Il monitoraggio delle fognature della città di Milano finalizzato alla ricerca delle portate anomale e alla calibrazione del modello numerico

Il monitoraggio delle fognature della città di Milano finalizzato alla ricerca delle portate anomale e alla calibrazione del modello numerico

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  Standard generali difognatura: Macro-indicatore M4 – Adeguatezza del sistema fognario Il monitoraggio delle fognature della città di Milano finalizzato alla ricerca delle portate anomale e alla calibrazione del modello numerico Relatori: Ing. Andrea Aliscioni, Geom. Maurizio Bellante
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  •Il Comune diMilano affida alla nuova società Metropolitana Milanese (futura MM) una concessione trentennale per la costruzione e l'esercizio delle linee metropolitane luglio 1955 •MM è nominata gestore del Servizio Idrico Integrato giugno 2003 •Sono costituite due nuove società: Metro Engineering S.r.l. e Napoli Metro Engineering S.r.l. gennaio 2009 •La gestione delle case popolari del Comune di Milano è affidata a MM dicembre 2014 Aree di Business Ingegneria della mobilità e delle infrastrutture Gestione del Servizio Idrico Integrato della Città di Milano Gestione del patrimonio di edilizia residenziale pubblica del Comune di Milano ETROPOLITANA ILANESE S.p.A.
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  Il Servizio IdricoIntegrato MM gestisce l’intero ciclo del SII della Città Di Milano • Erogazione di acqua potabile e suo costante controllo • Raccolta, trattamento e depurazione di acque reflue • Gestione dei Clienti sull’intero processo di erogazione del servizio Coprendo il 100% del territorio servito • 50.000 clienti (pari a circa 700.000 unità abitative e produttive del Comune di Milano) e coprendo una domanda di circa 2 milioni di persone (residenti e city user) • 2.300 km di rete acquedottistica oltre 400 pozzi in funzione e 31 stazioni di pompaggio • 1.550 km di condotti fognari nei quali confluiscono ogni anno più di 250 milioni di metri cubi di acque reflue Garantendo un servizio di Qualità • più di 200 milioni di m3 di acqua erogata nel 2014 • oltre 17.000 campionamenti di acqua prelevata • Oltre 230.000 parametri chimici, fisici e microbiologici analizzati
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  La rete fognariadi Milano: Struttura della Rete Rete Minore a Maglie Chiuse Intercomunicanti Collettori Interzonali Grandi Collettori Estensione: 1544 km di rete Superficie coperta: 193 km2 Età media: 65 anni Condotti più antichi: 137 – 147 anni (1868-1878) Pendenza media: 1,5 %0 Pendenza media: 5-6 %0 Sistema a Terrazzi: bacini scolanti a quote diverse
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  La rete fognariadi Milano: Rete Minore Capacità di Invaso: 1.650.000 mc 78% dell’intera rete di Milano
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  La rete fognariadi Milano: Tubazioni • 320 tipologieTipi di sezione adottata • Minima d= 0,30 m (circolare) • Massima W = 6,20 x 4,11 m (policentrica) Dimensioni • condotti di modeste dimensioni non ispezionabili (S < 1 m2) realizzati utilizzando prevalentemente tubazioni in grès Sezioni Circolari • condotti di medie dimensioni ( 1 < S < 3 m2) caratteristiche più idonee al funzionamento in «sistema unitario» (velocità del liquame più elevata anche in presenza di portate ridotte) facilmente ispezionabile Sezioni Ovoidali • condotti di dimensioni maggiori ( S > 3 m2) destinate a smaltire notevoli portate (collettori principali) Sezioni Policentriche
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  La rete fognariadi Milano: Tubazioni
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  La rete fognariadi Milano: Tubazioni
