UNITA’ OPERATIVA DI BOLOGNA PRIN 2005-2006 INDICATORI DI PRESTAZIONE PER LA STIMA, L’ANALISI E LA VALUTAZIONE DELLE STRATEGIE DI RIDUZIONE DELLE PERDITE IDRICHE NEI SISTEMI ACQUEDOTTISTICI UNITA’ OPERATIVA DI BOLOGNA “Il ciclo delle acque in ambito urbano. Il contributo di tre programmi di ricerca di interesse nazionale” Taormina 7-9 marzo 2007

PROBLEMA TIPICAMENTE GESTIONALE TRASVERSALE A TUTTA LA GESTIONE ATTIVITÀ DI RICERCA GESTIONE delle TUBAZIONI QUALITÀ dell’ACQUA RISORSE idriche GESTIONE degli IMPIANTI Disponibilità Capacità ... Rotture Riabilitazione Sostituzione … Insufficienza Tempo di funzionamento .. Infiltrazione Agenti nocivi Perdite idriche PROBLEMA TIPICAMENTE GESTIONALE TRASVERSALE A TUTTA LA GESTIONE

Risoluzione nello spazio ATTIVITÀ DI RICERCA Comporta DECISIONI a diverse “scale” con Necessità di confrontare: ALTA Nel SISTEMA Risoluzione nello spazio gli ELEMENTI di uno stesso Sistema idrico; (Dove destinare le risorse economiche disponibili?) Per il GESTORE i diversi SISTEMI facenti capo a tale gestore (Quale sistema ha necessità di maggiore cura?) Per il REGOLATORE BASSA i diversi GESTORI che ad esso fano capo (Quale gestore riesce a perseguire meglio gli obiettivi prefissati?)

Alla scala del SISTEMA IDRICO ATTIVITÀ DI RICERCA Alla scala del SISTEMA IDRICO Quantificare il livello di efficienza complessivo del sistema idrico rispetto alle perdite idriche; Quantificare il livello di efficienza dei diversi elementi del sistema idrico: identificare le “aree” critiche sedi di perdite idriche (spazio); Confrontare eventuali strategie di riduzione delle perdite idriche: identificare gli “elementi del sistema” in condizioni di marginalità funzionale; Valutare i riflessi che le perdite idriche inducono sul bilancio economico: risparmio di risorse; cambiamenti nel piano degli investimenti.

Alla scala del GESTORE ATTIVITÀ DI RICERCA Deve essere possibile confrontare sistemi acquedottistici diversi per caratteristiche geometriche e condizioni di esercizio; identificare i “sistemi” con comportamento critico rispetto alle perdite idriche (spazio); Individuare per ogni sistema acquedottistico un livello prestazionale di riferimento, per le perdite idriche, da assumere quale obiettivo; Valutare i riflessi che le perdite idriche inducono sul suo bilancio economico: risparmio di risorse; cambiamenti nel piano degli investimenti.

Alla scala del REGOLATORE ATTIVITÀ DI RICERCA Alla scala del REGOLATORE Fissare gli obiettivi strategici a livello di settore; Individuare i parametri sul quale imporre delle limitazioni e le procedure di controllo; Fornire incentivi e motivazioni per l’innovazione e nuove tecnologie; Valutare la capacità dei diversi gestori.

nei confronti delle perdite idriche Indicatori di PRESTAZIONE ATTIVITÀ DI RICERCA Sistema Stato Attuale Sistema Stato Futuro TEMPO Prestazione del sistema con diverse configurazioni di intervento (SCENARI di PIANIFICAZIONE) nei confronti delle perdite idriche SPAZIO Indicatori di PRESTAZIONE ? Regolatore Stato Attuale

ATTIVITÀ DI RICERCA PI di stima delle perdite idriche; PI di efficienza strutturale nei confronti delle perdite idriche; PI di valutazione delle strategie di riduzione delle perdite idriche; PI di valutazione del livello economico delle perdite idriche.

