29/05/2015
Servizi a Rete

Individuazione della rete idrica primaria di distribuzione con massima ridondanza topologica e minima resilienza energetica

Dott. Ing. Armando Di Nardo
Ricercatore di Costruzioni idrauliche
Dipartimento di Ingegneria Civile, Design, Edilizia e Ambiente
Seconda Università degli Studi di Napoli
Dott. Ing. Giovanni Francesco Santonastaso
Assegnista di ricerca
Dipartimento di Ingegneria Civile, Design, Edilizia e Ambiente
Seconda Università degli Studi di Napoli 
Prof. Ing. Michele Di Natale
Ordinario di Costruzioni idrauliche
Dipartimento di Ingegneria Civile, Design, Edilizia e Ambiente
Seconda Università degli Studi di Napoli
Dott. Ing. Antonietta Simone
Assegnista di ricerca
Dipartimento di Ingegneria Civile, Design, Edilizia e Ambiente
Seconda Università degli Studi di Napoli
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Negli ultimi decenni il problema della gestione e manutenzione delle reti idriche di distribuzione è diventato sempre più cogente per i rilevanti livelli di perdita complessivamente misurati che raggiungono una media nazionale del 42% dei volumi immessi in rete (Ministero dell’Ambiente, 2003).
I criteri tradizionali di progettazione delle reti idriche di distribuzione (Mays, 2000), che prevedevano una forte ridondanza topologica, ovvero la presenza di numerose maglie chiuse, ed energetica, ovvero l’utilizzo di diametri maggiori di quelli strettamente necessari al soddisfacimento dei requisiti di progetto, hanno reso molto complessa la successiva gestione per la lunghezza globale dei tratti di tubazione da tenere sotto controllo.
Con riferimento alle reti già in esercizio, la memoria propone una procedura per individuare una rete primaria che consente, con un minor numero di tratti, di erogare le portate di progetto a tutti gli utenti con le assegnate pressioni ai nodi. Tale procedura consiste nell’applicare una combinazione di tecniche per selezionare i tratti della rete idrica che consentono, partendo dal modello idraulico della rete esistente, di ottenere un sistema idrico di dimensioni più contenute (rete primaria) che soddisfa i requisiti progettuali. L’individuazione di tale rete primaria semplifica e migliora le operazioni di gestione in quanto è possibile eseguire una manutenzione e una ricerca perdite su una porzione minore del sistema idrico con maggiore frequenza. La selezione della rete primaria avviene, per via simulativa, chiudendo il maggior numero di tratti ma massimizzando la ridondanza topologica, misurata con l’indice di centralità come interposizione (Freeman, 1977), e minimizzando la resilienza (Todini, 2000), ovvero la ridondanza energetica rispetto alla pressione di progetto e, nello stesso tempo, garantendo la raggiungibilità di tutti i nodi di domanda.
I risultati preliminari sono stati ottenuti con una semplice procedura euristica sequenziale che chiude i tratti che presentano un valore crescente dell’indice di centralità, fino a quando la resilienza assume valori non positivi oppure non è più garantita la raggiungibilità di ciascun nodo.
Lo studio, testato sulla rete reale del Comune di Parete in provincia di Caserta – che presenta una configurazione iniziale molto ridondante topologicamente – ha mostrato che è possibile individuare una rete primaria che conserva un’elevata ridondanza topologica riducendo in maniera significativa la lunghezza complessiva della rete.

Bibliografia essenziale

Freeman, L. C. (1977). A set of measures of centrality based on betweenness. Sociometry, (40), 35-41.
Mays, L.W. (2000). Water distribution systems handbook. NewYork: McGraw-Hill.
Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio (2003). Relazione annuale al Parlamento sullo stato dei servizi idrici, Anno 2002, Roma 2003.
Todini, E. (2000). Looped water distribution networks design using a resilience index based heuristic approach, Urban Water, (2), 115-122.

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