• Non ci sono risultati.

Capitolo 4. Lo stato attuale

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Condividi "Capitolo 4. Lo stato attuale"

Copied!
61
0
0

Testo completo

(1)

Capitolo 4.

Lo stato attuale

Nel primo capitolo è stato descritto il sistema acquedottistico che serve l’area di Massarosa e indicate sommariamente le problematiche che lo interessano. In particolare, si è affermata l’incapacità del sistema di compensazione di far fronte al picco dei consumi che si verifica durante la stagione estiva quando la reperibilità della risorsa idrica viene a mancare anche per intervalli di tempo limitati. Non si sono però descritti quantitativamente i volumi che rappresentano il sistema di compensazione stesso.

In questo capitolo, si vuole dimostrare numericamente l’esistenza di tale problema, cosa che è resa possibile dall’analisi e dal calcolo dei fabbisogni idrici secondo quanto riportato al capitolo precedente.

Più precisamente, almeno per quanto riguarda la verifica dello stato attuale, si prende in esame la situazione che discende dall’affidare alla popolazione la dotazione idrica pro-capite indicata nel capitolo precedente. Si immagina cioè di garantire all’utenza civile un fabbisogno che è maggiore di quello reale stimato in 200 l/sec , e più consono alle indicazioni di letteratura e agli studi empirici di vari autori riassunti nelle tabelle 2-12 e 2-13.

4.1 I serbatoi di consumo urbani – linee teoriche.

Per soddisfare la richiesta idrica, le reti di distribuzione urbana devono essere dimensionate per la portata di punta oraria Qh max , mentre il sistema d’adduzione ovvero la condotta adduttrice (se si considera per semplicità uno schema semplice costituito da rete idrica con un serbatoio di testa alimentato da una condotta singola) può essere dimensionata anche per una portata inferiore, assegnando al serbatoio, a servizio della rete, una certa capacità di compenso, che sia in grado di sopperire, in determinati intervalli di tempo, alla maggiore richiesta della rete rispetto alla portata

(2)

Capitolo 4- Lo stato attuale

54 Quest’ ultima può così essere dimensionata per una portata QA =

ϕ

Q

, variabile tra quella media annua

Q e quella di punta oraria

Qhmax = αh

Q

, per cui il coefficiente

ϕ

risulta variabile tra 1 e αh.

All’aumentare della portata dell’adduttrice, e quindi del coefficiente

ϕ

, la capacità di compenso che deve avere il serbatoio diminuisce fino ad annullarsi per

α

ϕ

= h , non essendo in questo caso necessaria alcuna funzione di compenso del serbatoio stesso in quanto l’adduttrice fornisce direttamente la portata di massimo consumo.

Il volume Vc di compenso viene in genere espresso in termini di consumo

giornaliero medio annuo, attraverso la relazione:

(3.1)

Dove

ψ

è una funzione decrescente all’aumentare di ϕ. Tale funzione è stata costruita per punti, ossia calcolando il valore di ψ in corrispondenza di alcuni valori di

ϕ.

Il calcolo di Y(ϕ) è stato eseguito da ricercatori, come Conti, Arredi e Marchetti, sulla base delle variazioni di consumo annue, mensili e giornaliere da loro stessi ipotizzate e in riferimento a una popolazione che si mantiene costante durante tutti l’anno. Questo aspetto è molto importante, soprattutto nel caso in esame dove si ha una forte variazione del numero degli abitanti durante l’anno: di questo si è già discusso al paragrafo 2.7, concludendo che per utilizzare la formula (3.1) nello studio in oggetto, è necessario far riferimento alla portata media annua fittizia, calcolata alla fine del capitolo 2.

Ne discende così che, nel caso in cui la distribuzione della popolazione subisca anche forti variazioni nel corso dell’anno medio, il compenso che si calcola è relativo a pochi giorni a cavallo del periodo di massimo consumo. Tale assunzione è però certamente valida in sede di progetto dove bisogna far riferimento alla situazione più gravosa che il sistema deve sostenere.

Q Vc=Ψ(

ϕ

)⋅86400⋅

(3)

Capitolo 4- Lo stato attuale Per determinare tale portata fittizia si ricorda che si è fatto riferimento ai coefficienti di punta proposti da Marchetti, in quanto relativi alla categoria centri urbani di media importanza, alla quale si è ritenuto che l’area in esame appartenga.

In tab. 4.1 si riassumono i valori di ψ calcolati per centri abitati di importanza media (A), di importanza media-alta (B), di importanza molto grande (C).

Valori della funzione ψψψψ(f) f città tipo A città tipo B città tipo C 1,00 40,5 22,5 18 1,05 9,3 1,10 22,5 10,5 3,6 1,15 15 6 1,18 0,94 1,20 9 1,25 1,37 1,30 1,87 1,40 0,14 1,45 0,103 1,50 0,257 1,55 0,041 1,60 0,362 0,17 1,70 0 1,80 0,245 0,053 2,00 0,132 0 2,10 0,082 2,50 0 Tabella 4-1

Per quanto detto fino a questo punto si può scrivere

ϕ

=

Q QA

, dove QA è la

portata di adduzione e Q quella media annua richiesta dalla rete.

Conoscendo, dunque, la portata media annua in arrivo al serbatoio e quella massima di adduzione allo stesso serbatoio è noto il valore di ϕ.

Graficamente si può costruire la curva ψ(ϕ) relativa a città di tipo A per punti, e entrando nel grafico con il valore di ϕ si determina il corrispondente valore ψ(ϕ).

Infine facendo riferimento alla (3.1) si determina il volume di compenso che il serbatoio deve avere.

(4)

Capitolo 4- Lo stato attuale 56

Y

Y

Y

Y

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 1,00 1,50 2,00 2,50 f f f f

Figura 4-1 Andamento della funzione ψ (ϕ) per centri urbani di tipo A

4.2 Descrizione e verifica del volume di compenso attuale

Si è parlato nel primo capitolo del numero dei vari serbatoi e delle vasche di carico dislocate nel territorio, nel caso in esame per alcuni serbatoi di carico; il servizio di adduzione è svolto direttamente dalla rete di distribuzione quindi alla portata media annua Q che tale rete deve soddisfare bisogna aggiungere la quantità

ϕ

Qx che le deriva dal compito di adduttrice, dove Qx rappresenta la portata media in uscita dalla cabina di carico stessa che il più delle volte è una portata da addurre ad un altro serbatoio.

Cabine del tipo sopra riportato sono quelle di Massaciuccoli, di Bozzano e dell’Acqua Chiara a Massarosa.

Nel caso invece in cui si hanno una condotta adduttrice e un centro abitato suddiviso per motivi altimetrici in più zone di servizio i serbatoi potranno essere alimentati da derivazioni della stessa adduttrice. Resta facile dimostrare che la somma delle capacità di compenso dei vari serbatoi, anche in questo caso, deve

(5)

Capitolo 4- Lo stato attuale essere uguale alla capacità occorrente in presenza di un’unica rete con un solo serbatoio. Infatti, detta Q la portata che giunge dall’adduttrice in un istante generico e Qr la portata globalmente richiesta dalle reti nello stesso istante, se risulta Q > Qr i serbatoi invasano nel complesso la portata Q – Qr, mentre se risulta Q < Qr i serbatoi svasano la portata Qr – Q proprio come accade nel caso di un solo serbatoio che serve un’unica rete con portata pari a Qr.

4.2.1 Le risorse massime reperibili nel giorno di massimo consumo

Si può procedere considerando il sistema di Massarosa come un solo sistema globale in cui le portate da addurre sono quelle rese disponibili dalle fonti di produzione e le portate in uscita quelle massime orarie stimate dal calcolo dei fabbisogni del capitolo 2.

Bisogna però tenere presente, come rilevato nella descrizione delle centrali di produzione al capitolo 1, che la parte delle risorse fornite dai pozzi di Massarosa e Massaciuccoli è sfruttata direttamente dall’utenza. Questo significa semplicemente che la quotaparte della domanda uguale alla portata dei pozzi sopra citati è direttamente servita e non va tenuta in considerazione nel calcolo del volume di compenso.