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  La rete fognariadi Milano
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  La rete fognariadi Milano
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  I depuratori diMilano Peschiera Borromeo Bacino Est (Superficie = 22,3 Km2) Milano Nosedo Bacino centrale (Superficie = 69,0 Km2) Milano San Rocco Bacino Ovest (Superficie = 101,3 Km2) 1 2 3
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  I depuratori diMilano Impianto Nosedo San Rocco Bacino Centro Orientale Occidentale Superficie [km2] 69,0 101,3 Potenzialità [E.A.] 1.250.000 1.050.000 Portata tempo asciutto [m3/s] 5,00 4,00 Portata massima [m3/s] 15,00 12,00
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  Problematica delle acqueparassite Acqua meteorica su rete nera Conseguenze infiltrazioni:  Sovrastima portata nera.  Riduzione efficienza impianto di depurazione.  Funzionamento stazioni di sollevamento in condizioni non prossime a quelle di progetto.  Aumento costi legati al sollevamento. Conseguenze exfiltrazioni:  Inquinamento di tipo diffuso di acquiferi sotterranei confinati e non confinati. Cosa sono le acque parassite? Componente non conforme né per qualità né per quantità al sistema fognario dimensionato (Masotti et al., 2005). Lo standard europeo ATV-DVWK (2003) fornisce la seguente definizione: “la portata estranea è l’acqua immessa nella rete di collettori fognari la cui qualità non è influenzata da alcun tipo di uso (domestico, industriale, ovvero agricolo) oppure l’acqua non specificamente raccolta durante gli eventi meteorologici. Lo standard DIN EN 752-1 (DIN, 1996a) definisce semplicemente la portata parassita come una portata “non desiderata” immessa nel sistema fognario.
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  Le acque parassitenella rete fognaria di Milano CAUSE PRINCIPALI Provenienti dalla falda superficiale per una non perfetta impermeabilità delle tubazioni Collegamenti illeciti, o acque di falda prelevate all’interno delle proprietà private e scaricate illecitamente attraverso gli allacciamenti esistenti Presenza di parecchi corsi d’acqua (indipendenti dalla rete di fognatura ma qualche volta interferenti) EFFETTI Riduzione dell’efficienza degli impianti di trattamento delle acque reflue causata da una indesiderata diluizione del carico inquinante addotto all’impianto con un conseguente mal funzionamento del comparto biologico Maggiore quantità di reflui da sollevare nelle stazioni di pompaggio e maggiore frequenza di scarichi in corrispondenza degli scaricatori di piena posti lungo la rete con conseguente apporto di inquinanti al corpo ricettore Il sistema unitario a maglie chiuse prima descritto. il carattere fortemente eterogeneo del tessuto urbano della città di Milano in termini di utenze (civili, artigianali, industriali) hanno provocato delle fortissime complessità nella calibrazione del modello matematico e all’individuazione delle infiltrazioni dovute alla acque parassite.
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  Gara d’appalto perla ricerca acque parassite Gara per la ricerca delle portate parassite nel bacino OVEST della rete di fognatura della città di Milano 2017 Gara per la ricerca delle portate parassite nei bacini CENTRO EST della rete di fognatura della città di Milano 2015 In accordo al Capitolato Speciale d’Appalto delle due gare sono stati realizzati in totale 345 punti di misura della portata: 170 punti nel LOTTO 1 e 175 nel LOTTO 2 In particolare i misuratori impiegati sono stati suddivisi in postazioni fisse, con durata minima di registrazione pari a 90 giorni e postazioni mobili, con durata minima della registrazione pari a 30 giorni.