ANALISI DEI PI ESISTENTI IWA Definizione Rif PI Acqua non fatturata rispetto al volume immesso Fi46 Rapporto tra il volume d’acqua non fatturata ed il volume in ingresso al sistema Costo del volume d’acqua non fatturata rispetto ai costi correnti Fi47 Inefficienza nell’uso dell’acqua WR1 Percentuale di acqua che entra nel sistema (estratta od importata) e non viene recapitata all’utenza per perdite e sfioramenti Controllo delle perdite Op4 Lunghezza dei condotti sottoposta a controllo attivo delle perdite durante il periodo di valutazione Numero di Riparazioni in seguito a controllo attivo delle perdite Op5 Numero di perdite rintracciate e riparate in seguito a controllo attivo delle perdite durante il periodo di valutazione Perdite totali per connessione* Op23 Perdite totali normalizzate per connessione Perdite totali per unità di lunghezza Op24 Perdite totali normalizzate per lunghezza della rete Perdite Apparenti Op25 Perdite apparenti rapportate al volume immesso nel sistema al netto di quello esportato Op26 Perdite apparenti rapportate al volume immesso nel sistema Perdite reali per connessione Op27 Perdite reali per connessione con il sistema in pressione Perdite reali per lunghezza della rete Op28 Perdite reali per unità di lunghezza della rete con il sistema in pressione Indice di perdita infrastrutturale Op29 *Connessione: coincide con gli stacchi dalla rete principale fino alla valvola di arresto od al punto di misura condominiale (International Water Association)

ANALISI DEI PI ESISTENTI OFWAT Tipo PI Primari 1 Perdite individuate rispetto alle property* indagate 2 Perdite individuate per singolo operatore 3 Tempo di riparazione Secondari 4 Perdite riparate ogni mille property 5 Perdite da ALC** riparate ogni mille property 6 Perdite rintracciate con ALC** rispetto al numero totale 7 Livello minimo di perdita tecnicamente raggiungibile Descrittori del sistema idrico 1 Numero di distretti per Gestore 2 Numero di “waste e combined metering areas” 3 Numero di PRV per gestore 4 AZNP*** target / (AZNP corrente) *abitazione unifamiliare, sede industriale, artigianale o commerciale spesso priva di contatore. ** Controllo attivo delle perdite *** Pressione media notturna per zona (Economic regulator for the water and sewerage industry in England and Wales)

ANALISI DEI PI ESISTENTI Normativa Italiana: PI Descrizione RT Rendimento al trattamento R1 Rendimento primario R2 Rendimento al consumo R3 Rendimento netto R4 Rendimento idraulico del servizio P1 Indice delle perdite totali in distribuzione P2 Indice dell'acqua non servita all'utenza P3 Indice delle perdite in distribuzione R5 Rapporto finanziario (tra il volume fatturato ed il volume immesso nel sistema) I1 Indice lineare delle perdite totali I2 Indice superficiale delle perdite totali I3 Indice lineare delle perdite in distribuzione I4 Indice lineare di consumo netto I5 Indice demografico di consumo netto I6 Indice di eccedenza rispetto alla dotazione minima contrattuale stabilita (Decreto ministeriale 08 gennaio 1997, n. 99)

ANALISI DEI PI ESISTENTI Osservazioni: l’approccio IWA, basato sull’uso dell’ILI (Op29), per la definizione di scelte gestionali prescinde dal contesto economico nel quale il sistema insiste (condiziona la sostenibilità di interventi atti a ridurre le perdite); l’approccio OFWAT, incentrato sulla valutazione del livello economico di perdita (ELL), non propone indicatori tecnici ed economici che permettono di valutarlo a priori; ciò rende tale approccio di difficile esportazione (L’ELL dipende dal sistema e dal contesto nel quale esso si trova); la normativa ITALIANA ritenendo accettabili perdite idriche inferiori al 20% del volume immesso, non considera la ricerca di un target ottimale, come equilibrio tra le caratteristiche della rete e gli aspetti economici (Manca completamente un insieme di PI utilizzabile per la valutazione economica, anche se introduce la suddivisione del sistema idrico in “cellule” funzionali).