Facciamo quindi riferimento alla situazione di massimo consumo: in sintesi dell’elenco delle risorse idriche attuali svolte al primo capitolo abbiamo:

Fonti di approvvigionamento

Potenzialità l/sec

Pozzi Case Rosse 3 Pozzi Stiava 42 Pozzi Quiesa 15 Pozzo Massarosa 10

Sorgente Villa Spinola 60

Tabella 4-2: Risorse massime reperibili in termini di portata

Di queste solo i pozzi di Stiava, di Quiesa e le acque di Villa Spinola possono essere addotti ai serbatoi, mentre le altre vanno ad essere sottratte alla domanda massima come già spiegato. Pertanto la portata QA di adduzione ai serbatoi, allo

(6)

Capitolo 4- Lo stato attuale

58 4.2.2 Le portate massime in uscita.

Le indicazioni riportate nel secondo capitolo possono essere utilizzate anche per studiare lo scenario attuale, attribuendo alla rete la massima portata oraria e ipotizzando i consumi derivanti dall’assumere una dotazione idrica pro capite di 220 l/sec. Fotografando la situazione all’ultimo anno abbiamo così i risultati riportati in tabella 3-3. Mese Totale Presenze medie giornaliere D.I.P mensile/ D.I.P media annua Volume mensile di fabbisogno (mc) Portata media mensile (litri/sec) Gennaio 22871 0,7 115271,95 44,47 Febbraio 22909 0,7 115463,47 44,55 Marzo 22921 0,8 132027,37 50,94 Aprile 24163 0,9 156573,77 60,41 Maggio 24179 1,1 191498,13 73,88 Giugno 26031 1,25 234282,87 90,39 Luglio 27303 1,3 255559,45 98,60 Agosto 27348 1,3 255974,71 98,76 Settembre 23722 1,25 213501,56 82,37 Ottobre 23054 1,15 190890,59 73,65 Novembre 23074 0,85 141215,44 54,48 Dicembre 23133 0,7 116592,43 44,98 Tabella 4-3

Procedendo come indicato precedentemente si risale alle massime portate giornaliere e orarie e alla portata media annua fittizia

massima portata media mensile 98,76 l/sec massima portata media giornaliera 121,47 l /s massima portata oraria 189,49 l /s

Tabella 4-4

s I

Qmax =189.5−13=176.5⋅ / portata massima oraria richiesta

s I

Q*=176.5/2.5=70.6⋅ / portata media annua fittizia

s I

(7)

Capitolo 4- Lo stato attuale

Portate mensili attuali

0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 mesi l / s e c Figura 4-2

4.2.3 Verifica del volume di compenso attuale

Facendo riferimento ai dati fin qui calcolati si vuole determinare il volume di compenso VC complessivo necessario del sistema acquedottistico di Massarosa.

- QA =117I/s portata di adduzione ai serbatoi

- Q*=70.6⋅I/s portata media annua richiesta dalla rete Si ha pertanto: = * =117/70.6=1,67

Q QA

ϕ

Facendo riferimento alla curva di fig. 3.1, ossia all’andamento della funzione

ψ

(ϕ) per centri urbani di media importanza, si ottiene:

ψ (

ϕ = 1,67) = 0,35

Si conclude, pertanto, che la capacità di compenso richiesta, in base alla (3.1) è

≅ = × × = × × = Q litri VC

ψ

(

ϕ

) 86400 0,35 86400 70.6 2134944 2.135 mc

(8)

Capitolo 4- Lo stato attuale

60 Tale capacità è relativa alla portata max di adduzione che oggi è possibile addurre al serbatoio e alla portata media annua richiesta dall’area servita, valutata al capitolo 2. Chiaramente se variano queste grandezze, varia anche il volume di compenso del serbatoio necessario a garantire un adeguato servizio.

Si vuole tuttavia ancora far notare che il volume sopra calcolato è stato definito come “necessario allo stato attuale”: questo è vero in gran parte, in quanto nel valutarlo è stato fatto riferimento alla portata media annua stimata in base al fabbisogno idrico della popolazione prevista al 2045.

Questo valore del volume di compenso del serbatoio va confrontato ovviamente con quello esistente.

Serbatoi Capacità utile (mc) S.Marcaccio 670 S. Merlaia 290 S. I Venti 360 S. Villa Spinola-Quiesa 187 S. S.Lucia Termine 149 S. Massaciuccoli 29 Cabina sollev. Massaciuccoli 22 S. Miglianello 64 S. Cappelli-Bargecchia 71 Cabina sollev. Asilo-Bozzano 22 Cab. Sollev. Piano di Mommio 84 S. Acqua Chiara 150

S. Stiava Alta 65 S. Chiatri Bozzano 15 C.sollev.Tre Fontane Stiava 49 S. mobile Fontana 30

TOTALE 2257

Tabella 4-5

E’ evidente quindi che allo stato attuale nel complesso il volume disponibile è anche sufficiente alla compensazione delle portate in uscita risultando maggiore del necessario di

mc

V = − = ⋅

(9)

Capitolo 4- Lo stato attuale 4.2.3.a Nota

Il volume necessario a svolgere la funzione di compenso è stato calcolato in base alla richiesta idrica stimata nel capitolo 2 ed assumendo come portata di adduzione la risorsa massima possibile allo stato attuale.

Risulta chiaro che il problema principale del sistema di compensazione non è il volume disponibile ma la distribuzione di questo volume sul territorio.

Così per esempio la rete di centri abitati piuttosto numerosi possiede un serbatoio con un volume ridotto (vedi Villa Spinola) e centri meno importanti possono contare su capacità sufficienti anche per eventuali disservizi di qualche ora.

Ragionando in maniera inversa, invece di determinare la capacità di compenso necessaria a svolgere l’integrazione delle portate, si può procedere calcolando la portata media annua tale da rendere insufficiente il volume attuale a svolgere la funzione di compenso.

Così facendo è possibile prevedere per quanto tempo il sistema attuale di compenso sarà sufficiente, basterà cioè associare alla domanda critica il numero di utenze che la determina sulla base dei metodi di previsione visti al secondo capitolo. 4.2.4 Periodo di sufficienza del sistema di compenso attuale

Per quanto detto nella nota sopra assumiamo:

3 2257 m

Vc = ⋅ Volume di compenso attuale La portata critica risulta

86400 ) ( ⋅ Ψ =

ϕ

c V Q (4.2) Essendo però Q QA =

ϕ

la (3.2) risulta in forma implicita.

Per risolvere il problema si può procedere in due modi: si assegna un valore Q di tentativo ovviamente congruente con l’incremento della popolazione nell’intervallo di tempo considerato e si trova Ψ(

ϕ

)secondo:

(10)

Capitolo 4- Lo stato attuale 62 86400 ) ( ⋅ = Ψ Q Vc

ϕ

(4.3)

Poi, entrando nel grafico di fig. 3-1 dall’asse delle ordinate, si troverà

ϕ

e, rimanendo la portata adducibile di 117 l/sec, ancora Q che sarà in genere diversa dal primo valore di tentativo. Poi si procede iterativamente.

Una seconda via è quella di calcolare direttamente l’incremento della domanda per ogni intervallo di tempo e ripetere il procedimento del paragrafo precedente fino a che la differenza fra volume attuale e volume necessario diventi negativa. Si sceglie questa seconda via.

In tabella 3-6 sono riportati direttamente i risultati del calcolo per brevità di esposizione. In essa per ogni intervallo di anni di previsione sono riportati: la popolazione residente stimata con legge di crescita lineare a cui andrà aggiunta la popolazione non residente nelle ipotesi e nelle modalità vista al capitolo 2; la portata media annua fittizia ottenuta dividendo la massima portata oraria per il coefficiente 2.5, il valore di

ϕ

, il valore di Ψ(

ϕ

)ottenuto per via grafica e infine il valore cercato del volume di compenso necessario.

tempo di previsione (anni) 10 20 30 40 50

Popolazione prevista (ab) 22.582 23.923 25.264 26.604 27.945

Q (l/s) 71,00 74,41 77,82 81.69 84,63 f ff f 1,65 1,57 1,50 1,46 1,38 Y(f) Y(f) Y(f) Y(f) 0,35 0,42 0,51 0,60 0,80 Vc (mc) 2147 2700 3429 4148 5849 Tabella 4-6

Da questi risultati, visualizzati anche graficamente si vede che il volume

3 2257 m

Vc = ⋅

(11)

Capitolo 4- Lo stato attuale

volume di compenso necessario

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 10 20 30 40 50 60 anni di previsione m c Figura 4-3

Dall’esame della figura 3-3, com’era logico attendersi, si evidenzia un andamento legato alla curva di Ψ(

ϕ

); si può tuttavia osservare l’aumento deciso del volume di compenso fra i 40 e i 50 anni di previsione, che sarebbe rimarcato ulteriormente dalla misura sui 60 anni. Ciò sta a significare che sulla curva

) (

ϕ

Ψ stiamo raggiungendo la zona in cui questa tende a disporsi verticalmente. A questo punto alcune considerazioni sono doverose.