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  Bacini fognario diriferimento MACRO LOTTO 1 Bacino Ovest 170 punti di misura della portata San Rocco Nosedo Peschiera MACRO LOTTO 2 Bacino Centro-Est 175 punti di misura della portata
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  Le fasi dellacampagna di misura Il programma di lavoro è stato articolato in macro attività 3) Acquisizione ed elaborazione dei dati di portata & Risultati della campagna di misura 2) Esecuzione campagna di misura 1) Progetto della campagna di misura 1. Progetto della campagna di misura partendo dai dati cartografici noti 2. Esecuzione della campagna di misura 1. Sopralluoghi preliminare per validare il progetto della campagna 2. Installazione dei misuratori di portata 3. Acquisizione dati, elaborazione e risultati della campagna di monitoraggio
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  Progetto della campagnadi monitoraggio  Dettagliata analisi del reticolo fognario
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  Progetto della campagnadi monitoraggio  Suddivisione di bacini in sotto-ambiti fognari e definizione della posizione dei misuratori Bacino OVEST AMBITO 3 Bacino OVEST AMBITO 1 Bacino OVEST AMBITO 2 Bacino EST AMBITO 3 Bacino CENTRO AMBITO 2 Bacino CENTRO AMBITO 1
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  Progetto della campagnadi monitoraggio  La posizione dei misuratori di portata consente di costruire il diagramma di flusso. Il diagramma è relativo all’interdipendenza tra i punti di misura nella condizione di deflusso fognario di tempo secco, quindi rappresenta i versi di deflusso della fognatura nera prevalentemente a gravità.
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  Sopralluogo ispettivo: funzionalealla validazione dei punti di misura, in accordo con MM S.p.A., al fine di accertare:  le adeguate condizioni idrauliche nonché le peculiarità della rete;  le condizioni generali di sicurezza da attuarsi nel cantiere temporaneo per l'apprestamento della strumentazione nella cameretta fognaria. L’attività è stata svolta in campo da un ingegnere idraulico specializzato nelle attività di monitoraggio fognario con il supporto del personale tecnico MM S.p.A. +500 pozzetti ispezionati Esecuzione della campagna di misura – Sopralluogo
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  Installazione della strumentazioneper la registrazione in continuo dei dati di livello, velocità, portata e temperatura del refluo Installazioni sono state eseguite nel rispetto delle procedure di sicurezza secondo D.Lgs 81/2008 e succ. mod. e D.P.R. 177/2011 Esecuzione della campagna di misura – Installazioni
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  Installazione dei misuratoridi portata 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  L’area bagnata è determinata sulla base della geometria della condotta ove la sonda è installata e sulla misura del livello idrico presente.  La strumentazione ha campo di applicazione sia per deflusso a pelo libero, sia in pressione.  La strumentazione utilizzata consente la misura del profilo di velocità lungo la verticale fino ad un massimo di 16 valori. Esecuzione della campagna di misura – Installazioni
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  Esecuzione della campagnadi misura – Vista installazioni
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  Punti di misurafissiStrumentazione KAPTOR BM Tecnologie Industriali con invio dati in remoto su portale dedicato e consultazione in remoto in tempo reale Esecuzione della campagna di misura – Strumentazione
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  Approccio secondo ilconcetto di minimo di portata applicato al segnale differenza. Elaborazione dei segnali e risultati della campagna di misure Analisi dei segnali di portata finalizzata alla valutazione della portata di minimo notturno
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  Tipici risultati dellaanalisi del segnale
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  Coefficiente udometrico teorico Risultatidella analisi del segnale Soglia di attenzione PORTATE MEDIE COEFFICIENTE UDOMETRICO CONFRONTO CON LA PORTATA ATTESA PORTATA DI MINIMO NOTTURNO
