Affrontiamo la progettazione di una base di dati relativa all’infrastruttura fo- gnaria, che insieme a quella dell’acquedotto permette di completare il quadro infrastrutturale del servizio idrico integrato offerto da Asa.
4.2.1
Analisi dei requisiti
Asa richiede la creazione di una base di dati in grado di fornire informazioni sulla condizione degli impianti e delle tubazioni che costituiscono la rete fognaria. Tale rete ha il compito di smaltire, depurare e riciclare le acque bianche e nere provenienti dal tessuto urbano e dalle utenze. Con acque bianche si intendono :
• Le acque meteoriche di dilavamento provenienti da tutte le aree aperte impermeabilizzate quali, strade, parcheggi, tetti e cortili.
• Le Acque utilizzate per il lavaggio delle strade
• Le acque di raffreddamento provenienti da attività industriali
Mentre con il termine acque nere, si intendono quelle acque che sfruttate dalle utenze vengono riconosciute come nocive per la salute pubblica o moleste per il pubblico.
La base di dati sulla rete fognaria che ci accingiamo a progettare deve anch’essa svolgere un ruolo di intermediazione tra il sistema informativo esi- stente di Asa (SIT) e gli obblighi di comunicazione imposti dall’autorità. AiT infatti divide il modulo di comunicazione sulle infrastrutture in due macro classi, una relativa alla rete acquedotto e una alla rete fognaria. I due moduli sono strutturati in modo molto simile.
Proprio per questo, il procedimento di progettazione ha numerosi punti in comune con quello svolto nella sezione precedente a parte per la necessità di individuare nuovi tipi di entità e relazioni.
La base di dati deve essere strutturata mantenendo il modello a grafo utilizzato nel sistema informativo territoriale di Asa. Questo perchè, come nel caso dell’acquedotto, ci interessa conoscere il percorso che effettua l’acqua all’interno della rete e a questo scopo non possiamo fare a meno di utilizzare archi e nodi per rappresentarla.
Sapere da quale rete proviene l’acqua trattata da un depuratore è una domanda alla quale possiamo rispondere solo navigando tra i nodi e gli archi del grafo.
Figura 4.9: Struttura caratteristica di una rete fognaria.
La base di dati deve raccogliere le informazioni sulla localizzazione degli impianti e delle reti dal Sit tramite procedure di ETL e, opportunamente integrato, deve rendere disponibile il file XLS richiesto da AiT.
4.2.2
Progettazione concettuale
Analizzati i requisiti che il database deve avere, procediamo con la redazione dello schema E-R. Individuiamo prima di tutto le entità coinvolte. Per aiutare la comprensione nella figura 4.9 viene illustrata la struttura caratteristica di una rete fognaria.
L’entità nodi e l’entità tratte costituiscono il fulcro della base di dati esattamente come all’interno della base di dati dell’acquedotto. Un nodo può contenere un impianto. Tale impianto può essere di quattro tipologie diverse.
• Impianto di sollevamento : nelle condotte fognarie l’acqua scorre per gravità, può tuttavia accadere che non sia possibile ricorrervi, ad esem- pio quando ci troviamo a raccogliere i liquami da un abitazione situata sotto il livello del mare. Per risolvere questa problema si ricorre ap- punto agli Impianti di sollevamento che pompano l’acqua ad un livello sufficiente per essere immessa nella rete.
• Depuratore : è tendenzialmente localizzato nei nodi finali della rete e ha il compito di depurare l’acqua. L’acqua depurata viene reimmes- sa nell’ambiente oppure utilizzata per irrigazione o per applicazioni industriali.
• Scaricatore di piena : utilizzato solo nelle fognature a sistema misto. Nei periodi secchi si limita a raccogliere le acque nere prima del trat- tamento di depurazione. Altrimenti, in caso di pioggia, poiche il suo contenuto “nocivo” viene diluito dalle acque meteoriche, ha il compito di scaricare in ambiente la quantità in eccesso rispetto alla capacità di trattamento del depuratore.
• Condotta marine: condotta posata sotto la superficie del mare. Si trova agli estremi della rete fognaria e permette di scaricare in ambiente, lontano dalla costa, l’acqua depurata.
Tutte queste entità sopraelencate sono da considerarsi entità figlie di un entità padre che chiameremo Impianti.
