatoi, banche, uffici pubblici e privati, istituti religiosi, ecc.,
  • utenze artigianali e industriali: lavanderie, autolavaggi, officine meccaniche, stazioni di servizio, piccole industrie che prelevano dalla rete potabile acqua necessaria al personale ed i servizi igienici nonché ad eventuali specifici cicli di produzione.
                                     

3. Calcolo della dotazione idrica

Il fabbisogno idrico e la dotazione idrica nella pratica vengono determinati con riferimento alla popolazione residente. La scelta di fare riferimento alla popolazione residente nasce dalla maggiore disponibilità di dati rispetto a quelli relativi alla popolazione effettivamente presente. Quando un centro abitato è interessato da consistenti movimenti di popolazione dovuti a flussi turistici e/o pendolarismo, alla dotazione idrica dei residenti si deve aggiungere quella relativa alla popolazione fluttuante.

                                     

3.1. Calcolo della dotazione idrica Standard di consumo per la popolazione residente

Il consumo dei residenti, in realtà, non coincide con la quantità di acqua consumata da un individuo residente ma con la somma di questa con una parte di acqua destinata agli ospedali, caserme, collegi, abitanti stabili non residenti nonché scuole, ed altre strutture pubbliche presenti nella città di residenza. Ancora si commisura ai residenti della medesima città tutta lacqua che viene distribuita per lavanderie, ristoranti,bar ed altre attività commerciali ed industriali allaciate allacquesotto che sono distribuite allinterno del medesimo tessuto urbano. Solo gli eventuali contributi dei non residenti es. pendolari, turisti vengono conteggiati separatamente poiché i relativi consumi non vengono fatti rientrare in quelli ascrivibili alla popolazione residente nel bacino di utenza. Questo può chiarire, per quale ragione, in una grande città si debba distribuire una quantità di acqua procapite maggiore rispetto ad unaltra con minore popolazione residente. Il fabbisogno base procapite relativo ai soli usi domestici, tarato sugli attuali tenori di vita della popolazione italiana, è pari a circa 150÷200 l/ab*giorno; questo valore va incrementato di unaliquota che stima lincidenza procapite dei consumi urbani collettivi. Tale incidenza cresce con la densità abitativa del nucleo urbano.



                                     

3.2. Calcolo della dotazione idrica Classi demografiche

Per la stima dello standard per i residenti, in generale si può far riferimento, in modo piuttosto semplicistico, alla Classe demografica popolazione residente, così come inizialmente proposto dal Piano Regolatore Generale degli Acquedotti P.R.G.A. del marzo 1967:

Tali valori sono da considerarsi al netto delle eventuali perdite nelle reti di adduzione, nei serbatoi e nelle reti distributive urbane. Lentità delle perdite in questo caso è stimato pari al 12% della dotazione netta. Il più recente Piano dAmbito della Regione Puglia, del settembre 2002, prevede invece i seguenti standard:

anche questi valori sono da considerarsi al netto delle eventuali perdite pari al 25% della dotazione netta - 5% nella adduzione, e 20% nella distribuzione.

                                     

3.3. Calcolo della dotazione idrica Standard di consumo per la popolazione fluttuante giornaliera

La caratteristica di questa popolazione è quella di rientrare nel proprio centro di residenza al termine del giorno lavorativo, di studio o vacanziero, cioè non pernottano nella città dinteresse. Sono interessati da questa tipologia di popolazione i grandi centri urbani le città darte e tutti quegli abitati che risultano unattrattiva a seguito di presenza di particolari servizi e attrezzature. La popolazione fluttuante giornaliera può suddividersi in occasionale o sistematica. Alla prima categoria fa parte la cosiddetta popolazione che si reca saltuariamente nel centro abitato per affari es. fiere, mercati, vacanza non stanziale senza pernottamento, per acquisti, per disbrigo pratiche, ecc. La seconda categoria rappresenta i noti pendolari, per motivi di lavoro o di studio, che si differenziano dalla precedente per la loro periodicità e sistematicità. Questa popolazione è presente abitualmente nei giorni feriali della settimana in media 250 giorni allanno. Questo incremento di utenze piuttosto variabile, viene in generale valutato stimando un consumo procapite per i fluttuanti, inferiore a quello dei residenti. Per lo standard di consumo per i fluttuanti giornalieri, il P.R.G.A. ha fissato un valore al netto delle perdite pari a 100 l/ab*giorno mentre il PdA della Puglia, ha attribuito una dotazione procapite di 114 l/ab.giorno sempre al netto delle perdite 150 l/ab.giorno al lordo delle perdite.