Forse sarebbe più opportuno non riferirsi a intervalli di tempo decennali ma al numero della popolazione residente o totale: infatti solo nell’ ultimo anno la popolazione è aumentata di circa 600 unità e solo a Luglio 2006, data dell’ultima estrazione ufficiale del Comune dagli albi dell’anagrafe risultava di 22006 unità, cioè circa 500 in meno di quella prevista dalla legge di crescita lineare per 10 anni.

Ciò può voler significare che esiste un fenomeno demografico non messo in luce dalla legge di crescita adottata che consiste in un’accelerazione del tasso di crescita recente (ad esempio legata a dinamiche di tipo immigratorio) o anche semplicemente che possa essere un evento che si esaurisca in un arco di tempo

(12)

Capitolo 4- Lo stato attuale

64 dallo scopo della tesi. Qui ci si limita ad osservare il trend di crescita basato sulle osservazioni Istat dei censimenti decennali.

4.3 Verifica delle reti di distribuzione

Il buon funzionamento di un complesso acquedottistico non può prescindere dall’efficienza della rete di distribuzione. Si studierà la distribuzione riferita allo stato attuale dove la domanda è stata calcolata in base alla dotazione idrica pro capite aggiornata di 220 l/d x ab.

Tuttavia non è propriamente esatto parlare di stato “reale”

Con riferimento al modello idraulico della rete costruito per la verifica automatica della stessa si ricorda che non sono stati immesse valvole di tipo speciale ad esempio Clayton o comunque riduttrici di pressione, per avere un’idea di come si disponga naturalmente il piano piezometrico

4.3.1 Condizioni di funzionamento ottimali delle reti di distribuzioni

“Una rete di distribuzione deve rispettare condizioni di servizio relative alle situazioni di massimo e minimo consumo, di erogazioni straordinarie per alimentare gli idranti da incendio e, infine, di interruzione di un suo qualunque tronco per un qualsiasi motivo. Tali condizioni possono così essere sinteticamente riassunte.

1) Nell’ora di massimo consumo e di contemporaneo livello minimo nel serbatoio, la quota piezometrica deve risultare, in qualsiasi punto della rete, più elevata, di non meno di 10 m, delle quote di piano di gronda degli edifici della zona, in modo che le portate richieste, tenendo conto delle perdite di carico abbastanza elevate che si hanno nelle reti di distribuzione interna degli edifici stessi possano giungere nei piani più alti con una pressione ancora sufficiente a garantire una buona erogazione degli apparecchi sanitari. Gli edifici da prendere in considerazione sono quelli medio-alti di ciascuna zona, mentre si possono tralasciare quelli con un’altezza nettamente maggiore rispetto a tutti gli altri, i quali dovranno essere dotati di un impianto di autoclave per assicurare il normale servizio nei piani più alti.

2) Nella situazione di consumo minimo e di contemporaneo livello massimo nel serbatoio, le quote piezometriche non devono superare i 70 m sul piano stradale in nessun punto della rete, per i motivi esposti nel paragrafo 11.3. Si fa presente che il valore di 70 m è da intendersi, possibilmente, come un limite da

(13)

Capitolo 4- Lo stato attuale raggiungere solo in presenza di centri abitati con forti dislivelli, al fine di poter ridurre il numero delle zone da servire con reti indipendenti. Negli altri casi è invece opportuno attenersi a valori minori, che consentano però di rispettare la condizione del successivo punto.

3) La massima oscillazione di carico durante l’esercizio non deve superare i 15 m in alcun punto della rete; a volte però per esigenze economiche, si ammettono oscillazioni di 20 m e, eccezionalmente, anche maggiori. Infatti, all’aumentare di tale oscillazione diminuiscono i diametri dei vari tratti. La limitazione delle oscillazioni di carico nella rete discende dall’esigenza di ridurre le sollecitazioni nei giunti che si hanno per effetto dei piccoli ma continui fenomeni di colpo d’ariete dovuti alle variazioni della richiesta idrica e dall’esigenza di limitare le variazioni delle portate relative alle eventuali erogazioni continue presenti (eventuali luci tassate, fontanine pubbliche, alimentazione di pozzetti di cacciata ecc.).

4) Le tubazioni distributrici terziarie con servizio antincendio devono essere in grado di erogare le portate concentrate per il funzionamento degli idranti in presenza di una portata distribuita alle utenze pari alle metà di quella dell’ora di massimo consumo annuo. In tale situazione la quota piezometrica sul piano stradale deve essere ovunque di almeno 15 m, per avere un buon funzionamento degli idranti e per servire i piani inferiori degli edifici.

5) In caso di interruzione di un qualsiasi tronco di tubazione, che viene isolato mediante chiusura delle saracinesche di intercettazione che lo delimitano, deve essere garantito in ogni punto della rete un servizio con portata pari alla metà di quelle dell’ora di massimo consumo e con quote piezometriche in qualsiasi punto della rete non inferiori a 15 m sul piano stradale.”3

(14)

Capitolo 4- Lo stato attuale

66 4.3.2 Risultati della verifica

-Qgmax =121⋅l/sec massima portata media giornaliera -Coefficienti orari delle portate come al cap.2 INPUT -Scabrezze definite al capitolo 3

-Distribuzione della domanda al capitolo 3

OUTPUT: Quote piezometriche nei nodi della distribuzione

Per il calcolo delle perdite di carico nei vari tratti delle tubazione e delle quote piezometriche nei nodi della rete nelle varie condizioni d’esercizio si è utilizzato il programma applicativo “Epanet 2” sulle cui funzionalità e potenzialità si ritornerà in seguito e più specificatamente in appendice A.

Si riportano in figura 4.7 le quote piezometriche sui nodi della distribuzione: si nota che ad oggi le pressioni, anche se leggermente levate, soprattutto ai minimi consumi, possono essere ritenute sufficienti su Massarosa, Bozzano e Quiesa.

(15)

Capitolo 4- Lo stato attuale Villa Spinola Massarosa Bozzano Stiava Piano di Mommio Piano di conca

Piano del Quercione

Quiesa Massaciuccoli Baegecchia Corsanico Pressure 0.00 15.00 50.00 75.00 m Day 1, 11.10 AM

(16)

Capitolo 5.

Potenziamento dell’acquedotto

Dovendo intervenire sull’acquedotto si prende in riferimento e si studia la situazione ad un intervallo di tempo consono, 40 anni, che si ritiene opportuno come periodo di vita di nuovi manufatti, ritenendolo idoneo anche come tempo di ammortamento del costo delle opere stesse e per non incorrere, in genere, a dimensionamenti eccessivamente spinti delle opere di progetto.

Riassumendo sommariamente quanto fin qui esposto, per l’area in esame le carenze principali di disservizio che si sono verificate erano dovute essenzialmente a carenze del sistema di captazione e/o compenso, essendo il primo strettamente legato alla risorsa messa a disposizione dalla sorgente a trabocco naturale di Villa Spinola (risorsa non sempre garantita quindi nei grandi caldi estivi) e il secondo, di conseguenza, incapace di far fronte ai picchi di domanda.

In particolare considerando gli eventi di siccità della sorgente, o meglio i periodi in cui il contributo in termini di risorsa idrica si riduce di circa il 40% su quello normalmente fornito, come eventi eccezionali, in virtù della latitudine dell’area e del fatto che comunque, sentito gli operatori della società di gestione, tali eventi hanno un periodo di ritorno ventennale, si è visto che il sistema di compenso possiede oggi un tempo di sufficienza di circa dieci anni, ma che la distribuzione dei volumi sull’area non consente possibilità di compenso necessaria nemmeno in caso di necessità di alcune ore sui centri urbani più importanti del territorio.

