La funzione che le teorie acquedottistiche classiche assegnano al serbatoio giornaliero degli acquedotti è quella di effettuare la compensazione delle portate durante il ciclo di 24 ore della giornata.
Un esempio chiarificatore può essere quello della figura n. 1. Si suppone una produzione fissa di 100 l/sec che, proprio per la sua costanza di produzione nel tempo, rappresenta la soluzione ideale, nel mentre l’andamento dei consumi è raffigurato dalla spezzata azzurra e quindi con soli 40 l/sec alla notte, dalle ore 1 alle 5 e di 150 l/sec dalle 8 alle 9. Nelle ore pomeridiane si stabilizza n un consumo di circa 120 l/sec che dura fino alle 20 per poi calare velocemente. Il volume del serbatoio necessario per la compensazione delle portate risulta pari a mc 1240 che si suppongono attuati da un serbatoio alto 5 m e con una superficie di 310 mq. La parte inferiore del serbatoio per un’altezza di un metro si suppone inutilizzata a fini compensativi per costituire invece una riserva di emergenza atta a coprire eventuali necessità idriche eccezionali ed imprevedibili.
FIGURA N. 1 – Giorno di massimo consumo
Dalle regole classiche risulterebbe che una rete di distribuzione munita di un serbatoio del genere sarebbe in grado di immagazzinare durante la notte il citato volume di 1240 mc atto a fronteggiare esattamente le punte di consumo del giorno successivo e quindi garantire il mantenimento di una produzione costante per tutto l’arco della giornata come già indicato. Nella pratica di esercizio ed anche nelle simulazioni effettuate al modello matematico, si constatata invece che una sequenza del genere è praticamente impossibile da realizzarsi a causa dei molti fenomeni che caratterizzano il funzionamento idraulico effettivo delle reti ed anche a seguito della composizione dei consumi che nella realtà sono molto variabili nel tempo e nelle svariate aree alimentate dalla rete. A tutto ciò deve aggiungersi che una progettazione delle opere di compensazione come quella in uso che si basa soltanto sulla verifica del giorno di massimo consumo è da considerarsi errata dovendo invece esaminare approfonditamente anche le modificazioni idrauliche che intervengono negli altri giorni di minore richiesta idrica. Nel seguito si cercherà di approfondire le questioni con successive elaborazioni dell’esempio citato.
Innanzitutto nel giorno di massimo consumo di cui alla figura n.1, essendo note sia la portata prodotta durante la giornata e pari a 100 l/sec costanti e sia il consumo variabile di minuto in minuto dell’utenza, si è potuto determinare, con semplici elaborazioni del grafico, la curva dei livelli che deve assumere l’acqua in serbatoio e che è rappresentata dalla spezzata in colore rosso . Ovviamente il serbatoio si vuota durante il periodo diurno, approssimativamente dalle ore 6.30 alle 21, durante il quale la portata prodotta di 100 l/sec non sarebbe in grado di fronteggiare da sola i consumi nel mentre il riempimento del serbatoio medesimo avverrà nelle rimanenti ore della giornata e cioè dalle 21 alle 6.30 del giorno dopo.
Esaminiamo ora una giornata di consumi più bassi di quelli descritti e raffigurata nella figura n. 2. Se anche in questo caso la produzione si mantenesse sui 100 l/sec l’intervento del serbatoio si ridurrebbe ad un volume irrisorio di soli 195 mc mentre i grandi quantitativi dell’acqua prodotta durante la notte ed evidenziati nella figura n. 2 con tratteggio,dovrebbero essere sfiorati e quindi persi. Se ne conclude che la produzione, per rimanere costante per tutta la giornata, dovrebbe essere congruamente ridotta fin dalle prime ore del mattino durante le quali si dovrebbe di già impostarla sul valore di quella che sarà la portata media della giornata ancora da venire. Si capisce bene che quella appena descritta è un’ipotesi assolutamente irrealizzabile non esistendo la possibilità di leggere il futuro : si tratta evidentemente di una mera fantasia citata solo per assurdo.
FIGURA N. 2 – Giorno di consumo medio
FIGURA N .3 – Giorno di consumo medio con regolazione a livelli imposti
Si analizza ora il funzionamento del serbatoio nelle giornate di consumo inferiore di quello massimo ma con una regolazione particolare e cioé a livelli imposti e corrispondenti a quelli del giorno di massimo consumo.
