Modellazione degli Indicatori di Prestazione nell’ambito del Sistema Idrico Integrato

1. Modellazione degli Indicatori di Prestazione nell’ambito del Sistema Idrico Integrato Concetti Generali e Strategie di utilizzazione

2. Sommario (1^parte) • Il Sistema Idrico Integrato • L’industria dell’acqua (efficienza e qualità del servizio al minor costo possibile) • Cosa sono gli Indicatori di Prestazione (PIs) • Perché si utilizzano i PIs • Alcuni esempi di PIs • La prospettiva internazionale • IWA – International Water Association • Esperienza inglese • La prospettiva italiana (Legge Galli)

3. Sommario (2^parte) • Le rotture nei sistemi idrici • Evoluzione della modellizzazione delle rotture • Un esempio applicativo: i tassi di rottura nelle reti idriche (acquedotti e fognature) • Applicazione dei modelli in schemi di riabilitazione multi-obiettivo

4. Il Sistema Idrico Integrato Acqua di Falda Serbatoi Laghi o Sorgenti Utenza Potabilizzatore Pompaggio Acquedotto

5. Pioggia Il Sistema Idrico Integrato Depurazione Fogna Mista Recettore finale Fogna Nera Fognatura

6. Il Servizio Idrico Integrato Gestione

7. Il Servizio Idrico Integrato Manutenzione

8. Il Servizio Idrico Integrato Riduzione delle perdite

9. Il Servizio Idrico Integrato Costruzione

10. Il Servizio Idrico Integrato Salvaguardia

11. Soggetti indiretti Consumatori Enti di controllo Associazioni di tutela Istituti di credito Autorità politiche L’Industria dell’acqua Enti Gestori

12. L’Industria dell’acqua Obiettivi di gestione Il raggiungimento del più alto livello di soddisfazione del cliente e di qualità del servizio in linea con i regolamenti vigenti e con la salvaguardia delle risorse. • Fornire adeguati livelli di servizio ai consumatori, nel rispetto delle politiche regionali e nazionali; • Ottenere la produttività più alta possibile dalle risorse umane a disposizione, rispettandone le aspirazioni professionali; • Ottimizzare l’uso delle risorse idriche e naturali; • Utilizzare al meglio le risorse finanziarie; • Programmare, costruire, manutenere e far operare nella maniera più efficace ed efficiente possibile le reti idriche.

13. Gli Indicatori di Prestazione Per raggiungere gli obiettivi di gestione, gli enti gestori hanno bisogno di impegnarsi per il raggiungimento di un più alto grado di efficienza ed efficacia. Efficienza: capacità di utilizzare in maniera ottimale la risorsa idrica per produrre il servizio. Efficacia: capacità di raggiungere determinati obiettivi specifici, definiti realisticamente. Un Indicatore di Prestazione (PI) è la misura quantitativa di un particolare aspetto delle prestazioni o degli standard di servizio di un Gestore. I PIs sono utili nel monitoraggio e nella valutazione dell’efficienza e dell’efficacia della gestione, che altrimenti sarebbero operazioni molto complesse.

14. Gli Indicatori di Prestazione • Aiutano i manager a dare maggiore qualità e tempestività alle proprie decisioni; • Permettono un facile riscontro degli effetti delle decisioni gestionali; • Sottolineano i punti di forza e debolezza della rete, consentendo l’identificazione delle misure correttive per migliorare la produttività e le procedure; • Facilitano l’implementazione di procedure di riferimento, sia internamente al gestore, che esternamente per effettuare confronti tra diversi gestori; • Forniscono solide basi tecniche per controllare le operazioni del gestore e prevedere gli effetti delle raccomandazioni messe in pratica a seguito di un determinato controllo