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  QUANDO DEFINIRLA PORTATA ANOMALA PROBABILE PORTATA IMMESSANON DESIDERATA Consumi idrici dichiarati Coefficiente udometrico di tempo secco Portata di minimo notturno Secondo la DIN EN 752-1 (DIN, 1996a) la portata parassita è quella componente di portata non desiderata immessa nel sistema fognario Soglia di 10 l/s per la portata di minimo notturno tenuto conto che l’ipotesi di assenza di scarichi notturni difficilmente viene attesa nella città di Milano Si deve osservare come il tessuto urbano della città di Milano su cui insiste la rete fognaria monitorata presenta un carattere fortemente eterogeneo sia in termini di utenze (civili, produttive, industriali, etc.) che in termini di “sociologia urbana” intesa come rapporto della vita sociale dell’uomo con la città (turismo, vita notturna, attività lavorative notturne, etc). La perimetrazione fognaria condotta ha determinato una scala di macrobacino fognario che verosimilmente risente dell’effetto di eterogeneità sopra descritto. Tale condizione comporta l’adozione di un valore di soglia delle portate di minimo notturno fissato cautelativamente in 10 l/s (36 m3/h). Coefficiente udometrico di tempo secco teorico pari a 0.21 l/s ha Scostamento fra dato registrato e dato atteso dedotto a partire dai consumi idrici Le acque parassite
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  Principali risultati Per ciascunambito fognario sono stati analizzati i segnali di portata allo scopo di valutare le portate medie di tempo secco, di pioggia e di minimo notturno. Nel seguito si riassumono i principali valore ottenuti LOTTO AMBITO PORTATA MEDIA DI AMBITO Qmed [l/s] PORTATA DI MINIMO NOTTURNO MNF [l/s] Incidenza MNF su Qmed [%] LOTTO 1 BACINO OVEST AMBITO 1 961 363 37.8 AMBITO 2 884 312 35.3 AMBITO 3 550 238 43.3 LOTTO 2 BACINO CENTRO AMBITO 1 2587 1110 42.9 AMBITO 2 2553 1011 39.6 LOTTO 2 BACINO EST AMBITO 3 738 315 42.7
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  Principali risultati LOTTO 1 distribuzionedelle portate medie e di minimo notturno LOTTO 2 distribuzione delle portate medie e di minimo notturno
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  Principali risultati LOTTO 1 LOTTO2 Mappatura preliminare di tutti i distretti fognari in funzione della portata di minimo notturno
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  Priorità 1 (P1)il distretto è potenzialmente interessato da rilevanti portate parassite, si consiglia di attenzionare lo stesso al fine di giustificare la portata rilevata ovvero confermare la presenza di infiltrazioni parassite; Priorità 2 (P2) il distretto potrebbe essere interessato da infiltrazioni da moderate a rilevanti, si consiglia di attenzionare lo stesso al fine di giustificare la portata rilevata ovvero confermare la presenza di infiltrazioni parassite; Priorità 3 (P3) il distretto potrebbe essere interessato da modeste portate parassite, le quali tuttavia non richiedono alcun ulteriore intervento conoscitivo. Principali risultati
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  Principali risultati ANALISI DELLAPORTATA DI MINIMO NOTTURNO +150 DISTRETTI FOGNARI PERIMETRATI Qmedia 7850 l/s 64 DISTRETTI POTENZIALMENTE INTERESSATI DA PORTATA ANOMALA Qmin 3360 l/s, di cui 2720 l/s potenziali portate anomale ANALISI DEL COEFFICIENTE UDOMETRICO & CONFRONTO CON LA PORTATA ATTESA DEDOTTA DAI CONSUMI IDRICI 45 DISTRETTI CARATTERIZZATI DA PRIORITA’ DI INTERVENTO da P2 a P1 IPOTESI DI INTERVENTO SOLO SU 15 DISTRETTI FOGNARI +60% DELLE PORTATE POTENZIALMENTE ANOMALE SU CUI FOCALIZZARE L’ATTENZIONE
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  Per individuare egiungere alla corretta ed esatta definizione degli interventi di riduzione/eliminazione delle acque parassite, nonché le problematiche da risolvere all’interno del sistema fognario si renderà necessario sviluppare: il quadro complessivo di tutti gli interventi necessari per la eliminazione delle acque parassite; la definizione delle linee guida e delle specifiche tecniche per lo sviluppo delle ispezioni televisive di dettaglio; l’esame delle tipologie di intervento (relining, sigillature localizzate, ecc.) che risulteranno più idonee per ciascuno dei vari punti di intervento individuati ed in funzione delle rispettive peculiarità; la stima preliminare dei costi di tutti gli interventi necessari per la eliminazione delle acque parassite; l’analisi costi/benefici per la definizione delle priorità che guideranno la scelta degli interventi da attuare con il finanziamento disponibile. Interventi di riduzione delle acque parassite
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  Interventi di riduzionedelle acque parassite
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  Si ringrazia perl’attenzione