La figura n. 3 si riferisce ad una giornata nella quale la portata massima che era nel giorno di massimo consumo pari a 150 l/sec si è abbassata a 120 l/sec, quella pomeridiana da 120 l/sec è passata a 90 mentre quella minima notturna da 40 è diventata pari di 30 l/sec. Nel grafico si è riportata la stessa curva rossa che rappresenta i livelli assunti dal serbatoio nel giorno di massimo consumo allo scopo di rispettare la regola appena citata e che impone al serbatoio stesso di svuotarsi secondo la medesima curva rossa in tutte le giornate dell’anno. Essendo in possesso sia dei volumi immessi in rete ora per ora dal serbatoio ricavati dall’andamento della riga rossa e sia dei nuovi consumi dell’utenza ( nuova riga blu) si sono potuti calcolate i livelli che in realtà il serbatoio assumerebbe nei vari periodi della giornata in esame e che sono rappresentati dalla curva in colore verde della figura 3.
Vi si possono trarre considerazioni molto interessanti. Innanzitutto si constata che l’andamento della portata prodotta (in verde) si avvicina molto alla retta della portata media del giorno dimostrando come si sia di fatto risolto il problema, in anteprima considerato ideale ma inattuabile, di garantire una produzione che varia di giorno in giorno ma che resta sempre molto vicina alla portata media del giorno medesimo. In secondo luogo si ottiene un ulteriore importante risultato in quanto le differenziazioni tra portata media giornaliera e portata reale manifestano una tendenza a maggiorare la produzione notturna con una corrispondente diminuzione di quella diurna come risulta dalle aree evidenziate da tratteggio nella figura n. 3. Se si quantifica l’ammontare di tale variazione della porta prodotta notturna con diminuzione di quella diurna in funzione delle variazioni della richiesta idrica giornaliera dell’utenza, si constata che essa ammonta a zero nel giorno di massimo consumo, per diventare quella rappresentata nella figura 3 caratterizzata da una modesta diminuzione ivi evidenziata graficamente per poi aumentare ulteriormente nelle giornate di consumo minimo: si tratta di un fenomeno così importante da qualificare il metodo in esame con regolazione “a livelli imposti”come più promettente addirittura di quello, del tutto inattuabile e precedentemente definito “regolazione ideale” in quanto basato sulla impostazione giorno per giorno della esatta portata media giornaliera
Inutile far rilevare come il produrre maggiori volumi idrici durante la notte e contemporaneamente diminuire quelli diurni, costituisca un grande vantaggio non solo per i minori costi notturni della corrente elettrica ma anche par la maggiore producibilità di molte fonti e soprattutto quelle di falda idrica del sottosuolo che risulta marcatamente migliore per i diminuiti prelievi che gli utilizzatori in genere praticano la notte.
L’adozione delle regole descritte svolge un compito eccezionalmente importante soprattutto nei grandi sistemi che alimentano diversificate reti acquedottistiche piccole e grandi ed interconnesse le quali di solito sono dotate di numerosi serbatoi di compensazione sparsi in lungo ed in largo nel territorio servito. In tale caso si tratta di serbatoi di svariata tipologia ( serbatoi pensili, serbatoi seminterrati e vasche poste di per sé in posizioni elevate ) ma tutti caratterizzati da grandi difficoltà di regolazione con risultati molto inferiori alle aspettative a causa delle effettive difficoltà di regolazione. In genere si tratta di invasi che sono generalmente sempre al loro massimo livello ed in attesa di punte eccezionali di consumo , punte che non sempre i citati accumuli nei serbatoi riescono poi a coprire efficacemente. In questi casi l’inserimento in rete ed posizione opportuna di un grande serbatoio di compensazione giornaliera regolato con il metodo dei livelli preimpostati, svolge una utilissima azione di regolarizzazione della produzione generale del sistema immettendo sistematicamente in rete grandi volumi idrici immagazzinati esclusivamente nelle notti e provvedendo in tal modo a compensare il mancato servizio di compensazione che avrebbe dovuto essere svolto dai citati serbatoi sparpagliati nella rete.
Questo servizio compensativo basato sulla reimpostazione dei livelli a grande scala non risulta attuato in nessuno dei grandi acquedotti italiani essendo sostituito da altri metodi complessi e senza dubbio efficaci ma senza dubbio meno utili della regolazione a .livelli imposti qui descritta.
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