15. Gli Indicatori di Prestazione • Forniscono una base comune per comparare le prestazioni degli Enti Gestori e identificare le possibili misure correttive; • Supportano la formulazione di politiche per il settore idrico nell’ambito della gestione integrata delle risorse idriche, includendo la localizzazione delle risorse, degli investimenti e lo sviluppo di nuovi strumenti di regolamentazione; • Forniscono degli strumenti chiave di monitoraggio per la salvaguardia degli interessi del consumatore, nelle situazioni di monopolio del servizio, e per verificare il raggiungimento degli obiettivi sottoscritti dal Gestore

16. Gli Indicatori di Prestazione • Forniscono assistenza nel valutare le priorità di investimento, per selezionare i progetti e così via • Forniscono i mezzi per tradurre processi complessi in informazioni facili da comprendere, potendo percepire la misura della qualità del servizio fornito • Organizzazioni sovra-nazionali: Forniscono un “linguaggio” appropriato per identificare le principali asimmetrie tra regioni del mondo, e le loro cause ed evoluzioni, quindi consentendo la definizione delle opportune strategie

17. La prospettiva internazionale A livello internazionale l’International Water Association (IWA) sta cercando di fornire le linee guida per definire delle procedure di gestione ottimale delle reti e delle risorse idriche attraverso l’uso dei PIs. • Creare una struttura coerente di PIs che permetta in futuro il confronto tra gestori, in modo da promuovere lo scambio di informazioni ed i miglioramenti nelle prestazioni gestionali; • Creare un gruppo coerente di PIs da cui poter estrarre dei sottogruppi in relazione ad esigenze specifiche, utilizzabili dalle autorità di controllo; • Creare un “linguaggio” comune di riferimento che supporti i Gestori nella definizione distrumenti di gestione basati sull’uso dei PIs.

18. La prospettiva internazionale L’IWA individua 4 livelli di definizione dei PIs: • PIs che forniscono un quadro generale dell’efficienza e della efficacia della gestione dell’azienda; • PIs che forniscono informazioni più approfondite rispetto a quelle fornite dal livello 1; • PIs che forniscono una grande quantità di dettagli specifici, ma ancora relativi ad un livello di gestione generale; • PIs che approfondiscono ancor più le informazioni rispetto al livello 3, ma che sono utilizzabili a livello di distretto (sotto-area della singola rete) e possono diversificarsi tra i diversi gestori.

19. La prospettiva internazionale Livello 1 Mains Failures Mains Rehabilitations Service Connections Failures Service Connections Rehabilitations Mains relining Hydrant Failures Replaced mains Livello 2 Replaced valves Power Failures Pump replacement

20. La prospettiva internazionale Risorse idriche: inefficienza dell’uso delle risorse idriche (perdite reali/acqua estratta e acquistata) [%] Personale: numero di operatori per migliaia di connessione Potabilizzazione: utilizzo dei potabilizzatori (massimo volume giornaliero potabilizzato/massima capacità di potabilizzazione disponibile) [%] Perdite idriche: perdite idriche per connessione all’anno Contabilizzazione: Efficienza delle letture (numero delle letture corrette/numero dei contatori x la frequenza di lettura)[%] Servizio: Copertura della popolazione [%] Continuità del servizio [% ore di servizio] Qualità del servizio: Numero annuo di reclami per connessione Qualità dell’acqua: Numero di controlli annui/controlli obbligatori per legge Costi di gestione: Costi operativi unitari [$/mc] Efficienza: Rapporto di copertura totale dei costi (ricavi annui/costi annui)

21. La prospettiva internazionale

22. La prospettiva internazionale L’interpretazione delle prestazioni dell’Ente Gestore non può prescindere dal contesto in cui egli opera e dalle sue proprie peculiarità organizzative interne. Le caratteristiche delle infrastrutture (reti, serbatoi, ecc.) e della regione in cui si opera sono elementi importanti nel confronto tra gestori per meglio comprendere il contesto demografico, economico, geografico e ambientale.