AiT oltre a voler conoscere lo stato degli impianti è interessata a sapere anche la condizione delle pompe che in essi operano. Consideriamo quindi le pompe come un entità.
Individuiamo ora le entità relative alle reti. Le reti nell’infrastruttura fognaria sono di due tipi :
• Rete di raccolta : responsabile della presa delle acque bianche e nere. Costituisce il primo tratto che le acque reflue attraversano prima di essere trattate da un qualsiasi impianto.
• Collettore : localizzato a valle delle reti di raccolta ha il compito di indirizzare l’acqua nei depuratori affinchè possa essere reimmessa nell’ambiente, o direttamente o attraversando una condotta marina. Ogni tratta della rete appartiene ad una e una sola delle due classi. Con- cludiamo individuando Comuni come ultima entità presente, ci servirà per stabilire quale rete serve un determinato comune. Nella tabella 4.4 possiamo vedere le entità individuate in ambito fognario.
Possiamo procedere con l’individuazione delle relazioni tra le entità ap- pena definite. Manteniamo le stesse relazioni con le medesime cardinalità tra le entita Impianti, Nodi, Tratte e reti ricalcando quanto fatto per la base di dati dell’acquedotto.
Impianti stavolta è entità padre di tre entità figlie, depuratori, solleva- menti e scaricatori di piena. la generalizzazione è totale e esclusiva. Reti, come è illustrato nella Tabella 4.5, è entità padre delle due entità reti di raccolta e collettori.
ENTITA’ DESCRIZIONE
Impianto Impianto dell’infrastruttura fognaria. Sollevamento Impianto di sollevamento dell’acqua. Depuratore Impianto di depurazione dell’acqua. Scaricatore Impianto di scaricatore di piena.
Pompa Gruppo pompa installato in un impianto.
Nodo Nodo del grafo dell’infrastruttura fognaria
Tratta Tratta del grafo dell’infrastruttura fognaria.
Rete Rete dell’infrastruttura fognaria.
Collettore Rete di collettori.
Fognatura Rete fognaria.
Condotta marina Rete di condotta marina.
Comune Comune d’Italia.
Tabella 4.4: Entità dello schema fognario.
ENTITA’ PADRE ENTITA’ FIGLIE Impianto DepuratoreSollevamento
Scaricatore Rete CollettoreFognatura
Condotta marina
ASSOCIAZIONE DESCRIZIONE
Presenza Associa impianto a pompa.
Localizzazione Associa impianto a nodo.
Definisce inizio Associa nodo (di inizio) a tratta. Definisce fine Associa nodo (di fine) a tratta. Appartenenza Associa tratta a rete.
Servizio Associa rete a comune.
Immissione Associa fognatura a scaricatore di piena. Tabella 4.6: Associazioni dello schema fognario.
Tra impianti e pompe esiste un’associazione che chiamiamo presenza con cardinalità uno a molti. Infine anche le reti si collegano all’entità comuni con l’associazione comuni_serviti.
Nella Tabella 4.6 è possibile vedere l’elenco delle associazioni presenti nello schema concettuale.
Mettendo insieme tutte le informazioni sopraelencate possiamo redarre un corretto schema E-R (Fig. 4.10) che costituisce una buona base di partenza per la fase di progettazione logica.
4.2.3
Progettazione logica
Passiamo alla ristrutturazione dello schema E-R.
Poichè non ci sono ne ridondanze ne necessità di accorpare o dividere entità, gli unici due punti da analizzare sono i costrutti delle generalizzazioni presenti su impianti e su reti. Per entrambe le generalizzazioni presenti deci- diamo di mantenere entità padre e entità figlie senza effettuare alcun accor- pamento. Questa scelta oltre a mantenere semanticamente separata la realtà delle cose ci consente di poter stabilire un vincolo di integrità referenziale
riferito all’entità “Impianti”.
Lo stessa strategia risolutiva delle generalizzazioni è stata applicata al- l’entità reti. Gli attributi comuni delle entità collettore, fognatura e condotta marina sono stati accorpati sull’entità padre lasciando separate le entità figlie. Per quanto riguarda la scelta degli identificatori primari scegliamo quelli utilizzati nella documentazione AiT per facilitare la produzione del report informativo richiesto.
