Seminari IWS 17-18 Ottobre 2018, in occasione di H2O Bologna

1. Standard generali di fognatura: Macro-indicatore M4
SERVIZIO DI MONITORAGGIO QUALI-QUANTITATIVO DELLE PORTATE
DELLA RETE FOGNARIA DEL COMUNE DI GAETA (LT) FINALIZZATO
ALLA RICERCA DELLE ACQUE PARASSITE ED ALLA MODELLAZIONE
NUMERICA.
Relatore: Ing. Ennio Cima

2. - 38 comuni nelle prov. di Latina, Roma e
Frosinone
- 280’000 utenze(idrico e fognatura)
servite
- Circa 650’000 residenti (consistente
aumento d’estate)
- 38 captazioni e 2 dissalatori in
realizzazione
- Oltre 3’700km di rete idrica e oltre 300
impianti connessi (serbatoi, rilanci)
- Oltre 2’500km di rete fognaria
gestita
- 64 impianti di depurazione
- 550 sollevamenti fognari
Acqualatina S.p.A. è il Gestore del Sistema Idrico Integrato
dell’Egato 4 – Lazio Meridionale

3. Piano degli investimenti sulla fognatura
Delibera ARERA 917/2017/R/IDR Regolazione della qualità tecnica del servizio idrico integrato …
Macro indicatore M4 – Adeguatezza del sistema fognario
M4a [frequenza sversamenti o allagamenti] = 3,469/100km
M4b [adeguatezza normativa scaricatori di piena] = 64,56%
M4c [controllo scaricatori di piena] = 0,0%
Classe E
Dati Acqualatina S.p.A.
Complessità nella stima dell’indicatore M4a
 Rilievo e digitalizzazione reti fognarie
 Installazione telecontrollo sugli sfiori per monitorare attivazione scarichi di piena
 Modifica WFM per inserimento dettagli da sopralluogo
 Implementazione reports
 Adeguamento sfiori non a norma
2018-19 2020-32
€ 2’455’000 € 22’500’000

4. PROGETTO
DI RIABILITAZIONE DELLA RETE DI FOGNATURA
DEL COMUNE DI GAETA (LT)
ACCORDO
Comune – Acqualatina S.p.A. – Egato n°4 Lazio
CONVENZIONE
Università La Sapienza
(D.I.C.E.A.)
per la modellazione numerica
CONTRATTI
BM Tecnologie
campagna di misure
+
Società per rilievo e
digitalizzazione della rete

5. Zona Sant’Agostino
Zona Serapo
Zona Caboto
Zona Centro
storico
WWTP di Arzano
LA RETE DI FOGNATURA DI GAETA
13’859 utenze – 21’000 residenti
- 92% residenziali
- 22% seconde case
Volume medio d’acqua potabile
fatturata 95mc/anno/utenza
Rete fognaria rilevata di circa 110km
4 sottobacini principali
17 Impianti di sollevamento (15 con telecontrollo) – installata 806 kW di potenza
~ 234 TEP di consumo annuo - ~ 1,25 GWh/anno

6.  CATTIVA CONOSCENZA DELLA RETE E DELLE SUE MODALITA’ DI FUNZIONAMENTO:
SISTEMA PREVALENTEMENTE DI TIPO MISTO, CON LA PRESENZA DI ALCUNI COLLETTORI
PREPOSTI AL DRENAGGIO DELLE SOLE ACQUE METEORICHE E TRATTI TERMINALI PER LA
SOLA RACCOLTA DEI REFLUI DOMESTICI
 PRESENZA DI CANALIZZAZIONI E MANUFATTI IN CATTIVO STATO DI CONSERVAZIONE
CON CONSEGUENTI PROBLEMI DI EXFILTRAZIONI E DANNI AMBIENTALI
 INSUFFICIENZA DEL SISTEMA DI DRENAGGIO DURANTE GLI EVENTI PIU’ INTENSI IN
ALCUNE ZONE ED IN PARTICOLARE NELLA ZONA DEL LUNGOMARE DI SERAPO
 INFILTRAZIONI DI ACQUA SALMASTRA NELLA ZONA DEI LUNGOMARE CON PROBLEMI
CONSEGUENTI ALLE INFRASTRUTTURE, AGLI IMPIANTI E AL TRATTAMENTO.
 CONSUMI ENERGETICI ELEVATI PER EFFETTO DELLA MOVIMENTAZIONE DELLE ACQUE
BIANCHE E DI INFILTRAZIONE (quota WWTP ~ 50 mslm, ultimo sollevamento 0 mslm)
CRITICITA’ DELLA RETE

7. Fasi di sviluppo del progetto
Verifica
Condizioni strutturali
ambientali-sanitarie ed
efficienza idraulica
Rilievo e digitalizzazione su
GIS della rete fognaria e dei
sollevamenti
Definizione delle
criticità del sistema
Costruzione
modello idraulico
della rete
Analisi di sensitività
(Input->Output)
Monitoraggio quali-
quantitativo delle portate della
rete fognaria e ricerca acque
parassite
1° fase
2° fase
Calibrazione del
modello idraulico
Definizione di
possibili scenari di
riabilitazione
3° fase
Riabilitazione dei
collettori e dei manufatti
Separazione della rete
Efficientamento
energetico degli impianti
Verifica funzionale
ed economica delle
soluzioni proposte
Eventuali
prescrizioni
normative a livello
comunale
Soluzioni ‘verdi’