                                     

3.4. Calcolo della dotazione idrica Standard di consumo per la popolazione fluttuante stagionale

la popolazione fluttuante stagionale, dovuta principalmente ai flussi turistici, comprende la popolazione turistica alberghiera ed extralberghiera. Questa popolazione può avere una ripercussione sensibile sulla distribuzione idropotabile dellabitato. La caratteristica fondamentale di questa popolazione è la stagionalità e cioè sono presenti in un centro solo per un breve periodo dellanno. Per lo standard di consumo per i fluttuanti stagionali, il P.R.G.A. ha fissato un valore al netto delle perdite pari a 200 l/ab*giorno mentre il PdA della Puglia ha attribuito una dotazione procapite di 380 l/ab.giorno, sempre al netto delle perdite, per le presenze alberghiere 500 l/ab*giorno al lordo delle perdite e 266 l/ab*giorno per quelle extralberghiere 350 l/ab*giorno al lordo delle perdite.

                                     

3.5. Calcolo della dotazione idrica Natura delle perdite

Le perdite negli acquedotti possono essere presenti in ogni componente degli impianti, dovute in generale a difetti di costruzione, a vetustà o ad inadeguata manutenzione e ad errori di gestione.

In particolare si evidenzia la possibilità di perdite negli impianti di trasporto primario e secondario, per perdita di processo negli impianti di trattamento, per errori di regolazione o misura nelle connessioni con altri impianti ai quali si fornisce acqua, per consumi anomali in utenze autorizzate senza contatore, per manutenzione e servizi degli impianti, per disservizi occasionali dovuti a rotture o a scarichi di troppo-pieno nei serbatoi, per utenze abusive, per perdite di tenuta nelle condotte e nei serbatoi, per consumi anomali consentiti da malfunzionamento dei contatori.

Tra le cause di maggiori perdite si evidenziano:

  • negli impianti di trattamento, il mancato ricircolo delle acque di lavaggio e lanomalo scarico di acqua grezza in arrivo e di acqua trattata in uscita;
  • le rotture delle tubazioni, la compromissione dei giunti e linadeguatezza delle derivazioni allutenza nel complesso degli impianti di adduzione e di distribuzione;
  • il funzionamento anomalo dello scarico di troppo-pieno nei serbatoi.

Alcune delle citate perdite sono da considerarsi non eliminabili, essendo per contro da perseguire la loro minimizzazione.

                                     

3.6. Calcolo della dotazione idrica Percentuale delle perdite in condotta

Ai valori di consumi determinati come sopra specificato, bisogna aggiungere una quantità di acqua che fatalmente si perde per diverse cause quali:

  • corrosione dei tubi;
  • sfilamento dei giunti;
  • sfioro nei serbatoi idrici.

A queste perdite, dette reali, si aggiungono quelle apparenti legate ad errori di misurazione, guasti di contatori, utenze abusive ed altri volumi tecnici non contabilizzanti come: vuotamento e riempimento di vasche e serbatoi, condotte ecc. perdite amministrative. Queste perdite vengono considerate incrementando in percentuale la dotazione idrica netta con un valore limite tollerabile detto fisiologico. Le aliquote relative a questi volumi di acqua sono dellordine del 10 ÷ 25 % del fabbisogno totale. Le perdite nelle condotte di adduzione dellacqua dalle opere di presa ai serbatoi dei centri urbani sono molto modeste< 5 %; quelle invece che si hanno nelle reti di distribuzione sono dellordine del 15- 20%. Oltre alle perdite vere e proprie bisogna tenere conto anche degli sprechi cioè quel volume dacqua perso per usi impropri dellacqua da parte degli utenti.

                                     

4.1. Calcolo della popolazione Popolazione residente

La popolazione residente deve essere valutato sullindagine demografica. In particolare vengono esaminati alcuni indici indicativi del trend di crescita della popolazione. Tra gli indici più diffusamente utilizzati ritroviamo:

  • la variaizone del quoziente di sopravvivenza;
  • la variazione del quoziente di fecondità;
  • il saldo migratorio.