Indicatori Proposti: ATTIVITÀ DI RICERCA Attività IWA OFWAT DM 99/97 PRIN 1 WR1 Età Media dei Contatori 2 WR2, WR3 1,3 Op29 1,3,4 Op23,Op24,Op25 Ph10,Ph11,Ph12,Ph13,Ph14,Ph15 Op7,Op9,Op10,Op38,Op36 2,3 Ph1,Ph2,Ph3,Ph4 Saturazione Rete 3,4 Op4 Pressione Esercizio/PRif 3 Op5,Op8,Op19,Op20 Durata Riparazioni Rendimento Trattamento Rendimento Serbatoi Op31,Op32,Op33,Op35 4 Fi1,Fi4,Fi5,Fi6,Fi17,Fi18,Fi19 Fi25,Fi46,Fi47 Attività: 1stima; 2 Efficienza Strutturale; 3 Valutazione Strategie Riduzione; 4 Valutazione ELL Qualità del Monitoraggio

Risoluzione nello spazio Espressione dell’informazione ATTIVITÀ DI RICERCA LIVELLO DECISIONALE Valori NUMERICI ALTA Risoluzione nello spazio Espressione dell’informazione SISTEMA GESTORE REGOLATORE Valori LINGUISTICI BASSA

ATTIVITÀ DI RICERCA Consentono la caratterizzazione della prestazione di un particolare elemento (gruppo di elementi) del sistema. Valori LINGUISTICI OTTIMO BUONO SUFFICIENTE CATTIVO PESSIMO Tali valori possono essere considerati “ambigui” se non attribuiti secondo una metodologia “standardizzata” e comune a tutti gli operatori!

ATTIVITÀ DI RICERCA Indicatori Numerici Individuazione del range e suddivisione in classi per ogni PI WR1 WR2 WR3 . Op4 Op5 Op6 Ph1 Ph2 Ph3 Qs1 Qs3 Fi9 Fi47 0<WR1<100% 0<WR2<100% 0<WR3*<100% . 0<Op4<100% 0<Op5<10 0<Op7<2 0<Ph1<100% 0<Ph2<5 0<Ph3<5 0<Qs1<100% 0<Qs3<100% 0<Fi9<100% 0<Fi47<100% Se 0 < WR1 < 15 % allora BUONO Se 15 < WR1 < 25 % allora SUFFIC. Se WR1 > 25 % allora CATTIVO Se 0 < WR2 < 75 % allora BUONO Se 75 < WR2 < 80 % allora SUFFIC. Se WR2 > 80 % allora CATTIVO Descrizione a Livello di Sistema Se WR3 > 90 % allora BUONO Se 90 > WR3 > 70 % allora SUFFIC. Se WR3 < 70 % allora CATTIVO Descrizione – Sistema- Gestore - Regolatore

ATTIVITÀ DI RICERCA Nodo Padre Arco Nodo Figlio Elementi di base e di funzionamento della procedura di calcolo (fondata sull’uso delle reti bayesiane): Nodo Padre Arco Nodo Figlio Nodo: variabile che può assumere un numero limitato di “stati”: buono, sufficiente, cattivo; Arco: grado di dipendenza “condizionale” tra nodi dipendenti;

ATTIVITÀ DI RICERCA Nodi Padre Arco Nodi Figlio

ATTIVITÀ DI RICERCA Consideriamo le risorse idriche sono stati selezionati tre indicatori che ne descrivono di aspetti particolari; Obiettivo: avere una valutazione d’insieme della prestazione Attraverso i due indicatori LINGUISTICI WR_A_MARK WR_Man_MARK WR1=18 WR2=57 WR3=43 WR1=14 WR2=75 WR3=43

Rete Bayesiana per la scelta delle aree di intervento più appropriate Indicatori LINGUISTICI Prestazione Indicatori NUMERICI

CASI DI STUDIO: MODENA & REGGIO EMILIA 5 DISTRETTI MONITORATI MNF MODENA REGGIO EMILIA 3 DISTRETTI MONITORATI Dati: Volumi in ingresso e uscita; Modello della rete; Archivio delle rotture; Dati gestionali; Ecc.

CONCLUSIONI È stata condotta una analisi di letteratura per la selezione degli indicatori dei diversi gruppi; Sono stati individuati 44 indicatori da diverse fonti; Sono stati proposti 4 possibili nuovi indicatori per la stima delle perdite idriche e per la valutazione di possibili strategie di riduzione delle perdite; È stata proposta una struttura, basata su logica bayesiana, in grado di attribuire dei giudizi linguistici a diversi aspetti della gestione delle perdite idriche aggregando più PI; La struttura proposta permette di selezionare le aree di maggior criticità della rete rispetto alle perdite idriche; Sono state già attivati due casi di studio tra Modena e Reggio Emilia, mentre sono in fase di definizione due altri casi di studio a Bologna e Ravenna.