Una volta ottenuto lo schema E-R ristrutturato (Fig. 4.11) si opera la traduzione verso il modello relazionale. Traduciamo ogni entità individuata come una tabella a sè e valutiamo le cardinalità di ogni associazione per inserire dove necessario tabelle aggiuntive e vincoli di integrità referenziale. Per comodità, nello spiegare le logiche di traduzione, omettiamo le lunghe liste di attributi anagrafici che AiT richiede per caratterizzare ogni entità.
Valutiamo inizialmente l’associazione tra impianti e nodi. Eseguiamo per questa associazione gli stessi passaggi svolti per la traduzione dell’omonima associazione presente nella base di dati dell’acquedotto. Essendo un’ asso- ciazione uno a uno inseriamo nella tabella impianti un attributo che indica il nodo in cui l’impianto è localizzato. Costituiamo su questo attributo ag- giunto un vincolo di integrità nei confronti dell’identificatore della tabella nodi.
Impianti:
• ids_codice (PK) • numNodo(FK) • altri attributi
Nodi:
• idNodo (PK)
Vincoli di integrità referenziali:
• Impianti.numNodo references to Nodi.idNodo
Continuiamo ad analizzare le associazioni sulla tabella Impianti. Le pom- pe sono collegate a impianti con associazione uno a molti. Abbiamo tradot- to questa associazione aggiungendo alla tabella Pompe un attributo che ne indichi l’impianto di appartenenza.
Pompe:
• ids_codice (PK) • idImpianto (FK) • altri attributi
Vincoli di integrità referenziali:
• Pompe.idImpianto references to Impianti.ids_codice
La tabella Impianti deve essere collegata anche con tutte le tabelle che ne descrivono le sottocategorie. Ogni entità figlia dell’entità Impianti va tradotta inserendo un vincolo di integrità sulla chiave primaria che riferisce all’identificatore della tabella Impianti.
Depuratori
• altri attributi Scaricatori: • idScaricatore (PK)(FK) • altri attributi Sollevamenti: • idSollevamento (PK)(FK) • altri attributi
Vincoli di integrità referenziali:
• Depuratori.idDepuratore references Impianti.ids_codice • Scaricatori.idScaricatore references to Impianti.ids_codice • Sollevamenti.idSollevamento references to Impianti.ids_codice Per tradurre le due associazioni presenti tra i nodi e le tratte inseriamo nella tabella tratte due attributi, idNodoInizio e idNodoFine. Questi at- tributi servono per identificare l’inizio e la fine di una tratta, e riferiranno entrambi all’attributo idNodo della tabella Nodi.
Tratte:
• ids_codiceTratto (PK) • numNodI(FK)
• numNodF(FK) • altri attributi
Vincoli di integrità referenziali:
• Tratte.numNodI references to Nodi.idNodo • Tratte.numNodF references to Nodi.idNodo
Poichè tratte è in relazione uno a molti anche con l’entità reti si deve inserire anche un’altro attributo con il codice identificativo della rete di ap- partenenza. Ovviamente anche su quest’ultimo pende un vincolo di integrità referenziale nei confronti di ids_codice della tabella reti.
Tratte: • ids_codiceTratto (PK) • numNodI(FK) • numNodF(FK) • idRete(FK)) • altri attributi Reti: • ids_codice (PK) • altri attributi
Vincoli di integrità referenziali:
• Tratte.idRete references to Reti.ids_codice
L’entità reti come l’entità impianti ha una associazione molti a molti con l’entità comuni e due associazioni uno a uno con le proprie entità figlie, ovvero
Reti di raccolta e Colettori. Inseriamo di seguito la traduzione di tutte queste associazioni. RetiRaccolta • idFognatura (PK)(FK) • altri attributi Collettori: • idCollettore (PK)(FK) • altri attributi ComuniServiti: • idRete (PK)(FK) • idComune (PK)(FK) Comuni: • codiceIstat (PK) • altri attributi
Vincoli di integrità referenziali:
• RetiRaccolta.idFognatura references to Reti.ids_codice • Collettori.idCollettore references to Reti.ids_codice • ComuniServiti.idRete references to Reti.ids_codice
Abbiamo tradotto lo schema E-R prodotto dalla progettazione concet- tuale in uno schema di base di dati relazionale (Fig. 4.12).