Nel seguito sono quindi fornite, alcune possibili alternative di intervento finalizzate al potenziamento dell’acquedotto di Massarosa onde far fronte alle problematiche elencate.

La scelta, che sarà la guida per l’elaborazione del piano di intervento, sarà studiata nelle sue implicazioni progettuali.

(17)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

5.1 Individuazione delle possibili alternative progettuali

Ogni alternativa di intervento è caratterizzata da aspetti esecutivi, tecnici ed economici diversi. Quelle individuate per l’area in esame sono:

a) Aumentare la potenzialità di captazione della sorgente lasciando inalterato il volume di compenso attuale in modo da avere portate massime reperibili sufficienti alla domanda

b) Adeguare il volume di compenso alle necessità future, lasciando quindi inalterate le potenzialità delle opere di captazione.

c) Ricerca di nuovi fonti idriche alternative e realizzazione di nuovi invasi di compenso.

Nel dettaglio si vedano gli interventi proposti.

Per quel che riguarda il punto a) c’è da notare che l’attuale opera di captazione, anche in passato non ha mai consentito di prelevare le portate ipotizzate e richieste in concessione alla Regione Toscana. Pensare ad un suo potenziamento è solo una conseguenza logica per sfruttare maggiormente l’acquifero che la alimenta.

Di esso sappiamo dagli studi idrogeologici svolti che il bacino idrogeologico di interesse è di grande estensione, tuttavia nel territorio di Massarosa è difficile trovare un’ubicazione consona – a causa della morfologia -per il punto di captazione.

In linea del tutto teorica si dovrebbe procedere ad un’ opera di captazione profonda proprio per ridurre da un lato la vulnerabilità locale della riserva e dall’altro lato attivare i prelievi in funzione dei reali fabbisogni.

I risvolti positivi consisterebbero nel fatto che sarebbe possibile monitorare molto più efficacemente le portate prelevate e avere un quadro più verosimile del rendimento idraulico dell’acquedotto; tuttavia si fa notare che ad un aumento del prelievo delle acque in prossimità della sorgente di Villa Spinola, per quanto detto in 1.2.2.a, sarebbe necessario un relativo aumento della captazione dei pozzi di Quiesa per abbattere la concentrazione di solfati naturalmente presenti.

(18)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

70 In definitiva, in mancanza di una relazione tecnica idrogeologica completa dei possibili punti di emungimento, che darebbero l’idea dell’importanza delle nuove opere di adduzione, questa possibilità progettuale rimane più teorica che pratica.

Il che vale ovviamente anche per la soluzione prospettata al punto c). Questa idea stava alla base della ricerca di nuove fonti di alimentazione avviata dall’allora ente gestore, ricerca che, si ricorda, aveva portato all’individuazione e alla captazione mediante pozzi delle falde idriche di Quiesa, località cave, e Massaciuccoli, località Case rosse.

Alla luce di tutto questo la soluzione per procedere al potenziamento dell’acquedotto rimane quella del punto b) che era d’altra parte anche la più immediata.

5.2 Studio delle implicazioni della strategia d’intervento

L’ingrandimento del volume di compenso lascia al progettista un certo arbitrio di intervento nel senso che sarebbe possibile modificare alcuni volumi piuttosto che altri, concentrare tutto il volume necessario su un unico serbatoio o distribuirlo su tutti o sui quei serbatoi che si ritengono insufficienti.

I limiti tecnici da tener presente dipendono quindi dal grado di servizio offerto dai vari serbatoi dislocati sul comune e da quello che saranno in grado di offrire fra 40 anni.

Ovviamente bisogna tener presente anche i risvolti economici, nel senso che sarebbe insensato ingrandire un serbatoio di poche decine di metri cubi quando si garantirebbe lo stesso servizio idrico semplicemente aumentando la portata di adduzione allo stesso.

Infine occorre fare un’altra considerazione: nell’assegnazione della domanda idrica ai nodi (vedi capitolo 3) si è implicitamente ipotizzato che la distribuzione percentuale della domanda attribuita alle varie reti rimanga invariata, ammettendo quindi un incremento della popolazione, e quindi della domanda, uniforme su tutta l’area in esame. Questa è un ipotesi accettabile per uno studio di massima.

I dati a disposizione sull’incremento delle singole frazioni non sono completi, però mettono in evidenza una crescita più marcata della popolazione residente nei centri collocati in pianura e situazioni di stazionarietà o decrescita nei piccoli

(19)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto agglomerati collinari. Questo ci consente di limitare, a priori, le ipotesi di modifica e intervento solo ai serbatoi a servizio dei centri urbani di pianura.

Per restringere ulteriormente il campo consideriamo, seppur sommariamente, le implicazioni che riguarderebbero la collocazione del volume necessario nelle varie zone, caso per caso.

Piano di Mommio: Ingrandire la vasca di carico che crea la sconnessione idraulica dalla pedemontana non abbassa i costi d’esercizio della distribuzione locale che si basa sull’uso di un autoclave che lavora con una pressione in uscita costante di 6 bar, né risolve appieno i problemi legati a Massarosa, però con le dovute impostazioni della valvola a galleggiante allo scarico della pedemontana, consentono di prelevare meno volume di acqua dal serbatoio di Villa Spinola nelle ore di maggiore consumo. L’ipotesi di ingrandire entrambi i serbatoi è da tenere in considerazione ,però la collocazione della cabina di carico a Piano di Mommio per la posizione centrale che ha nella cittadina non consente interventi che siano di un certo impatto

L’eventualità di costruire un nuovo serbatoio in quota è resa impraticabile dall’impossibilità di trovare sulla carta topografica ad isoipse una collocazione accettabile che non sia nelle vicinanze di abitazioni private o di proprietà dell’ente gestore.

Stiava- Marcaccio: La simulazione in Epanet ha evidenziato, quando l’impianto di accelerazione delle Tre Fontane viene disattivato, l’incapacità di offrire un adeguato servizio della rete di distribuzione nelle zone più lontane e a quota più alta della distribuzione a Stiava e Piano di Conca, e pressioni insufficienti nella zona della Ficaia di Piano del Quercione. Ingrandire il serbatoio esistente è una soluzione che presenta una maggiore flessibilità nella gestione di stati di emergenza; la distribuzione, quando verrebbe aperta per necessità la saracinesca che collega alla rete di Massarosa, risulterebbe però scadente con molti punti in cui il piano piezometrico assumerebbe altezze inferiori ai 10 m sul piano stradale.

Massaciuccoli: In questo caso, si tratterebbe di trovare una zona a quota adeguata e studiare un sistema di adduzione abbastanza complesso visto che la portata del pozzo locale rimane abbastanza modesta e garantire oltre al compenso un volume di riserva maggiore per tener conto della probabilità congiunta del rischio di rottura dell’adduttrice e l’individuazione della stessa resa difficoltosa dalla

(20)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

72 In definitiva possiamo affermare che la scelta di concentrare il volume di compenso necessario sulla zona di Quiesa, per sfruttare l’adduzione delle acque di Villa Spinola è una soluzione sufficientemente motivata.

5.3 Le soluzioni di progetto

Scelta la strategia d’intervento, rimangono due i possibili scenari che si prospettano:

1) Ingrandire il locale serbatoio-vasca di raccolta della sorgente

2) Trovare sulla carta un sito idoneo e realizzare ex novo un funzionale serbatoio.

5.3.1 Il sistema di adduzione-compenso

Con riferimento allo schema di calcolo dell’acquedotto si procede ad uno studio teorico più dettagliato dell’intero sistema di compensazione del comune.

Si fa l’ipotesi di calcolo che i volumi utili che non verranno modificati esplichino la loro funzione di compenso giornaliero, il che significa ragionare in maniera inversa sulla formula (3.1) in cui ora risulta noto il volume di compenso, e trovare la conseguente portata di adduzione che rende sufficiente tali volumi.

Molto spesso la portata di adduzione è garantita da sollevamenti meccanici e un aumento previsto di tale portata implica un carico di lavoro maggiore delle pompe o con un funzionamento continuo o come maggiore frequenza del ciclo di lavoro (attacco-stacco).