23. La prospettiva internazionale

24. La prospettiva internazionale LA PRIVATIZZAZIONE DELL’INDUSTRIA DELL’ACQUA IN GRAN BRETAGNA 1989: Water Act – Privatizzazione • Nomina di un ente di regolamentazione economica (OFWAT); • Il compito principale di OFWAT è quello di fissare i limiti di prezzo per controllare i ricavi delle aziende; • OFWAT tutela gli interessi degli utenti; • OFWAT ha realizzato dei comitati locali di Assistenza Clientiindipendenti per la loro rappresentazione (WaterVoice) • Nel novembre 1989 vengono messe in vendita dieci aziende di gestione di acquedotti e fognature. Successivamente il governo ha emesso normative relative alla tutela ambientale e alla regolamentazione della concorrenza.

25. La prospettiva internazionale Gli obiettivi della WATER ACT • Limitazione nell’uso dell’acqua; • Riduzione della pressione d’esercizio; • Continuità del servizio di fornitura; • Limitazione degli allagamenti da rigurgito fognario; • Soddisfacimento dei reclami dell’utenza; • Riduzione dei tempi di attesa telefonica; • Aumento della percentuale di bollette determinate su lettura reale. I risultati vengono pubblicati annualmente dall’OFWAT in Inghilterra e Galles

26. La prospettiva internazionale Come hanno reagito gli Enti Gestori Inglesi • Valutazione dei processi operativi esistenti; • Preparazione delle misure di miglioramento; • Applicazione di modelli di simulazione delle reti; • Gestione delle perdite; • Gestione integrata delle reti idriche; • Pianificazione della riabilitazione; • Ottimizzazione dei costi operativi e degli investimenti; • Priorità di investimento determinata a partire dalla valutazione del rischio (criticità);

27. La prospettiva internazionale Fonte Ofwat

28. La prospettiva internazionale Fonte Ofwat

29. La prospettiva internazionale Fonte Ofwat

30. La prospettiva italiana LEGGE 5 GENNAIO 1994, N. 36 (LEGGE GALLI) • Salvaguardia delle risorse idriche; • Rispetto per le aspettative delle future generazioni; • Tutela degli utenti finali; • Controllo delle tariffe; • Adeguati ed omogenei “standard” di servizio; • Dinamicità di gestione; • Creazione di una moderna industria dell’acqua;

31. LEGGE 5 GENNAIO 1994, N. 36 (LEGGE GALLI) SeparazioneFunzioni di Controllo e Programmazione da quelle di Gestione del Servizio; Definizione di Ambiti Territoriali Ottimali (A.T.O.); Definizione del Servizio Idrico Integrato (S.I.I.); Risparmio – Rinnovo – Riuso dell’Acqua; Gestione efficiente, efficace, economica; Tariffa adeguata alla integrale copertura costi e investimenti; Redazione di un Piano di Ambito (per circa 20/30 anni); La prospettiva italiana

32. La prospettiva italiana • LIVELLI DI SERVIZIO – Acquedotti (DPCM 4 marzo 1996) • Dotazione pro-capite giornaliera alla consegna, non inferiore a 150 l/ab giorno (volume attingibile dall'utente nelle 24 ore); • Portata minima erogata al punto di consegna non inferiore a 0,10 l/s; • Un carico idraulico di 5 m, misurato al punto di consegna, relativo al solaio di copertura del piano abitabile più elevato; • Un carico massimo riferito al punto di consegna rapportato al piano stradale non superiore a 70 m; • I dispositivi di sollevamento eventualmente installati dai privati debbono essere idraulicamente disconnessi dalla rete di distribuzione; • dotazione pro-capite non potabile minima50 l/ab giorno; • Qualità delle acque potabili (D.P.R. 24/5/88 n. 236); • Controlli qualitativi (al punto di consegna utente); • Misurazione utenze collettive (D.P.R. 23/08/82 n. 854);