PUBBLICAZIONI Liserra T., C. Bragalli, M. Maglionico, S. Artina, L’uso degli Indicatori di prestazione nella riduzione delle Perdite Idriche; Rivista Ingegneria Ambientale (in corso di stampa); Liserra T., R. Ugarelli, V. Di Federico, M. Maglionico, A GIS based approach to assess the vulnerability of water distribution systems LESAM 2007, Lisbon, Portugal 17-19 October 2007 (Abstract inviato); Maglionico M., C. Bragalli, T. Liserra, A procedure based on performance indicators in water distribution system for the identification of scenarios in terms of water losses reduction and structural improvement, Water Loss 2007, 23-26 September 2007, Bucharest, Romania (Abstract Accettato); Ugarelli R., T. Liserra, I. Di Federico, V. Di Federico, M. Maglionico, La vulnerabilità delle reti di acquedotto nello scenario di ristrutturazione del servizio idrico italiano, Ferrara 28-29 Giugno 2007 (Abstract inviato).

Indicatori IWA: WR1 Op38 WR2 Ph1 WR3 Ph2 Op4 Ph3 Op5 Ph4 Op7 Ph10 Op8 % Perdite Reaali / Acqua in ingresso al sistema Op38 % di contatori di utenza effettivamente in servizio WR2 % Acqua impiegata / capacita disponibile Ph1 % di utilizzazione dell’impianto di trattamento WR3 % Acqua in ingresso / capacità proprie risorse Ph2 Capacità dei serbatoi di acqua grezza (giorni) Op4 % rete ispezionata per anno Ph3 Capacità dei serbatoi di acqua trattata (giorni) Op5 N° riparazioni da ALC per anno ogni 100 km Ph4 % di utilizzazione delle pompe Op7 Frequenza di calibrazione dei contatori di sistema Ph10 Numero di distretti ogni 1000 utenze Op8 % di contatori sostituiti per anno Ph11 Contatori utenza rispetto alle utenze (%) Op9 Frequenza di calibrazione dei misuratori di pressione Ph12 N° utenze con contatore /N°utenze Op10 Frequenza di calibrazione dei misuratori di livello Ph13 N° utenze residenziali /N°utenze Op16 % Annua di “rete principale” riabilitata Ph14 Grado di automazione (%) Op19 % Valvole rimpiazzate per anno Ph15 Unità Controllate in remoto (%) Op20 % Annua di “service connection” riabilitate Fi1 Prezzo di vendita per m3 Op23 Perdite annue per connessione Fi4 Costo totale per m3 Op24 Perdite annue per km di rete Fi5 Costi correnti per m3 Op25 Perdite Apparenti (% di acqua in ingresso al Sistema) Fi6 Costi fissi per m3 Op29 ILI (indice di perdta infrastrutturale) Fi17 Costo e gestione della risorse idriche (% C. C.) Op31 N° di “Failure” annue per 100 km di rete principale Fi18 Costo di estrazione e trattamento (% C. C.) Op32 N° di “Failure” annue per 100 km di cond. di conn. Fi19 Costo di trasmissione stoccaggio e distrib. (% C. C.) Op33 N° di “Failure” annue per 1000 idranti Fi25 Costo per investimento in strutture per m3 Op35 N° di “Failures” per “water-point” per anno Fi46 Volume acqua persa (% volume in ingresso) Op36 Efficienza nella lettura dei contatori di utenza Fi47 Costo acqua persa (% C.C)

Indicatori OFWAT DM 99/97 OFWAT Durata Riparazione (per tipo di struttura) Periodo medio che intercorre tra la segnalazione/localizzazione della perdita e la sua riparazione (Giorni). DM 99/97 Rendimento Trattamento Rapporto tra i volumi in uscita dall’impianto di potabilizzazione rispetto ai volumi in ingresso.

Indicatori proposti PRIN Età Media dei Contatori (Età media pesata dei contatori anni, con lo scopo di stimare il valore delle perdite per sottocontazione) Saturazione Rete (Valutare il grado di utilizzazione della rete rispetto ad un suo valore massimo accettabile) Numero di fallannze, in carico minimo e velocità massime, per diversi valori di perdita in funzione del moltiplicatore (MD) per ottenere la domanda dell’ora di massimo consumo. Pressione Esercizio/PRif. Valutare l’entità della riduzione massima di pressione che si può operare nella rete. Rendimento Serbatoi Effetto degli sfiori dai serbatoi per effetto di un cattivo controllo.