Assumendo come dati di base quelli dellultimo censimento generale della popolazione eseguito dallISTAT si può procedere allapplicazione di modelli matematici in grado di stimare il valore della popolazione residente rispetto allorizzonte temporale prefissato in funzione della vita utile dellopera idraulica. Tra questi modelli matematici vi è la ben nota formula dellinteresse composto:

  • P = P o 1+r t

dove:

  • P o è la popolazione nota di partenza;
  • t è il numero di anni di vita utile dellopera idraulica.
  • P è la popolazione dopo t anni;
  • r è lincremento medio annuo;


                                     

4.2. Calcolo della popolazione Popolazione fluttuante giornaliera

La popolazione fluttuante giornaliera, o non stanziale, come già accennato, si suddivide in:

  • occasionale: popolazione che si reca saltuariamente nel centro abitato per affari es. fiere, mercati, vacanza non stanziale senza pernottamento, per acquisti, per disbrigo pratiche, ecc. Questa popolazione viene considerata presente tutto lanno.
  • sistematica: pendolari per motivi di lavoro o di studio. Questa popolazione è presente abitualmente nei giorni feriali della settimana in media 250 giorni allanno.

Il più delle volte questa popolazione può essere trascurata poiché il flusso giornaliero diretto dallesterno verso il centro abitato e quello che da questo va verso lesterno del nucleo urbano tendono a bilanciarsi. Nel caso di centri abitati che presentano unattrattiva a livello di servizi o attrezzature il flusso non risulta invece bilanciato. In questo caso, con riferimento al livello dei servizi che offre il centro urbano di riferimento, questa popolazione viene calcolata con una percentuale della popolazione residente, variabile in relazione allimportanza del centro stesso. Per lintero Paese il D.M. 16.03.1967 riporta il 20 % come valore medio.

                                     

4.3. Calcolo della popolazione Popolazione strettamente turistica

I criteri da adoperare per la stima delle presenze turistiche è, in generale più articolato. La stima può essere fatta utilizzando gli stessi metodi visti per la popolazione residente ma in questo caso si prenderanno in considerazione i dati storici forniti dalle aziende di popolazione turistica o da altri enti analoghi. Questi dati vanno poi opportunamente integrati per tenere conto delle presenze non denunciate. Infatti è comune lesistenza di posti letto non ufficiali, cioè non censiti, costituite di norma da abitazioni di proprietà privata. La caratteristica fondamentale di questa popolazione è la stagionalità e cioè sono presenti in un centro solo per un breve periodo dellanno nei centri balneari il periodo di regola è quello tra giugno e settembre. Questo periodo è variabile a seconda della vocazione turistica del centro urbano: termale, marina, montana, storico-monumentale, interna immigrati. Spesso questo periodo viene determinato con un coefficiente β = α/365 con α variabile in funzione della vocazione turistica: per città come Roma, Venezia, Firenze:α =365 per cui β=1 presente tutto lanno. Nel Piano dambito della Puglia questa popolazione è assunta presente nellabitato per 75 giorni allanno.

                                     

5. Portata media annua

Nota la dotazione idrica e la popolazione futura dellabitato, riferiti ad un orizzonte temporale traslato di 30-40 anni rispetto allattualità, si può calcolara la portata media annua dellacquedotto nel seguente modo:

  • Q r = d r *P r /86.400 l/s
  • fabbisogno idrico medio annuo per la popolazione residente
  • fabbisogno idrico medio annuo per la popolazione fluttuante giornaliera occasionale
  • Q fo = d fo *P fo /86.400 l/s
  • fabbisogno idrico medio annuo la popolazione fluttuante giornaliera sistematica
  • Q fs = d fs *P fs /86.400 250/365l/s
  • fabbisogno idrico medio annuo per la popolazione fluttuante stagionale
  • Q t = d t *P t /86.400 α/365l/s

La somma dei vari addenti dà la portata media annua a servizio dellabitato.

