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L’acqua è una risorsa. Scontato, ma forse non ci rendiamo bene conto di quel che ciò voglia dire… Proviamo a chiarire qualche dubbio.
Iniziamo col dire che sarebbe più esatto parlare di acque. Questo perchè una differenza, non da poco, è data da una caratteristica in particolare: la potabilità. Potabile è un’acqua destinata al consumo umano, fondamentale per la sopravvivenza in quanto regolatrice dei processi a livello organico. Se la presenza di acqua, a livello globale, rimane costante seguendo un ciclo di continuo rinnovamento, l’acqua potabile, considerata l’iniquità di distribuzione e il crescente fabbisogno, è da considerarsi una risorsa esauribile con tutto ciò che ne consegue.
IL CICLO IDROLOGICO
L’idrologia è la scienza che si occupa di esaminare quei processi complessi che riguardano il movimento delle acque; sviluppando, in particolare, la conoscenza sulle dinamiche riguardanti la distribuzione spazio-temporale delle precipitazioni, la formazione dei deflussi, l’interazione dei canali naturali con il territorio, l’ambiente e gli ecosistemi. L’idrologia lavora prevalentemente a scala locale, adottando come unità di base il bacino idrografico. Quest’ultimo è la porzione di territorio, determinata su una rappresentazione cartografica, che raccoglie le precipitazioni che alimentano il reticolo idrografico sotteso ad un corso d’acqua a sua volta delimitato da una sezione di chiusura fittizia.
All’interno di questo sistema è possibile determinare un bilancio della risorsa acqua rispondendo all’equazione di continuità: la quantità in uscita dal sistema è pari alla differenza fra ingressi e perdite. Si tratta del bilancio idrologico, in cui compaiono queste grandezze:
Estendendo il concetto di continuità, riusciamo a comprendere il bilancio idrologico a scala globale, comunemente detto “ciclo dell’acqua“. Il sistema è l’intero pianeta, e non ci sono reali ingressi, uscite e perdite, ma continui passaggi di stato e movimenti attraverso lo spazio che fanno sì che l’ acqua sia una risorsa costante.
Tuttavia, l’acqua destinata al consumo umano è solo una parte della risorsa.
L’ACQUA POTABILE
L’acqua che presenta naturalmente le caratteristiche che la rendono adatta al consumo umano è una piccola percentuale di tutta l’acqua presente sul globo: 1%. L’acqua salmastra è in netta prevalenza (96%) rispetto all’acqua dolce. Naturalmente, data l’enorme quantità in ballo, anche una percentuale così bassa corrisponde ad una cifra altissima in mc; ma è importante ricordare che, di questa, solo il 30% è accessibile, mentre il 68 % si trova bloccata nei ghiacci perenni e svolge funzioni ecosistemiche e climatico-regolatrici che la rendono intoccabile (benchè stiamo comunque intaccandola con il global warming…).
Le acque dolci, comunque, non sono potabili di per sè. La potabilità è un parametro definito ex lege. In Italia, ad esempio, la qualità dell’acqua destinata al consumo umano è disciplinata dal Decreto Legislativo n.31 del 2001, che recepisce la Direttiva 98/83/CE e che si applica a tutte le acque destinate all’uso potabile e per la preparazione di cibi e bevande. La dizione”qualità dell’acqua destinata al consumo umano” implica anche il contatto dell’acqua con il corpo umano durante le varie pratiche di lavaggio.
Tutto ciò fa immediatamente realizzare che variabili come l’inquinamento, con gli effetti derivanti da scarichi reflui civili ed industriali non adeguatamente depurati, e i cambiamenti climatici, con l’aumento della temperatura media del globo e l’esasperazione di fenomeni meteorologici estremi intesi come lunghi periodi di siccità intervallati da precipitazioni intense non omogeneamente distribuite nel periodo annuale, incidono gravemente sulla quantità e sulla qualità della risorsa disponibile.