33. La prospettiva italiana • LIVELLI DI SERVIZIO – Depurazione (DPCM 4 marzo 1996) • Obbligo di fognatura separata per le nuove urbanizzazioni e per i rifacimenti; • Immissioni in fogna (pozzetti di allaccio sifonati ed areati); • Fognature nere (reflui + acque di prima pioggia); • Drenaggio urbano (Tr = 5 anni); • Allaccio in fogna (controllo sulle acque immesse nella fognatura); • Servizio di depurazione (L. 152/99, D.C.I 4/02/77); • Piano di emergenza (approvato dall‘A.T.O., interventi sulla rete fognaria e sugli impianti di depurazione limitando al massimo i disservizi e tutelando la qualità dei corpi ricettori).

34. La prospettiva italiana • Qualità del servizio (DPCM 4 marzo 1996) • Continuità del servizio: 24 ore su 24 e in ogni giorno dell'anno, salvo i casi di forza maggiore, reperibilità 24 ore su 24, prestazioni di primo intervento, riparazione di guasti ordinari, controllo dell'evoluzione quantitativa e qualitativa delle fonti di approvvigionamento, piano di gestione delle interruzioni; • Crisi idrica quantitativa: obbligo di informazione degli Enti Locali e proposta delle misure da adottare durante la crisi; • Dotazione: costituisce riferimento pianificatorio da prendersi a base per la quantificazione della risorsa da rendere disponibile e per la pianificazione delle infrastrutture (Bilancio Idrico); • Captazione e adduzione (D.P.R. n. 236/88): • Il numero e la potenzialità delle risorse devono assicurare un ragionevole livello di certezza di soddisfacimento del fabbisogno; • Perdite: tempi e investimenti; • Servizio antincendio, fontane, ecc.

35. La prospettiva italiana • Qualità del servizio (DPCM 4 marzo 1996) • Obbligo di dotarsi di un laboratorio di analisi; • Segnalazione guasti (servizio telefonico 24 ore su 24); • Servizio informazioni obbligatorio (call center e sportelli pubblici); • Pagamenti (modalità, morosità dell'utente); • Informazione agli utenti; • Reclami (risposta scritta ai reclami degli utenti); • Penali (convenzione gestore-autorità); • Lettura e fatturazione (due volte all'anno); • Sistema di Qualità: obbligatorio oltre i 100.000 abitanti, con un idoneo Sistema Informativo Territoriale, e atto a consentire nel modo più efficace le manovre sul sistema, gli interventi di riparazione, la manutenzione programmata e l'aggiornamento della situazione patrimoniale dei cespiti; • Piano di manutenzione programmata e di rinnovi tali da garantire il continuo mantenimento in efficienza del sistema affidato al gestore.

36. Le rotture nelle reti idriche

37. Le rotture nelle reti idriche

38. Le rotture nelle reti idriche

39. Le rotture nelle reti idriche

40. Le rotture nelle reti idriche Deterioramento strutturale Deterioramento idraulico • Costi diretti • Riparazione della rottura, acqua persa, danni diretti alle proprietà, ecc. • Costi indiretti • Perdita di produzione, deterioramento delle strade e delle infrastrutture adiacenti, ecc. • Costi sociali • disagi, insalubrità, interruzioni del servizio, interruzione del traffico e delle altre attività produttive connesse

41. Le rotture nelle reti idriche • Verifica/soddisfacimento dei LIVELLI DI SERVIZIO • Necessità di riabilitare le condotte in opera nelle reti idriche cittadine: • Sostituzione integrale (replacement); • Riparazione/Ripristino (refurbishment); • Rigenerazione (relining); • Limitate risorse economiche; • Necessità di pianificare gli interventi/investimenti; • Conoscenza delle priorità di intervento nella rete; • Bilancio/ottimizzazione tra costi e benefici;