Studiando caso per caso i diversi sottosistemi idrici (adduzione, compensazione e distribuzione) dello schema funzionale dell’acquedotto può essere fatta una comparazione fra la portata

ϕ

Q che di volta in volta si troverà e la portata di punta della rete. Si considerano insufficienti i volumi che renderebbero la portata di adduzione “troppo vicina” alla portata in uscita.

(21)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Le risorse medie annue e quelle massime reperibili nel periodo estivo, mantenendo la situazione attuale, sono riportate in tabella 5-1.

Fonti di approvvigionamento Portate medie annue (l/s) Portate massime l/sec

Pozzi Case Rosse 3 3

Pozzi Stiava 23 42

Sfioro sorg. Viareggio 13 -

Pozzi Quiesa 7 15

Pozzo Massarosa 5 10

Sorgente Villa Spinola 60 60

Tabella 5-1: Risorse disponibili

Dati:

sec / 131

max l

Qg = ⋅ massima portata media giornaliera

sec / 204

max l

Qh = ⋅ massima portata oraria

sec / 6 . 81 5 . 2 / max * l Q

Q = h = ⋅ portata media annua fittizia

Descrizione rete Percentuale

domanda servita Bargecchia 4,6 Bozzano 10,3 Bozzano Colle 1,7 i Venti(Corsanico e Mommio) 5,47 Marcaccio per PQ e PC 7,33 Massaciuccoli alto 0,83 Massaciuccoli basso 1,74 Massarosa 18,21

Merlaia per Panicale 0,4

Merlaia per PE 2

Miglianello Massarosa alta 2,96 Montigiano + Gualdo 1,52 Piano di Mommio 11,8

Quiesa 9,8

Stiava bassa + Piano Conca 19.4

Stiava alta 1,92

(22)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto 74 P P A 2 A1 Pozzi C R MR QU PM cor vQv Qm

Situazione di massimo consumo

2.5 Qv 2.5 Qqm 2.5 Qp 2.5 Qpm 75 l/s Villa Spinola + pozzi Quiesa 10 l/s 6 l/s Qpm+ vQv) Serbatoio Marcaccio Serbatoio Acqua Chiara Serbatoio iVenti Pedemontana Bz

Figura 5-1: Schema di calcolo per lo studio della massima portata uscente da Villa Spinola

a. Sistema adduzione/compenso dei Venti.

max

0547 .

0 h

vh Q

Q = ⋅ Qvh =11.16⋅l/sec portata di punta oraria

5 . 2 / vh v Q

Q = Qv =4.46⋅l/sec fabbisogno annuo

3 360 m

Vc = ⋅ Volume di compenso dei Venti

Dall’equazione (3.1) 86400 ) ( v c Q V = Ψ ϕ Si ricava : Ψ(

ϕ

)=0.93⇒

ϕ

≅1.4

- il valore di

ϕ

è ottenuto dal grafico riportato di fig. 3.1.- Essendo in genere *

Q QA

=

(23)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Si ricava: QAvvQv =6.24⋅l/sec

b. Sistema adduzione/compenso Piano di Mommio.

max 118 .

0 h

pmh Q

Q = ⋅ Qpmh =24.07⋅l/sec portata di punta oraria 5 . 2 / pmh pm Q

Q = Qpm =9.63⋅l/sec fabbisogno annuo

Av pmh

U Q Q

Q = + QU =30.31⋅l/sec portata uscente all’ora di punta

3 84 m

Vc = ⋅ Volume di Piano Mommio

86400 5 . 2 ) ( U c Q V ⋅ = Ψ ϕ ⇓ 1 . 2 08 . 0 ) ( = ⇒ ≅ Ψ

ϕ

ϕ

⇓ sec / 46 . 25 5 . 2 l Q Q U Apm =

ϕ

⋅ ≅ ⋅

Nota: il valore di

ϕ

prossimo a 2.5, evidenzia che la pedemontana garantisce le portate di punta di Piano di Mommio e il volume della Cabina di carico svolge essenzialmente il compito di creare una sconnessione idraulica sia per il sollevamento verso i Venti sia per l’autoclave di capacità 2 mc (quindi trascurabile nel computo del volume di compenso totale) a servizio di Piano di Mommio.

c. Sistema adduzione/compenso del Marcaccio. Sottosistema di Merlaia max 024 . 0 h merh Q

Q = ⋅ Qmerh =4.9⋅l/sec portata di punta oraria

5 . 2 / merh mer Q

Q = Qmer =1.96⋅l/sec fabbisogno annuo

3 290 m

Vc = ⋅ Volume di compenso della Merlaia

86400 ) ( ⋅ = Ψ mer c Q V

ϕ

⇓ 31 . 1 71 . 1 ) ( = ⇒ ≅ Ψ

ϕ

ϕ

(24)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto 76 Soll. Guado P m

(

mer

Q

mer

+

Q

pq

)

mer

Q

mer

2.5 Q

mer

2.5Q

pq

Serb.Marcaccio

Serb.Merlaia

Soll. Guado P m

(

mer

Q

mer

+

Q

pq

)

mer

Q

mer

2.5 Q

mer

2.5Q

pq

Serb.Marcaccio

Serb.Merlaia

Figura 5-2: Schema del sottosistema idrico del Marcaccio

Distribuzione Piano del Quercione

max 073 .

0 h

pqh Q

Q = ⋅ Qpqh =14.95⋅l/sec portata di punta oraria

5 . 2 / pqh pq Q

Q = Qpq =5.98⋅l/sec fabbisogno annuo

Amer pqh

U Q Q

Q = + QU =14.95+2.57=17.52⋅l/sec portata uscente max.

3 670 m

Vc = ⋅ Volume del Marcaccio

86400 ) ( 5 . 2 ) ( ⋅ + ⋅ = Ψ pq Amer c Q Q V

ϕ

⇓ 28 . 1 25 . 2 ) ( = ⇒ ≅ Ψ

ϕ

ϕ

⇓ sec / 97 . 8 5 . 2 l Q Q U Am =

ϕ

⋅ ≅ ⋅

(25)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Il serbatoio di Marcaccio in realtà, nelle ore di massimo consumo serve una parte della domanda del centro di Stiava insieme con l’impianto di accelerazione delle Tre Fontane, situato nella parte opposta. Tuttavia si considera che i volumi immagazzinati dal serbatoio per svolgere questa funzione siano invasati durante le ore di minimo consumo grazie al carico piezometrico dato dal centro di sollevamento delle tre Fontane.

d. Sistema adduzione/compenso Acqua Chiara.

P mtg gu Ma 2.5 Q

gu

2.5Q

ma

sl Q

gu

+Q

mtg

) mQ

ma

acQac

Acqua Chiara

2.5 Q

mtg

Serb.S.Lucia Serb.Miglianello

Figura 5-3: Schema del sottosistema dell’Acqua Chiara

Sottosistema adduzione/compenso di S. Lucia

max

0152 .

0 h

SLh Q

Q = ⋅ QSLh =3.1⋅l/sec portata di punta Montigiano + Gualdo 5 . 2 / SLh SL Q

Q = QSL =1.24⋅l/sec fabbisogno annuo Mtg + Gu

3 149 m Vc = ⋅ Volume di S.Lucia ) ( = Vc Ψ

ϕ

(26)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto 78 35 . 1 39 . 1 ) ( = ⇒ ≅ Ψ

ϕ

ϕ

⇓ sec / 67 . 1 l Q QAsl =

ϕ

SL = ⋅

Sottosistema adduzione/compenso di Miglianello

max 0296 .

0 h

migh Q

Q = ⋅ Qmigh =6.04⋅l/sec portata di punta Massarosa alta

5 . 2 / migh ma Q

Q = Qma =2.41⋅l/sec portata annua fittizia

3 91 m Vc = ⋅ Volume di Miglianello ⇒ = Ψ 86400 ) ( ma c Q V

ϕ

Ψ(

ϕ

)=0.44⇒

ϕ

≅1.55 sec / 74 . 3 l Q

QAma =

ϕ

ma = ⋅ portata di adduzione a Miglianello

Calcolo adduzione Acqua Chiara

3 150 m Vc = ⋅ Asl Ama u Q Q

Q = + Qu =5.41⋅l/sec portata uscente all’ora di punta ⇒ ⋅ = Ψ 86400 5 . 2 ) ( ma c Q V

ϕ

Ψ(

ϕ

)=0.8⇒

ϕ

≅1.42 sec / 07 . 3 5 . 2 l Q

Qac =

ϕ

u = ⋅ portata di adduzione all’Acqua Chiara

Nota 1:Le portate così calcolate dovranno essere verificate nelle condizioni di progetto, occorre cioè verificare che la rete riesca a garantirle.