A tutelarci dall’inquinamento esistono precise norme (in Italia il Testo Unico Ambientale: Decreto Legislativo n°152 del 2006) a disciplina degli scarichi nei corpi idrici ricettori, alle quali si fa fronte mediante infrastrutture tecnologiche come gli impianti di depurazione. L’obiettivo è eliminare e/o ridurre gli inquinanti immessi, assicurando la permanenza dei parametri di qualità delle acque superficiali e sotterranee stabilita dai Piani di Tutela delle Acque regionali. L’inquinamento delle acque superficiali e, direttamente o indirettamente, delle acque di falda, è una piaga tanto per gli ecosistemi fluviali, lacustri e marini, tanto per l’uomo che da tali ambienti trae la risorsa destinata al suo fabbisogno.
L’ACQUA DEL RUBINETTO: dalla captazione alla restituzione in alveo
Prendiamo ad esame un individuo adulto medio contemporaneo, e poniamogli la domanda: “Ma com’è che se giri il rubinetto, esce acqua?”. Con tutta probabilità la sua risposta sarà un guazzabuglio di mezze verità, ma la realtà è che non ne ha affatto un’idea precisa, eccetto quella secondo cui pretende che ciò avvenga… Per essere consapevoli di quanto sia preziosa l’acqua, per incentivarci a farne buon uso e a non sprecarla, è necessario avere un’idea di come funzionano le infrastrutture civili idrauliche.
L’idraulica è la scienza di riferimento. Essa si può definire una branca della meccanica dei fluidi, in quanto si concentra su un fluido in particolare, l’acqua, assunto come incomprimibile (densità costante). Anche l’aria è un fluido, osserva meccaniche simili con la differenza che viene considerato comprimibile, ovvero la sua densità varia nel tempo influenzata da parametri come temperatura e pressione. La fluidodinamica, in particolare, studia il movimento dei fluidi suddividendosi in due ulteriori branche: aerodinamica (aria) e idrodinamica (acqua). L’idrodinamica e l’idrostatica, così come l’idrologia e l’ingegneria sanitaria ambientale, sono le discipline di riferimento per la progettazione di un sistema idrico integrato “acquedotto – fognatura – depuratore“.
Un sistema idrico integrato è un infrastruttura diffusa, in cui diverse opere civili e ambientali collocate in diversi luoghi dello spazio lavorano organicamente per captare, addurre, distribuire, raccogliere, depurare e conferire le acque destinate al consumo umano. Analizziamo ciascuna di queste fasi.
CAPTAZIONE
Captare significa intercettare l’acqua alla sorgente; cioè, di fatto, sottrarla temporaneamente al ciclo idrologico! L’infrastruttura idraulica deputata alla scopo è l’opera di presa, ossia una costruzione idraulica in grado di creare un bacino di raccolta di acqua dolce da poter destinare al consumo umano. Le opere di presa differiscono a seconda della sorgente di captazione; esse possono essere sotterranee per la presa da falde acquifere (camere sotterranee di presa, pozzi) oppure di superficie per la presa da alvei fluviali o da bacini imbriferi (sbarramenti artificiali). Il fattore comune è la vasca di raccolta, in cui le acque vengono fatte confluire e decantare. Qui l’acqua è ferma: l’opera fissa il carico idraulico, che intendiamo come l’energia potenziale del volume d’acqua che sarà portato nella rete idrica di adduzione.
ADDUZIONE
Addurre significa convogliare nella rete di trasporto idrico. Questa rete si avvale di tubature di grosso diametro in cui il moto avviene in pressione: le adduttrici (principali e secondarie). L’adduzione dipende da molte variabili. Il problema riguarda il movimento dell’acqua, e dunque l’energia che il flusso deve possedere per arrivare dal punto A al punto B. Il fatto che la presa (A) sia collocata ad una quota più alta rispetto alla destinazione (B), cioè che il carico idraulico del punto A sia maggiore di B, conferisce all’acqua una certa dose di energia potenziale che, salvo le perdite energetiche per attrito lungo il suo percorso, potrebbe far sì che la gravità svolga tutto il lavoro necessario al trasporto. Se così non è, bisogna considerare di fornirle l’energia necessaria, utilizzando le stazioni di pompaggio. La pompa è il congegno in grado di fornire al flusso una prevalenza (un carico idraulico “bonus”), ossia la “spinta” che gli serve per arrivare a B!
Se A è la presa, B1, B2, B3…sono i punti in cui lo schema di progetto d’acquedotto individua le utenze da servire. Tutte le utenze sono servite a partire da opere di raccolta che fermano nuovamente il flusso idrico fissando un carico idraulico : i serbatoi.
