Metodologie per la ricerca perdite nelle fognature

Il deterioramento dei collettori fognari porta a problematiche sia di tipo ambientale, sia di tipo gestionale. La tenuta idraulica e l’efficienza funzionale sono requisiti fondamentali per un sistema fognario che però, a causa dell’invecchiamento, di scarsi interventi manutentivi e vecchie tecniche costruttive, al giorno d’oggi non sono più garantite. Tra le problematiche più evidenti si possono riscontrare fenomeni di infiltrazioni in rete (Infiltration) e fuoriuscite di portate reflue (Exfiltration).
Anche in ambito legislativo queste problematiche sono state affrontate e di particolare interesse risulta il Decreto Ministeriale dell’8 gennaio 1997, n. 99 che tratta il “regolamento sui criteri e sul metodo in base ai quali valutare le perdite degli acquedotti e delle fognature” (Gazzetta ufficiale n. 90 del 18 aprile 1997).
Il fenomeno dell'Exfiltration si verifica in corrispondenza di fratture, aperture, ecc. di una tubazione, soprattutto quando il livello della falda è inferiore a quello idrico nella fognatura. Esso costituisce per gli acquiferi un inquinamento di tipo diffuso caratterizzato da microrganismi di origine fecale, virus, ammoniaca, nitrati, nitriti, ecc.
Le Infiltration hanno un effetto negativo principalmente sull’efficienza degli impianti di trattamento delle acque reflue. Può raggiungere infatti valori particolarmente elevati determinando un'indesiderata diluizione del carico inquinante addotto all’impianto, con un conseguente mal funzionamento del comparto biologico. Inoltre, un aumento della portata nella rete comporta una maggiore frequenza degli scarichi in corrispondenza degli scolmatori posti lungo la rete di fognatura con un conseguente notevole apporto di inquinanti al corpo ricettore. Inoltre se nella rete fognaria sono presenti degli impianti di sollevamento le acque infiltrate comportano un'attivazione più frequente e prolungata delle pompe e quindi una loro più precoce usura e maggiori costi energetici.
Le acque di infiltrazione, inoltre, erodono il materiale di rinfianco delle condotte trascinando, all’interno della tubazione, i granelli di terreno determinando quindi la perdita di resistenza del terreno, la riduzione della sezione idraulica e l’aumento della concentrazione dei solidi nel refluo.
Le tecniche di indagine per valutare l'esistenza di Infiltration o Exfiltration in un sistema fognario possono essere molteplici e si suddividono in due categorie principali: metodologie di tipo indiretto, che cercano attraverso bilanci o la concentrazione di sostanze indicatrici di valutare la presenza di ingressi o fuoriuscite dai collettori fognari e metodologie di tipo diretto, orientate prevalentemente alla misura della portata all'interno dei collettori.
I metodi indiretti si basano sull'utilizzo di marcatori individuati nelle acque reflue adatti per una valutazione qualitativa delle Exfiltration se riscontrati in un acquifero interagente con una fognatura. Analogamente possono essere valutate qualitativamente le Infiltration analizzando la concentrazione di alcuni parametri del refluo (COD, BOD5, ecc.) e confrontandoli con valori di letteratura. Recentemente si sono adottati come indicatori anche gli isotopi stabili. L'idea deriva dal fatto che sorgenti contenenti soluti disciolti contengono distinte composizioni isotopiche, attribuibili ad un dato percorso dell’acqua. Per cui si hanno marcatori differenti se si tratta di acqua potabile, meteorica o reflua.
I metodi diretti determinano l’Exfiltration grazie a misurazioni eseguite in fognatura su un tratto di una certa lunghezza avente un distinto tipo di danno. Possono consistere in prove di perdita di pressione o in prove tramite l'impiego di traccianti. Dato che i test con acqua in pressione possono essere usati per una quantificazione su un singolo punto o un singolo ramo, l’esame di un sistema fognario può richiede molto tempo. Si possono anche installare misuratori di portata in fognatura. Questi ultimi, per garantire un'adeguata precisione della misura, sono spesso strumenti elettromagnetici che vengono fatti funzionare creando delle installazioni fisse tali da determinare un rigurgito del collettore e obbligare il refluo a passare a sezione piena attraverso un tubo interno al collettore su cui è installato il misuratore.
Un altro metodo diretto per la misura dell'Exfiltration è l'uso di traccianti secondo quanto sviluppato nel metodo QUEST (QUantification of Exfiltration from Sewers using artificial Tracers) nell’ambito del progetto di ricerca APUSS (Assessing infiltration and exfiltration on the Performance of Urban Sewer Systems). L’idea di partenza del metodo è che la misurazione della perdita è possibile grazie ad un bilancio di massa, sul tratto di rete esaminato, di una sostanza tracciante che viene aggiunta come segnale indicatore all’inizio della distanza studiata. Usualmente si adotta il cloruro di sodio come tracciante. Il tracciante attraversa il tratto di fognatura e nel caso di Exfiltration, parte della soluzione viene persa insieme al refluo fuoriuscito. Il bilancio di massa non richiede la conoscenza esatta delle variazioni della portata che, al contrario, sarebbero necessarie per determinare l’ammontare dell’Exfiltrazion tramite una normale misura di portata differenziale. Col bilancio di massa, infatti, si determina solo un tasso percentuale di perdita, il quale, se riferito al caso specifico può anche fornire una stima dei volumi fuoriusciti.
 

 

 Infiltrazioni attraverso di giunti di condotte fognarie