8. Rilievo e digitalizzazione su GIS della rete di fognatura
 Prima rete di fognatura gestita da Acqualatina rilevata e riportata su GIS aziendale
 Creazione del modello dati GIS per la fognatura
PZ294SR-F2
PZ234SR-F1
PZ014SR-F2

9. Modello numerico idrologico – idraulico
EPA-SWMM 5.0
Autodesk Storm and Sanitary Analysis
Modello calibrato minimizzando la sommatoria degli scarti quadratici tra dati misurati e dati
osservati con un Algoritmo Genetico in ambiente Matlab.
Stima portate parassite in rete attraverso bilanci idrici che utilizzano scenari e pattern temporali
dei reflui immessi in rete legati alla domanda idrica delle diverse tipologie di utenza.

10.  Analisi di sensitività locale basata sulle derivate
 Analisi di sensitività globale (ASG)
Valuta gli effetti della variazione contemporanea di gruppi di parametri non
nell’intorno di uno specifico valore ma nell’intero campo di variazione possibile.
Serve ad identificare e classificare i parametri più influenti, fissando a valori
nominali i meno influenti
Risulta quindi di particolare utilità nella calibrazione di un modello
Incertezza dei risultati del modello vs parametri del modello: ANALISI DI SENSITIVITA’








)(
)(
iparamX
outputY
i
Modello numerico idrologico – idraulico
I metodi di ASG usati, FAST e PRCC, necessitano dei risultati di un numero elevato di
simulazioni del modello, condotte per diversi scenari di parametri, per cui serve un
codice di calcolo ( ) che:
 Generi distribuzioni casuali dei parametri
 Effettui per ciascuno scenario la simulazione idrologico/idraulica con EPASWMM5.1
 Analizzi con un metodo ASG le relazioni input/output

11. Attività per il monitoraggio
Risultati della ricerca
di acque parassite
Esecuzione
campagna di
misura
Progetto della
campagna di
misura

12.  La strumentazione portatile area – velocity basa la
determinazione della portata sulla misura della velocità del
refluo e sull’integrazione di quest’ultima sull’area bagnata
(determinata sulla base della geometria della condotta e
del livello idrico).
 La strumentazione ha campo di applicazione sia per
deflusso a pelo libero, sia in pressione.
 Pluviometro a bascula per la registrazione degli eventi
meteorici durante la campagna di monitoraggio.
 Sonda induttiva con trasmettitore 4-20 mA per la misura
della conducibilità con scala 0/100 mS/cm.
Strumentazione utilizzata

13. Ubicazione e caratteristiche dei punti di misura
Ubicazione dei punti di misura Diagramma di flusso
Modellazione numerica
Ricerca acque parassite
OBIETTIVI
Punti di
misura area-
velocity
Pluviometri
Misure di
conducibilità
17 2 2
Per la calibrazione del modello utilizzati anche i
dati forniti dai 15 impianti di sollevamento
telecontrollati e i dati in ingresso al WWTP.

14. Esempi di installazioni

15. DISTRETTO GAE D08 – zona Serapo
• Tempo secco
E’ stata installata una misura di
conducibilità per evidenziare eventuali
ingressi di acqua marina. I valori sono
compatibili con scarichi civili.
Sono presenti immissioni CALDE.
Tempo di pioggia
Q media [l/s] GAE08 48,9
Q picco [l/s] GAE08 1398
Q media [l/s] GAE D08 4,6
Q min [l/s] GAE D08 0
Limite acqua potabile
2,5

16. DISTRETTO GAE D10 – Centro storico di Gaeta
• Tempo secco
In tempo secco il comportamento è
legato al sollevamento di monte
mentre i rigurgiti riscontrati durante
le piogge sono legati al
funzionamento del sollevamento di
valle.
Tempo di pioggia
Q media [l/s] GAE10 4,4
Q picco [l/s] GAE10 51,8
Q media [l/s] GAE D10 4,6
Q min [l/s] GAE D10 3,1

17. DISTRETTO GAE D09 – misura di conducibilità
• Tempo secco
E’ stata installata una misura di
conducibilità per evidenziare
eventuali ingressi di acqua marina. I
valori risultano elevati a dimostrare
un’infiltrazione di acqua salata.
Tempo di pioggia
Q media [l/s] GAE09 13,1
Q picco [l/s] GAE09 103,5
Q media [l/s] GAE D09 8,5
Q min [l/s] GAE D09 3,4
Limite acqua
potabile2,5
Andamento
in fase con
la marea

18. DISTRETTO GAE D05 – zona Caboto
• Tempo secco
Il comportamento sia in tempo secco
che in tempo di pioggia risulta legato
al funzionamento dei gruppi di
pompaggio di monte con fenomeni di
rigurgito in tempo di pioggia. In
tempo secco la portata è risultata
variabile nel corso del monitoraggio.
Tempo di pioggia
Q media [l/s] GAE05 99,9
Q picco [l/s] GAE05 327,3
Q media [l/s] GAE D05 17,4
Q min [l/s] GAE D05 7,2
Durante il monitoraggio si è rilevata una diminuzione
di portata di circa 10 l/s.
Tale portata ha trovato riscontro dai tecnici di
Acqualatina stante la riparazione di una serie di
perdite idriche importanti in tale distretto.