Nota 2: nel metodo di Arredi e Conti il coefficiente f varia fra 1 e 2.5 e rappresenta il rapporto fra la portata di punta oraria e quella media annua. In questo caso la portata uscente dal serbatoio deve “essere vista” come una portata di punta oraria e divisa quindi per 2.5 per ricondursi in termini di portata annua equivalente. Altrimenti si troverebbe la soluzione assurda di avere una portata di adduzione maggiore di quella in uscita.

e. Il sistema di Massarosa e Bozzano

Questo sistema è alimentato in testa direttamente dalla pedemontana con una derivazione all’altezza di via delle Sirti dove un impianto di accelerazione e rilancio fornisce il carico necessario alla distribuzione.

(27)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Una parte del centro abitato di Bozzano è servito dalla rete di distribuzione di Quiesa, per semplicità si dà però tutta la domanda di Bozzano alla derivazione di via delle Sirti. E’ da osservare che l’ipotesi sopra non incide sul risultato finale, che è quello di verificare le portate massime uscenti da Villa Spinola nel periodo di punta, in quanto si tratta di volumi che sarebbero svasati dal serbatoio anche attraverso la distribuzione di Quiesa. max 1821 . 0 h MRh Q

Q = ⋅ QMRh =37.15⋅l/sec portata di punta Massarosa

A Massarosa il pozzo situato al campo sportivo immette direttamente in rete, nel periodo di massimo consumo, una portata massima di 10 l/sec che va ad abbattere direttamente la domanda. Riamane così:

sec / 10 l

Q

QMR = MRh − ⋅ QMRh =27.15⋅l/sec

Dai Sirti verso Massarosa nell’ora di punta deve essere garantita anche la portata necessaria all’Acqua Chiara prima calcolata:

ac MRh MR Q Q Q = + QMR =30.22⋅l/sec E quindi: 5 . 2 / MR MR Q Q = QMR =12.09⋅l/sec

Un ragionamento analogo può essere fatto anche per Bozzano. Verranno calcolati i sistemi di adduzione-compenso di Bozzano alta e quello di loc.Fontana anche se la quotaparte di domanda interessata è non rilevante.

Il sistema di Bozzano Colle

max

0171 .

0 h

colle Q

Q = ⋅ Qcolle =3.49⋅l/sec portata di punta Colle-Chiatri

5 . 2 / colle colle Q

Q = Qcolle =1.4⋅l/sec portata annua fittizia

3 37 22 15 m Vc = + = ⋅ Volume complessivo ⇒ = Ψ 86400 ) ( colle c Q V

ϕ

Ψ(

ϕ

)=0.3⇒

ϕ

≅1.65 sec / 31 . 2 l Q

(28)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto 80 5 . 2 / F F Q

Q = QF =0.1⋅l/sec portata annua fittizia

3 30 m Vc = ⋅ ⇒ = Ψ 86400 ) ( F c Q V

ϕ

Ψ(

ϕ

)=3.47⇒

ϕ

≅1.25 sec / 125 . 0 l Q QAF =ϕ⋅ F = ⋅

Risulta per Bozzano bassa:

max

102 .

0 h

BZ Q

Q = ⋅ Qmigh =20.8⋅l/sec portata di punta Bozzano

5 . 2 / BZ BZ Q

Q = QBZ =8.32⋅l/sec portata annua fittizia

Verso Bozzano all’ora di punta bisogna derivare la portata: sec / 43 . 22 l Q Q Q QB = BZ + AF + Acolle = ⋅ 5 . 2 / B B Q Q = QB =8.9⋅l/sec

E quindi risulta una derivazione totale annua ai Sirti: sec / 65 . 52 l Q Q QMB = B + MR = ⋅ f. Il sistema di Quiesa-Massaciuccoli Risulta per Quiesa:

max 098 .

0 h

Q Q

Q = ⋅ QQ =20 l⋅ /sec portata di punta Quiesa

5 . 2 / Q Q Q

Q = QBZ =8 l⋅ /sec portata annua fittizia

Il sistema di Massaciuccoli max 0083 . 0 h Malto Q

Q = ⋅ QMalto =1.69⋅l/sec portata di punta MSC alto

5 . 2 / Malto Malto Q

Q = QMalto =0.68⋅l/sec portata annua fittizia

3 29 m Vc = ⋅ ⇒ = Ψ 86400 ) ( Malto c Q V ϕ Ψ(

ϕ

)=0.49⇒

ϕ

≅1.52 sec / 03 . 1 l Q

QAMalto =ϕ⋅ Malto = ⋅ portata di adduzione per MSC alto

max

0174 .

0 h

MSC Q

Q = ⋅ QMSC =3.55⋅l/sec portata di punta MSC

sec / 3 l

Q

(29)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Si è tenuto conto del pozzo locale la cui portata è immessa direttamente in rete.4 Oltre alla portata di punta Massaciuccoli bisogna garantire l’adduzione necessaria al sollevamento per la zona alta:

3 22 m Vc = ⋅ ⇒ ⋅ = Ψ 86400 5 . 2 ) ( AMalto c Q V ϕ Ψ(

ϕ

)=0.62⇒

ϕ

≅1.46 sec / 6 . 0 5 . 2 / l Q

QAmass =ϕ⋅ AMalto = ⋅ portata di adduzione per cabina di sollev.

La portata all’ora di punta per Massaciuccoli è: sec / 15 . 1 l Q Q Qmsc = MSC + Amass = ⋅

La portata all’ora di punta per la rete Quiesa-Massaciuccoli, nelle ipotesi fatte, è invece sec / 15 . 21 l Q Q QQM = msc + Q = ⋅

g. La portata totale uscente dal serbatoio Villa Spinola.

Per quanto detto e in riferimento allo schema di fig 4.1 tale portata risulta: sec / 23 . 108 15 . 21 97 . 8 46 . 25 65 . 52 l Q Q Q Q QVS = MB + Apm + Am + QM = + + + = ⋅ 4

(30)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

82 5.3.2 Razionalizzazione delle risorse idriche e volume di compenso di progetto Poiché si studia uno scenario futuro possibile, bisogna razionalizzare il più possibile lo sfruttamento della risorsa idrica.

In questo caso ciò consiste nel rivalutare il volume di compenso in funzione della risorsa effettivamente sfruttabile. Considerazioni di questo genere nascono dal momento che alcune centrali di produzione presentano degli inconvenienti che possono essere legati all’uso d’esercizio o a fenomeni di inquinamento, non cronici, ma che obbligano a rinunciare alla risorsa. E può succedere che questo avvenga nei periodi critici dei massimi consumi.

In tal senso un piano di progetto deve tener conto dell’eventualità.

Più precisamente, la centrale di produzione che riguarda l’area in esame è il pozzo di Massarosa.

Si è fatta anche la scelta di non potenziare la captazione dalla sorgente di Villa Spinola e contare sul contributo di 60 l/s anche nei mesi caldi; ciò è senz’altro accettabile.

Il contributo dei pozzo di Massaciuccoli potrebbe essere potenziato affiancando ad esso l’attivazione del secondo, ammesso che si sblocchino le procedure amministrative (vedi capitolo 1), tuttavia in sede di progetto non vi si farà affidamento anche se le acque emunte dal pozzo fino ad oggi non hanno mai evidenziato carenze di qualità e non si sono mai verificati problemi d’esercizio.