DISTRIBUZIONE
Distribuire significa servire l’utenza definita nel progetto. L’operazione parte dal serbatoio, dove è presente una vasca di calma che fissa il carico idraulico. É importante ricordare che l’acqua di questa vasca, che arriva direttamente al nostro rubinetto, viene analizzata dagli enti preposti con attività di monitoraggio periodico a cadenza ravvicinata, per assicurare che i parametri di potabilità soddisfino la normativa. Eventuali processi di potabilizzazione in specifici impianti vengono effettuati a monte dell’arrivo al serbatoio. Dal serbatoio parte la rete di distribuzione, fatta di condotte che, scorrendo al di sotto del piano campagna, arrivano fino ai nostri allacciamenti domestici.
Ogni abitato può dipendere da più serbatoi a seconda dello schema di progetto (possono essere presenti serbatoi di testa, serbatoi di estremità, serbatoio e torrino piezometrico, schemi consortili…); questo dipende dalla soluzione al problema riguardante il movimento dell’acqua dal punto B (serbatoio), al punto C ( tutta l’utenza diffusa e ramificata che questo deve servire). Facciamo un esempio semplice:
RACCOLTA IN FOGNATURA
Abbiamo capito perchè, se apriamo il rubinetto, scorre l’acqua. Ma dove se ne và quando cade nello scarico? La nostra utenza domestica prevede un doppio allacciamento: rete di distribuzione e rete fognaria. La rete fognaria è formata da tubazioni e canali che viaggiano al di sotto del piano campagna di un centro urbano, destinati alla raccolta di due tipi di acque di scarico: acque bianche e acque nere. Le acque bianche sono le acque di scolo originate dalla precipitazioni in ambito urbano; esse defluiscono lungo le superfici impermeabili del centro abitato fino a raggiungere le caditoie. Queste ultime provvedono alla raccolta delle acque in canali, in genere dimensionati per ospitare portate ragguardevoli. Le acque di prima pioggia, (le acque che per prime defluiscono in caditoia) hanno un grosso carico inquinante (in quanto vi si dilava tutto il particolato -PM- depositato sulla superficie stradale) e vanno perciò separate dalle acque bianche. Le acque nere consistono nei reflui civili convogliati dagli scarichi delle varie utenze presentie nel tessuto urbano, e viaggiano in una fognatura dedicata dimensionata per accogliere portate relativamente minori. Per piccoli abitati le fognature sono grigie, ossia non le due tipologie di carico non viaggiano secondo circuiti separati.
La rete fognaria attraversa tutto l’abitato, raccogliendo i reflui (avvalendosi, in base alla necessità, di stazioni di pompaggio) in un sistema di tubazioni e canali le cui dimensioni crescono progressivamente per ospitare tutta la portata convogliata. Il problema idrodinamico che sta alla base della progettazione di una rete fognaria introduce i principi del moto al pelo libero in canali prismatici. In questo caso, il discriminante non è tanto linea piezometrica quanto la pendenza da attribuire ai canali sotterranei. L’obiettivo è sempre permettere il moto del fluido dal punto C (l’abitato) fino al punto D: l’impianto di depurazione.
DEPURAZIONE
Depurare significa eliminare le sostanze inquinanti, facendo sì che le acque di scarico tornino a soddisfare parametri che le rendano adatte al conferimento nei corpi idrici ricettori. Ci sia avvale, a tal scopo, degli impianti di depurazione , ai quali vengono conferite le acque della rete fognaria nera o grigia. L’impianto di depurazione è una infrastruttura adibita all’esecuzione di un processo, per cui è strutturato mediante diversi apparati in cui avvengono step sequenziali necessario alla depurazione. Distinguiamo, semplificando, i processi principali presenti in un impianto a fanghi attivi:
Si conclude, con questo importantissimo passaggio, il viaggio che, passando per il rubinetto di casa nostra, porta l’acqua dalla sorgente all’alveo ricettore. SE ADEGUATAMENTE DEPURATA , l’acqua che abbiamo utilizzato può viene re-introdotta nel ciclo idrologico, e la RISORSA VIENE PRESERVATA!