Dell'Orfano, Federico (2013) Modello fisico-matematico per la rappresentazione del deterioramento delle condotte in un acquedotto. [Tesi di dottorato]

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Abstract

Il problema delle perdite idriche nei sistemi di distribuzione ha assunto con il passare degli anni una rilevanza sempre maggiore nell’ambito della gestione delle reti acquedottistiche. Strettamente connessa al problema perdite è la valutazione delle rotture. Tali rotture infatti, oltre a portare ad un’ingente perdita della risorsa in questione, sono la causa più diretta di interruzione del servizio e di conseguenza influenzano il grado di soddisfazione dell’utente. Posto quindi il giusto accento sul problema dell’entità delle rotture, considerata la scarsità e la limitatezza della risorsa in oggetto, in questo lavoro di ricerca ci si è prefissati l’obiettivo di definire un modello fisico-matematico che, a partire da un insieme di variabili fisico-chimiche ritenute significative nei processi di deterioramento, riuscisse a definire il numero di rotture per chilometro e per anno (tasso di rottura) che ci si può attendere nelle condotte acquedottistiche di volta in volta prese in considerazione. I Risultati Gli obiettivi prefissati dalla ricerca possono ragionevolmente considerarsi raggiunti. In particolare i risultati ottenuti orbitano intorno a tre parole chiave: DataBase, Modello, Gestione. Il DataBase. Il primo risultato è stato quello della definizione puntuale dei parametri fisico-chimici da considerare in fase di predizione del tasso di rottura. Il secondo risultato è stato quello di ottenere un DataBase di tassi di rottura delle condotte acquedottistiche di Numerosità e Dimensionalità dei dati affatto eccezionali e presumibilmente unico in letteratura. Il Modello. Il modello proposto si candida a descrivere totalmente o parzialmente i numerosi fenomeni che determinano il deterioramento dei sistemi di distribuzione ed adduzione idrica. Inoltre, la predizione dei tassi di rottura, essendo basata su di un insieme di dati numerosi e di livello mondiale, risulta essere molto significativa rispetto a formulazioni di letteratura fondate su data-set ridotti. In particolare, il Modello fornisce quelle che possono essere ritenute previsioni affidabili, nel loro valore medio, del tasso di rottura delle condotte acquedottistiche in relazione alla conoscenza di un numero maggiore o minore dei parametri fisico-chimici caratteristici dell’acquedotto considerato e dell’ambiente in cui esso opera. Il Modello individuato è un Modello stocastico, esplicativo, fisicamente basato, multi-variables. Il Modello traduce matematicamente, attraverso un numero importante di variabili fisico-chimiche nonché una gestionale (19 variabili in tutto), la complessità del fenomeno indagato. È, altresì, da segnalare che i risultati che possono essere estrapolati dal modello in relazione alla descrizione delle specifiche relazioni fra i tassi di rottura e i singoli determinati parametri fisico-chimici sono fortemente in linea con quelli della letteratura teorica di settore. In particolare, le leggi di struttura esponenziale o di potenza che sono state adoperate riescono ad interpretare, fedelmente e con rispetto, le condizioni fisiche ed ingegneristiche che dettano i vincoli e talora limitano i campi di estrapolazione. La ricerca ha fornito due tipologie di Modelli: il Modello Completo e il Modello per l’Utilizzatore. Il primo rappresenta il Modello che contiene tutte le 19 variabili di cui si è detto prima, e che quindi esplicita in via completa la dipendenza del tasso di rottura da tali variabili; il secondo, invece, rappresenta una esplicitazione del precedente per un suo utilizzo ovviamente più approssimato anche nel caso (praticamente sempre) in cui un certo numero maggiore o minore delle suddette variabili non sia disponibile. Gestione. Il Modello proposto fornisce la possibilità di individuare in maniera puntuale la bontà della gestione e di poterla confrontare con il livello gestionale mondiale. La effettiva attuazione di tale possibilità presuppone peraltro la necessità di una esaustiva campagna di acquisizione dati per l’applicazione del modello completo, anche se entro certi livelli la suddetta individuazione è possibile con un certo livello di plausibilità anche in mancanza di alcuni dati. È evidente che una tale conoscenza, oltre a costituire un retroterra teorico di indubbia profondità, contribuisce a migliorare i criteri decisionali di intervento nonché la politica gestionale dell’infrastruttura e a garantire, altresì, determinati standard di efficienza, efficacia ed economicità. Ulteriori considerazioni Ulteriori considerazioni a valle delle verifiche e degli approfondimenti effettuati fanno emergere tre riflessioni di carattere generale. La prima. Un test di un siffatto Modello introdurrebbe la necessità della costruzione almeno di un Secondo DataBase di caratteristiche analoghe a quelle già utilizzate. Questo Secondo DataBase permetterebbe di individuare un Secondo Modello e di confrontare i corrispondenti risultati con il Modello Attuale al fine di paragonare statisticamente i valori previsti e di verificare la metodologia modellistica posta alla base della trattazione scientifica. La seconda. Un test completo del Modello, invece, richiederebbe e necessiterebbe la costruzione di un Terzo DataBase esaustivo e saturo di tutte le informazioni (variabili predittive) individuate ed utilizzate nel contesto di questa ricerca. In questo caso, un tale DataBase (Terzo) risponderebbe pienamente al soddisfacimento del test completo. Un siffatto DataBase non sarebbe, però, desumibile dalla vasta Letteratura Tecnica consultata di recente in quanto non confacente a tale specifica esigenza. Presumibilmente, questo Terzo DataBase sarebbe realizzabile attraverso una cooperazione e collaborazione collettiva degli Enti Gestori a scala planetaria e mondiale. Azioni, progetti e attività di tale misura, nonché di tale portata, sono caratteristiche di Organizzazioni internazionali pre-costituite che possono promuoverle non solo a livello locale ma in forma ampiamente distribuita. Organizzazioni Internazionali come le Nazioni Unite (O.N.U.) fungerebbero, altresì, da antenna di ricezione e supporto per la successiva e rapida divulgazione delle informazioni acquisite. La terza. È anche da sottolineare la bontà statistica del Modello, nonostante l’applicabilità ad un contesto di informazioni certamente e nettamente inferiori al valore massimo di variabili introducibili in fase di predizione modellistica. Il numero di gradi di libertà con cui è stato possibile eseguire un test che è stato chiamato di verifica interna (mirato ad esplicitare l’abbassamento della dispersione dei dati sperimentali rispetto alle previsioni del Modello in rapporto alla dispersione rispetto al loro valore medio) risulta, mediamente, pari a circa 1/6 del numero max di gradi di libertà contemplabili e modellizzati. L’estrapolazione al numero di dati inseribili nel Modello ha fornito, come risultato finale (nel caso siano disponibili i valori di tutte le 18 variabili fisico-chimiche contemplate), circa un dimezzamento della predetta dispersione.

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