                                     

6. Portate di progetto

Il valore della portata media annua non rappresenta il parametro di dimensionamento delle opere acquedottistiche infatti la portata erogata dallacquedotto ha un andamento fluttuante nello arco dellanno, in funzione di diversi fattori quali:

  • della fluttuazione della popolazione residente a seguito di flussi turistici estivi centri balneari e/o invernali centri sciistici;
  • a seguito delle condizioni climatiche stagionali,
  • variabilità dei consumi annuali
  • della variabilità dei consumi settimanale con riferimento ai giorni lavorativi e festivi e alla fluttuazione della popolazione giornaliera dovuta a fenomeni di pendolarismo per motivi di lavoro, studio, ecc.
  • calo dei consumi nei centri abitati nei giorni festivi;
  • aumento dei consumi nei giorni festivi nei centri turistici;
  • della variabilità dei consumi giornaliera a seguito dei diversi consumi orari durante la giornata. In generale nei piccoli centri urbani si riscontra un maggior consumo tra le 10 le 12 e consumi minimi durante le ore notturne. Nelle aree metropolitane i picchi tendono a smorzarsi su valori medi abbastanza costanti.

Tenendo conto di questa variabilità le opere acquedottistiche devono essere dimensionate in base ad opportuni valori della portata massima. In particolare si tiene conto delle massime portate mensili, giornaliere e orarie. Tali valori si ottengono dalla portata media annua mediante dei coefficienti moltiplicativi:

  • Q g = k g *Q portata media giornaliera nel giorno di massimo consumo dove k g rappresenta il coefficiente di punta giornaliero. Tale valore di norma viene utilizzato per il dimensionamento delle opera di adduzione cioè delle opere esterne allabitato.
  • Q h = k h *Q portata media nellora di massimo consumo dove k h rappresenta il coefficiente di punta orario. Tale valore di norma viene utilizzato per il dimensionamento delle reti di distribuzione idrica e delle condotte suburbane condotte di avvicinamento allabitato.Inoltre, moltiplicato per il coefficiente di afflusso in fogna 0.8-0.6 anche per i sistemi fognari.
  • Q m = k m * Q portata media mensile nel mese di maggior consumo dove k m rappresenta il coefficiente di punta mensile. Tale valore di norma viene utilizzato per il dimensionamento degli impianti di depurazione

In letteratura tecnica esistono varie tabelle dei coefficienti k rapportati alla classe demografica una di queste è la seguente:

                                     
  • necessaria ad alimentare la rete idrica torinese. La SMAT si occupa oggi in particolare di: approvvigionamento idrico e impianti di potabilizzazione raccolta
  • nei terreni che hanno una non trascurabile dotazione in argilla. L aumento di sofficità che un alta dotazione in sostanza organica conferisce ai terreni
  • misura superiore al 25  sono classificati come terreni calcarei. Una dotazione eccessiva di calcare provoca più facilmente clorosi ferrica in quanto
  • L elevata dotazione di colloidi e, più in generale, di particelle fini, conferisce a questi terreni una buona capacità di ritenzione idrica ma, al tempo
  • agricola che contempla l apporto di fertilizzanti allo scopo di aumentare la dotazione del terreno in uno o più elementi nutritivi al fine della nutrizione minerale
  • di manovra utilizzabili solo quale dotazione per idranti soprassuolo. nel caso di idranti sottosuolo alla dotazione si aggiunge il cosiddetto collo di
  • quelli ben esposti e drenati, quindi non sono ammessi terreni ad alta dotazione idrica o torbosi. In ciascun appezzamento devono sussistere almeno 2.300 ceppi
  • mediamente bassa una dotazione inferiore al 5 - 10 alta una dotazione del 15 - 25 eccessiva una dotazione superiore al 25 La dotazione di elementi nutritivi
  • birra Schultheiss Sinagoga in RykestraSe Wasserturm Prenzlauer Berg, torre idrica in disuso Zeiss - GroSplanetarium Ernst - Thälmann - Park Friedrich - Ludwig - Jahn - Sportpark
  • milioni di euro di partecipazioni. Nel luglio 2010, attraverso F2i Rete Idrica Italiana S.p.A., assume il 24  di San Giacomo S.r.l., azionista al 100 
  • anche in Italia la classe F, attualmente associata ad estintori a base idrica con speciali additivi ad azione filmante questi estintori sono spesso dotati

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