Nel sistema di Villa Spinola si prenderanno in considerazione le seguenti risorse: Fonti di approvvigionamento Portate massime (l/s) Pozzi Case Rosse 3

Pozzi Quiesa 15

Pozzo Massarosa -

Sorgente Villa Spinola 60

Tabella 5-3 :In rosso le portate in entrata

al nuovo serbatoio

Ciò implica un aumento della portata in uscita dal serbatoio di Villa Spinola. Con queste premesse si rivaluta il volume di compenso:

(31)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Dati: sec / 23 . 118 l

QVS = ⋅ Portata di punta uscente dal serbatoio

sec / 75 l QA = ⋅ Portata adducibile sec / 2 . 47 l

Q= ⋅ Portata media annua richiesta

Y(f)

Y(f)

Y(f)

Y(f)

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 1,0 1,5 2,0 2,5 59 . 1 = = Q QA ϕ ⇒ Ψ(

ϕ

)0.4 3 1632 86400 ) ( Q m Vc =Ψ ϕ ⋅ ⋅ ≅ ⋅ Volume di compenso

Non volendo fare affidamento sul pozzo di Massaciuccoli – oggi è infatti a servizio di un’utenza ridotta- si ottiene:

sec / 23 . 121 l

QVS = ⋅ Portata di punta uscente dal serbatoio

sec / 75 l QA = ⋅ Portata adducibile sec / 49 . 48 l

Q= ⋅ Portata media annua richiesta

55 . 1 = = Q QA ϕ ⇒ Ψ(

ϕ

)≅0.42 3 1780 86400 ) ( Q m Vc =Ψ ϕ ⋅ ⋅ ≅ ⋅ Volume di compenso

(32)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

84

5.4 Soluzione 1: Ingrandimento del serbatoio esistente a Villa

Spinola

Questa soluzione di progetto è forse la più intuitiva. Ingrandendo il serbatoio-vasca di raccolta di Villa Spinola il funzionamento d’ esercizio dell’acquedotto resterebbe sostanzialmente inalterato.

Si tratterebbe di verificare se la rete di distribuzione, con l’aggravio della domanda, rimanga capace a soddisfare la richiesta secondo i criteri riportati in 3.3.1. La verifica in tal senso è stata effettuata con il calcolo automatico e i risultati riportati in seguito.

Gli svantaggi tecnici che comporta questa soluzione sono dovuti essenzialmente al fatto che sulle zone di interesse di Massarosa, Bozzano e Quiesa la quasi la totalità della distribuzione rimane a sollevamento meccanico con le implicazioni che ne conseguono ( sollecitazioni dei giunti dovuti a fenomeni locali di colpo d’ariete, ecc).

Occorre verificare innanzitutto la possibilità di espandere tale volume nell’area di collocazione.

5.4.1 Rilievo del sito

L’area in esame è soggetta a soli vincoli idraulici anche se è inserita nelle vicinanze di proprietà private. Come appare dalle foto un intervento di ingrandimento del serbatoio avrebbe una direzione obbligata. La strada che lo costeggia è infatti l’unica via di accesso ad altre unità abitative collocate più sopra.

(33)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

Foto 5-1: Vista a Nord Est della

vasca di raccolta

L’opera di

ingrandimento avverrebbe fuori terra e l’accessibilità, come dimostra il rilievo fotografico, è buona. Lo unico inconveniente può consistere nel fatto della vicinanza di diversi caseggiati mentre i serbatoi dovrebbero avere distanze minime di rispetto.

Foto 5-2: Vista dell’ingresso al serbatoio

5.4.2 Verifica della rete di distribuzione

Appare evidente che sarebbe possibile, in linea di principio, sopperire alle insufficienze delle condotte (elevata scabrezza, eccessive perdite di carico) aumentando la potenza degli impianti di rilancio. La verifica è condotta simulando l’azione degli impianti reali.

Vale ancora il modello di calcolo definito precedentemente, e poiché siamo in fase di progetto si assume una scabrezza delle condotte relativa a tubi usati

Il modello nel dettaglio è in allegato.

Scenario: giorno di massimo consumo

-Qgmax =131⋅l/sec massima portata media giornaliera -Coefficienti orari delle portate come al cap.2 INPUT -Scabrezze relative alla situazione “tubi usati” -Distribuzione della domanda base invariata

(34)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto 86 Villa Spinola Massarosa Bozzano Stiava Piano di Mommio Piano di conca

Piano del Quercione

Quiesa Massaciuccoli Baegecchia Corsanico Montigiano Pieve a Elici Pressure 5.00 15.00 50.00 75.00 m Day 1, 11.10 AM

(35)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Come si può notare all’ora di punta le carenze della distribuzione sono:

• Massarosa: pressioni al di sotto dell’altezza dei colmi degli edifici e distribuzione nel complesso insufficiente.

Miglianello: pressioni elevate

Reti collinari: pressioni elevate.

Per il secondo punto ciò è dovuto alla differenza di quota, a volte elevata, che intercorre fra i serbatoi di alimentazione e i nodi della rete. In genere il problema può essere risolto dividendo la rete in settori di pressione mediante l’introduzione di piccoli serbatoi che creano sconnessione idraulica o inserendo valvole tipo riduttori di pressione che abbassano il piano piezometrico a valori accettabili.

Questa soluzione può essere scelta per la rete di Bargecchia e Pieve a Elici, mentre per Corsanico occorrerebbe contestualmente ingrandire la tubazione DN 90 in PEAD di avvicinamento a località Casesi dal momento che la simulazione ha evidenziato una quota del piano piezometrico inferiore ai 20 m sul piano stradale.

Tutto ciò, va ricordato, vale nell’ipotesi di distribuzione base della domanda invariata rispetto alla situazione attuale.

Per quanto riguarda la distribuzione idrica di Miglianello, (di tipo semplice, aperta), si ammettono pressioni più elevate nella condotta principale DN100 in acciaio a patto di inserire valvole riduttrici negli allacci delle condotte secondarie.

Massarosa: Appare evidente che l’aumento della domanda rende insufficiente l’azione di rilancio della stazione delle Sirti. Si fa notare che le quote piezometriche riportate nell’output di figura 4-4 sono ottenute non considerando attivo il pozzo locale e di conseguenza il carico idrico necessario per immettere le portate in rete, secondo quanto indicato in (4.3). La simulazione automatica, con l’eventuale carico fornito dalla centrale di sollevamento del pozzo fornisce risultati sufficienti.

Scegliendo di potenziare la stazione di rilancio delle Sirti, a scapito di ridisegnare la rete di distribuzione, si verifica che per far fronte alle evenienze viste occorre che il nuovo impianto lavori con una prevalenza massima di 60m.

(36)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

88 Il risultato è ottenuto sfruttando le potenzialità del programma di calcolo, che permette di calcolare il punto di lavoro degli impianti di sollevamento e/o rilancio inserendo in senso contrario a quello della portata una valvola speciale PBV (Pressure Breake Valve). La prevalenza di progetto si trova dopo alcuni tentativi regolando di volta in volta il setting (in m) della valvola che rappresenterebbe la prevalenza di lavoro dell’impianto; in questo caso si è trovato H=60m.

Noto H e letta la portata in uscita da Sirti, la curva dell’impianto di progetto si determina nel modo illustrato più avanti in (4.5.2.b)5.

Siccome però lo studio di progetto riguarda il sistema idrico collegato al serbatoio di Villa Spinola ci si può limitare a studiare la distribuzione relativa a Massarosa e Bozzano. In fig 4-5 è riportato l’output di calcolo in veste grafica.

Nota: l’aumento del carico alla stazione Sirti provocherebbe pressioni superiori ai 75 m di colonna d’acqua nel ramo in uscita che va verso Bozzano quindi è necessario provvedere all’inserimento di dispositivi riduttori di pressione.

Siccome i picchi di consumi riguardano un periodo di tempo limitato, per una maggiore flessibilità d’esercizio l’aumento necessario calcolato può essere reso disponibile ricorrendo anche a elettropompe a velocità variabile. (vedi 4.5.2.b).

5

(37)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Massarosa Bozzano Acqua Chiara Chiatri Sirti Pressure 5.00 15.00 50.00 75.00 m Day 1, 11.30 AM

(38)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto 90 Villa Spinola Massarosa Bozzano Stiava Piano di Mommio Piano di conca

Piano del Quercione

Quiesa Massaciuccoli Baegecchia Corsanico Montigiano Pieve a Elici Pressure 5.00 15.00 50.00 75.00 m Day 1, 2.00 AM

(39)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto E’ riportata in fig 4-6 la situazione di minimo consumo nello scenario del giorno dei massimi consumi per verificare il punto 3 dei criteri del servizio di distribuzione (vedi 3.3.1), cioè lo scarto da rispettare di 15 – 20 metri del piano piezometrico su ogni nodo fra le due situazioni opposte di consumo e che allo stesso tempo la pressione massima ( nei nodi di domanda) non super il valore consigliato di 75 m.

