Generazione di serie di dati inerenti la domanda idrica residenziale per clusters di utenti

Rudy Gargano¹, Federico Di Palma², Francesco Granata³, Carla Tricarico⁴, Giovanni de Marinis⁵
Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino, Italia
¹gargano@unicas.it, ²f.dipalma@unicas.it, ³f.granata@unicas.it, ⁴c.tricarico@unicas.it, ⁵demarinis@unicas.it

La caratterizzazione della domanda idrica rappresenta una premessa imprescindibile per attendibili simulazioni idrauliche dei sistemi acquedottistici. Pertanto, crescente è l’interesse sul tema, come è dimostrato dai numerosi contributi in letteratura tecnica volti a definire efficaci modelli per la generazione di campioni di dati sintetici descriventi la richiesta idrica residenziale. Quest’ultima spesso è modellata partendo dalla domanda delle singole residenze mediante i modelli a impulsi rettangolari mutuati in ambito idrologico per descrivere gli apporti meteorici. Nella fattispecie, tra i modelli che hanno avuto maggior seguito si ricorda il Poisson Rectangular Pulse (PRP – Buchberger e Wu, 1995; Buchberger e Wells, 1996) e il Neyman-Scott Rectangular Pulse (NSRP – Alvisi et al., 2003; Alcocer-Yamanaka et al., 2012). Il conseguimento della richiesta idrica per clusters di utenze residenziali tramite modelli del tipo PRP e NSRP implica solitamente una procedura a due steps: 1- generazioni di serie storiche delle singole abitazioni; 2- aggregazione delle domande residenziali.
I modelli efficaci nel rappresentare la richiesta idrica delle singole unità abitative, possono rilevarsi meno performanti nel descrivere la richiesta per le utenze aggregate.

Nella presente memoria è investigata la capacità di un nuovo modello (Gargano et al., 2015) a impulsi rettangolari -OP Model – nella generazione di serie giornaliere della richiesta idrica per clusters di utenti.
L’OP model, differentemente dai modelli a impulsi rettangolari già proposti in letteratura, riproduce la richiesta idrica così come essa si manifesta ai contatori delle singole abitazioni, non preoccupandosi di ricostruire gli impulsi, così come questi si manifestano ai singoli apparecchi idrico-sanitari presenti nelle abitazioni (PRP e NSRP). Ciò consente di modellare in modo più robusto ed affidabile i fenomeni aleatori che compongono la richiesta (inizio di un cluster di domanda, durata del cluster e intensità durante il cluster).

L’applicazione dell’OP model ad alcuni reali casi di studio caratterizzati da cluster di domanda con stili di vita differenti (Milford -US- e Piedimonte San Germano -I-) dimostrano l’efficacia del modello OP nel descrivere la richiesta per cluster di domanda indipendentemente dalle abitudini nei consumi idrici. Inoltre, il confronto tra le serie storiche generate dai modelli OP e PRP, mostra come l’approccio OP sia più efficace nel riprodurre le code  della domanda idrica. (come riportato in figura).

Se ne è parlato durante il convegno “Efficienza e risparmio energetico dei sistemi idrici” che si è tenuto l’8 e il 9 luglio 2015 presso l’Università degli studi di Trento.

Bibliografia

Alcocer-Yamanaka V.H., Tzatchkov V.G. and Arreguin-Cortes F.I. (2012). Modeling of drinking water distribution networks using stochastic demand. Water Resources Management, Vol.26, 1779-1792.
Alvisi S., Franchini, M. and Marinelli, A., (2003). A stochastic model for representing drinking water demand at residential level. Water Resources Management, Vol.17(3), 197-222.
Buchberger, S.G. and Wu, L., (1995). Model for instantaneous residential water demands. Journal of Hydraulic Engineering, Vol.121(3), 232-246.
Buchberger, S.G. and Wells, G. J., (1996). Intensity, Duration, and Frequency of Residential Water Demands. Journal of Water Resources Planning and Management – ASCE, Vol. 122(1), 11-19.
Gargano R., Di Palma F., de Marinis G., Granata F., Greco R., (2015). A stochastic approach for the water demand of residential end users. Accepted for publication to Urban Water Journal, DOI:10.1080/1573062X.2015.1011666.