19. Conclusioni
Condizioni di tempo di pioggia
OBIETTIVO
Si riportano i valori di:
• Qpicco/Qmedia nei
punti di misura
• Gradi di
riempimento delle
condotte

20. Per ciascun distretto si
riportano i valori di minimo
notturno MNF e i valori di
portata specifica relativa
all’area del distretto stesso.
Conclusioni
Condizioni di tempo secco

21. OBIETTIVO
Conclusioni
La portata di minimo notturno complessiva a carico
della rete fognaria analizzata è valutata in circa 55.4
l/s, pari a 199.4 m3/h e 1’747’094 m3/anno.
La portata media a chiusura del bacino registrata
nei punti di misura GAE01, GAE02 e GAE02b è pari a
123.4 l/s (444.2 m3/h); l‘incidenza dei minimi
notturni sulla portata media transitante risulta pari
al 44%.
Dal monitoraggio eseguito è emerso quanto segue:
• Si sono riscontrati minimi notturni elevati nei distretti GAE D03, GAE D05 e GAE D11.
• Nei due punti prossimi al depuratore si evidenziano condizioni di rigurgito con la messa in
pressione della condotta; comportamenti analoghi sono presenti nei punti vicini ai
sollevamenti distribuiti sul territorio.
• Le misure di conducibilità hanno mostrato ingressi salmastri nel punto GAE18 proveniente
dal centro storico.
• Nel pozzetto GAE12 è stata riscontrata un’infiltrazione puntuale durante le attività in
campo.
• Nel distretto GAE08 è presente un’immissione reflua a temperatura più calda dovuta
probabilmente a degli insediamenti presenti nel distretto.
40% del MNF totale
rete idrica di Gaeta (137 l/s)

22. Mappatura Anomalie

23. 28/11/2018 ANALISI SUI PARAMETRI 23
Parametro Descrizione Range
PctImperv Percentuale di area impermeabile (%) 50 – 80
PctZero Percentuale di area impermeabile senza depressioni (%) 50 – 80
D-Imperv Profondità delle depressioni dell'area impermeabile (mm) 20 – 200
CN Curve Number (-) 0 – 70
N-Imperv Coefficiente di Manning dell'area impermeabile (-) 0.005 – 0.05
N-Conduit Coefficiente di Manning dei collettori (-) 0.009 – 0.018
DISTRETTO GAE D08 – zona Serapo
ANALISI DI SENSITIVITA’ GLOBALE
metodo PRCC (Partial Rank Correlation Coefficient) – basato sull’analisi di regressione lineare
metodo FAST (Fourier Amplitude Sensitivity Testing) – variance-based, tiene conto delle non linearità
SCELTA DEI PARAMETRI - CONDIZIONI DI TEMPO DI PIOGGIA
D.I.C.E.A.
Facoltà di Ingegneria civile e
industriale

24. 28/11/2018 ANALISI SUI PARAMETRI 24
RISULTATI DELL'ANALISI SUI PARAMETRI
PRCC FAST
Tempo di picco
Volume cumulato
Portata di picco
DISTRETTO GAE D08 – zona Serapo
D.I.C.E.A.
Facoltà di Ingegneria civile
e industriale

25. CALIBRAZIONE MODELLO – DISTRETTO GAE D01
Q media [l/s]GAE01 1,5
Q picco [l/s] GAE01 26,8
Q media [l/s]GAE D01 1,5
Q min [l/s] GAE D01 0,9
Modello costruito attraverso il
software Storm &Sanitary
Analysis
La sovrapposizione in ambiente GIS
della rete rilevata con le utenza fornite
da AcquaLatina permette la creazione
del modello all’interno di Storm
&Sanitary Analysis
Dalla sovrapposizione dei grafici si
nota, sia dal dato misurato che da
quello simulato , un picco di portata
nelle prime ore della giornata presa in
esame, dovuto allo scarico della Pozzi
-Ginori
In assenza di tale scarico il
comportamento dei due grafici è
assimilabile ad un pattern di tipo
residenziale
Anche in condizione di pioggia il
modello cosi calibrato riesce a
replicare le condizioni osservate
durante il monitoraggio
In conclusione è possibile
evidenziare come la calibrazione del
modello per il bacino in esame , sia
in condizione di tempo secco che di
pioggia ,riesca a cogliere alcuni
valori fondamentali , come la
portata media o il valore di picco
durante l’evento di pioggia
D.I.C.E.A.
Facoltà di Ingegneria civile e
industriale

26. Si ringrazia per l’attenzione