Appare ulteriormente evidente che la situazione critica si ha sempre a Massarosa dove la distribuzione idrica dipende dal rilancio meccanico della stazione Sirti, per cui per non incorrere in pressioni troppo elevate nelle ore notturne e nelle zone a quota minore si rende necessario un abbassamento della prevalenza dell’impianto.

Tuttavia, anche oggi si ammettono valori di pressione piuttosto elevati nelle condotte principali e la tendenza è quella di inserire riduttori di pressione direttamente all’allaccio delle utenze.

Il potenziamento dell’acquedotto prescelto passa attraverso il confronto fra le soluzioni proposte in questo capitolo; occorre quindi dire che la sistemazione delle reti di Bargecchia, Corsanico, della Merlaia e di Montigiano andrebbero eseguite indipendentemente dalla soluzione di progetto definitiva secondo le indicazioni sopra riportate.

Per quanto riguarda Quiesa e Massaciuccoli non si rilevano problemi di sorta, si fa solo notare che l’aumento generale della domanda costringe l’impianto di rilancio di Villa Spinola ad un carico di lavoro maggiore dell’attuale, dovendo essere azionato anche in alcune ore della notte.

(40)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

92

5.5 Soluzione 2: Realizzazione nuovo serbatoio a Quiesa

La realizzazione di un nuovo serbatoio consente di prendere in considerazione la possibilità di inserire l’opera ad una quota tale da rendere superflua l’azione di rilancio degli impianti di Villa Spinola e delle Sirti così da garantire un servizio di distribuzione a gravità che presenta diversi vantaggi rispetto alla distribuzione idrica a sollevamento meccanico.

5.5.1 Scelta del sito d’imposta

Determinato il volume necessario alla compensazione si ricercherà allora un sito tale che:

• Non sia troppo distante dall’attuale vasca di raccolta della sorgente per mantenere l’onere economico sotto controllo, poiché altrimenti si avrebbe una condotta adduttrice troppo lunga, un impianto di sollevamento con prevalenze eccessive e costi più grandi per la posa dei nuovi tratti di condotte di allacciamento con la rete;

• Abbia quote almeno sufficienti a soppiantare almeno gli impianti di rilancio di valle e grazie al quale condotte che sarebbero altrimenti insufficienti tornerebbero ad essere funzionali per il carico maggiore di monte;

• Non abbia quote troppo elevate per le quali risulterebbero pressioni troppo elevate d’esercizio;

• Sia ubicato in zone abbastanza isolate;

• Sia facilmente accessibile dai mezzi di trasporto e lavoro;

Premesso questo si potrebbe notare la possibilità anche di riuscire a trovare una quota del livello liquido del serbatoio tale che, al minimo invaso, riesca comunque a rifornire il serbatoio di Marcaccio al massimo livello. Ciò consentirebbe di eliminare un impianto di sollevamento importante con un ulteriore risparmio sui costi di gestione.

(41)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto Poiché però l’inserimento nel territorio è un problema reale si sceglie di partire dall’individuazione di un sito idoneo e verificare in un secondo momento la possibilità di soppiantare il sollevamento del Guado.

Serb.vasca-raccolta Villa Spinola Pozzi Quiesa

1

2

3

Figura 5-7: Individuazione dell’area in esame per la collocazione del nuovo serbatoio

Si sono individuate tre aree possibili di collocazione, per ognuna si elencano le caratteristiche:

Zona 1) Posta a quota di 86 m, è la zona più vicina alla vasca di raccolta, è abbastanza isolata e accessibile

Zona 2) Area della ex cava di Quiesa: è posta ad una quota media compresa fra 92 e 95 m. Dista circa 500m dalla vasca, è accessibile, isolata e nascosta.

Zona 3) Consiste in un allargamento delle isoipse compreso fra due tratti della strada “sarzanese”, la quota è compresa fra 80 e 90m. Anche se

(42)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

94 La discriminante tecnica fra le prime due alternative la offre la simulazione al calcolo automatico, in quanto, con la quota d’imposta della zona 2 il servizio di distribuzione a Massarosa risulta più accettabile nelle giornate di massimi consumi estivi. Inoltre è possibile verificare che il servizio di adduzione verso il Marcaccio è garantito anche senza cambiare la condotta adduttrice Guado –Marcaccio, mentre il carico di 84 m, dato dalla zona 1, non sarebbe sufficiente a tale scopo quando la domanda giornaliera media si avvicina a quella massima.

• In definitiva si sceglie la zona 2.

5.5.2 Rilievo fotografico

L’area dell’ex cava come intuibile presenta un terreno consolidato con buona portanza. Oggi ospita i

pozzi,quindi non ci sono problematiche legate alla proprietà.

Nella foto a lato si vede la strada d’accesso e lo scavo che ospita la condotta che collega i pozzi al serbatoio di Villa Spinola.

I 500m che distano dal sito dell’ex cava al serbatoio sono in gran parte fuori dalla via di comunicazione principale rappresentata dalla strada statale sarzanese.

(43)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

Figura 5-9: Vista dell’area in direzione Quiesa

Figura 5-10: Area cava, si nota la cabina dell’impianto di sollevamento

(44)

Capitolo 5- Potenziamento dell’acquedotto

96 5.5.3 Calcolo delle perdite di carico nei nuovi tratti delle condotte di

avvicinamento. Pedemontana

Il nuovo tratto di tubazione ha una lunghezza complessiva di 500 metri, è un DN350 in acciaio, con rivestimento interno in malta cementizia. Il diametro interno, quello idraulico, dipende dalle pressioni d’esercizio e dalla pressione nominale. Si può assumere: (valori tratti dal volume “Acquedotti” del prof. Valerio Milano):

D = 390 mm

Il calcolo della perdita di carico è stato eseguito sia con la formula di Chezy, sia con la formula di Darcy-Weisbach.

Si ricorda innanzitutto la formula di Chézy:

J R x

U = ⋅ ⋅

con R raggio idraulico e

χ

coefficiente dipendente da R e dalla scabrezza del materiale, per il quale si adoperano usualmente le espressioni di Bazin, kutter, Gauckler-Strickler.

Per condotte in pressione, si usa scrivere la (6.1) nella forma:

5 2

D Q J =β⋅

Dove il coefficiente β dipende dalla scabrezza del materiale e dal diametro. Volendo calcolare la perdita di carico sull’intera lunghezza della condotta la (6.2) diventa: l D Q H ⋅      ⋅ = ∆

β

25

Il coefficiente β si è stabilito di valutarlo considerando l’espressione proposta da Gauckler-Strickler: 3 / 1 2 3 , 10 D K ⋅ =

β

Dove K è l’indice di scabrezza delle tubazioni. Nel caso in esame si assume il valore: s m K 3 / 1 110⋅ =

Figura

Figura 4-1 Andamento della funzione  ψ  ( ϕ ) per centri urbani di tipo A
Tabella 4-2: Risorse massime reperibili in termini di portata
Tabella 4-7: Quote piezometriche dell’ora del massimo consumo nella situazione attuale
Tabella 5-1: Risorse disponibili
+7

Riferimenti

Documenti correlati

While we are sympathetic to the nonideal perspec- tive adopted by Feeney and colleagues ( 2018 ) and agree that it is important to address the distributive justice concerns

Although we do not find a weaker direct effect of parental background on occupations (OD), we find (hypothesis 1) both men and women experience lower returns to

Se l’uso di rame arsenicale dovesse essere confermato da nuove analisi su materiali da scavo e di sicura attribuzione Qijia, troverebbe un ulteriore elemento di sostegno l’ipotesi

One of the major drawbacks of the present study is the absence of primary data related to the raw materials contained in the semi-finished products and their respective weights. Base

Il n'est donc pas réservé aux élèves de l'École, mais &#34;le programme imposé est, strictement, celui de l'École, et c’est le comité de Direction de

In other words, the sterling area allowed British influence to be maintained over a disintegrating empire because of the existence of huge debts in the form of sterling balances

Резултатите са изведени въз основа на оценка на 20 индикатора – по пет за всяка тематична област: Основна защита Пазарен

Cholewinski mentioned the following series of measures envisaged in the Handbook at all stages of the migration process: activities in countries of origin and