42. Rotture negli acquedotti Condotte di adduzione (grande diametro - oltre 300 mm) • Strategia di prevenzione del rischio • Ispezioni periodiche; • Uso di modelli fisici; Distribuzione urbana (piccolo diametro - max 250 mm) • Modellazione del deterioramento della rete per gestire il rischio • Uso di PIs affidabili • Numero delle rotture (BR) • Tasso di rottura al km

43. Rotture nelle fognature Costi di manutenzione e riabilitazione vs. Verifica livelli di servizio Selezione dei TRONCHI “CRITICI” • Ispezioni periodiche • Pianificazione degli interventi a breve/lungo termine PERFORMANCE INDICATORS (PIs) Dati disponibili: Interventi registrati COLLASSI (CL) BLOCCHI (BL)

44. Modellazione delle rotture Fattori fisici che influenzano le rotture • Fattori Ambientali • Clima/precipitazioni; • Tipologia di suolo; • Carico dinamico (traffico); • Sollecitazioni esterne; • Profondità di posa; • Fattori Operativi • Pressione di esercizio (acquedotti); • Tasso di sostituzione; • Protezione catodica (acquedotti); • Fattori Strutturali • Invecchiamento della condotta; • Diametro; • Materiale; • Lunghezza della condotta; • Numero di connessioni; • Pendenza media (Fognature) Variabili nel tempo Spesso non disponibili Registrati a livello di tronco

45. Modellazione delle rotture Bathtub curve – curva a “vasca da bagno”

46. Evoluzione della modellizzazione delle rotture Caratteristiche tipiche dei dati disponibili • Qualità dei dati • Dati mancanti o inaffidabili relativi alle caratteristiche strutturali delle condotte e all’ambiente circostante (terreno di posa, carichi dinamici) • Bassa probabilità di rottura • Brevi periodi di registrazione dei dati • Nessun evento di rottura registrato per la maggior parte delle condotte • Difficoltà di stimare il tasso di rottura per ogni singola condotta Selezione dei dati Suddivisione in classi omogenee

47. Evoluzione della modellizzazione delle rotture I modelli statistici usano le serie storiche delle rotture per identificare: • Probabilità di rottura; • Tassi di rottura annuali; • Numero di rotture in un certo orizzonte temporale; • “Vita utile” di esercizio della tubazione; • Intervallo tra due rotture successive; Le tendenze previste si assume continuino nel futuro Pianificazione degli interventi di sostituzione/manutenzione

48. Evoluzione della modellizzazione delle rotture I modelli statistici si distinguono • Modelli deterministici • prevedono i tassi di rottura usando due o tre parametri basati sull’età della condotta e sulle serie storiche delle rotture. La popolazione delle condotte analizzate è suddivisa in gruppi omogenei rispetto agli altri fattori al fine di descrivere con i due o tre parametri suddetti le relazioni esistenti; • Modelli probabilistici multi-variabili • considerano diverse variabili di influenza nelle relazioni tra le rotture riducendo la necessità di suddividere le condotte in gruppi omogenei. Sono particolarmente indicati per l’applicazione a singole condotte con l’obiettivo di identificare ed associare una priorità di intervento per la sostituzione delle stesse; • Modelli probabilistici mono-variabili • usano elaborazioni di tipo probabilistico su dati suddivisi in gruppi per ottenere l’aspettativa di vita di una condotta, la probabilità di rottura e l’analisi probabilistica del fenomeno di raggruppamento (clustering) delle rotture secondo uno o più proprietà.

49. Modelli deterministiciEsponenziali nel tempo

50. Modelli deterministiciEsponenziali nel tempo • Shamir e Howard (1979) • Modella il numero di rotture per Km per anno; • E’ determinato per gruppi omogenei; • Ammette che un tubo nuovo abbia un tasso di rottura; • Assume l’ipotesi che le rotture siano uniformemente distribuite all’interno di un gruppo omogeneo; • Richiede molta attenzione della suddivisione in gruppi; Hanno proposto anche un approccio per valutare il momento ottimale di sostituzione: