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Acqua e fabbisogni idrici

PREMESSA

L'acqua è un bene prezioso indispensabile per la vita sulla terra: nel corpo umano essa rappresenta i 2/3 del peso totale. L'acqua ricopre il 71% del globo terrestre, ma una valutazione volumetrica più attendibile ne dà un valore di circa 1,5 miliardi di km cubi, acqua salata e dolce insieme: la prima rappresenta il 97% mentre la seconda solo il 3%; se da questo valore si toglie quello relativo ai ghiacci polari e quello delle falde non direttamente disponibili, rimane lo 0,26%, una piccola frazione da valutare e rispettare concretamente.

Il progredire delle tecnologie ha contribuito a rendere l'acqua indispensabile anche per una serie di impieghi quali:

  • lavare e cucinare (campo domestico);

  • processi produttivi (campo industriale);

  • impianti di riscaldamento e di raffreddamento (campo tecnologico).

Sulla base di caratteristiche chimiche, fisiche e batteriologiche, è possibile distinguere due tipi di acqua distribuita dagli impianti idrici: acqua potabile e acqua non potabile ma depurata da sostanze inquinanti o pericolose. L'acqua potabile è destinata al consumo umano. Le sue caratteristiche devono essere conformi ad apposite leggi o regolamenti: in Italia l'uso dell'acqua potabile è regolamentato dal D.Lgs 2 febbraio 2001, n.31. di attuazione della direttiva 98/83/CE relativa alla qualità delle acque destinate al consumo umano (pubblicato nel supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana del 3 marzo 2001, n. 52).


FONTI DI APPROVVIGIONAMENTO

Le acque dolci utilizzabili come potabili sono quelle superficiali (come fiumi, canali, laghi), le quali prima di essere distribuite devono ricevere un trattamento di potabilizzazione, e quelle sotterranee (acque di falda) che in genere necessitano solo di un trattamento di disinfezione. Più sono profonde e più sono considerate migliori.

Tra il 1950 e il 1990 l'uso mondiale di acqua è triplicato e si è stimato che nel 2000 stavamo usando più della metà delle acque superficiali disponibili. L'acqua utilizzata per il consumo umano proveniente dalle falde sotterranee può scaturire spontaneamente alla superficie (sorgente), oppure essere portata all'esterno attraverso la costruzione di pozzi che pescano all'interno di esse. Una sorgente è una zona sulla superficie della terra in cui la tavola d'acqua interseca la superficie e l'acqua scorre fuori sul terreno. Le sorgenti si formano quando una roccia impermeabile (detta acquicludo) interseca una roccia permeabile contenente acqua freatica (acquifero).

La nascita di una sorgente è strettamente collegata alla geologia di una zona. Se uno strato impermeabile di roccia, come un giacimento d'argilla, sta alla base di uno strato di terreno saturo o di una roccia, una linea di sorgente tenderà a formarsi su un pendio in cui affiorano strati di argilla. Le rocce eruttive sono inoltre impermeabili all'acqua, tuttavia sono spesso estesamente fratturate e le sorgenti compaiono comunemente dove tali fratture vengono in superficie. Le fratture nel calcare sono spesso allarga te dall'azione di dissoluzione dell'acqua freatica, formando piccole scanalature sotterranee e caverne.

L'acqua attinta viene accumulata all'interno di grosse vasche adeguata mente protette contro i possibili inquinamenti; successivamente si provve de a canalizzare verso la rete di distribuzione che la porta fino ai rubinetti delle case.

Le falde si dividono in freatiche e artesiane. Le prime di solito non sono molto profonde e sono dovute alla saturazione del suolo che si trova nella parte superiore di uno strato impermeabile (argille o rocce): comunicano con le acque superficiali. Le seconde sono delimitate da strati impermobili sia in alto sia in basso, cosi da risultare in pressione; nel caso della perforazione di un pozzo, il livello dell'acqua si alza, per il principio dei vasi comunicanti, fino al livello dell'acquifero che la contiene. Se l'acqua delle falde e quella di sorgente da sole non coprono completamente il fabbisogno idrico e necessario ricorrere alle acque superficiali, ossia alle acque provenienti principalmente dai laghi. In questo caso si costruiscono adeguate opere di presa, in prossimità di traverse, il cui scopo è quello di deviare l'acqua, oppure dighe, che la accumulano per far fronte ai periodi di maggior scarsità.


POZZI

Un pozzo è uno scavo praticato nel terreno verticalmente per estrarre acqua dal sottosuolo, di solito a sezione circolare e rivestito in muratura, nel l'antichità anche in legno. La tecnica di costruzione dei pozzi, anticamente scavati a mano, è rimasta fondamentalmente inalterata per millenni. Esistono sostanzialmente due tipi di pozzo, profondo e superficiale.


Il pozzo profondo o "pozzo artesiano", che deriva il suo nome dalla contea di Artois, in Francia, dove fu scavato il primo di questo tipo nel 1126, è un pozzo che, raggiungendo la falda freatica, posta cioè tra due strati impermeabili, quindi in pressione, fa sgorgare l'acqua zampillante. Le acque dei pozzi profondi vengono pescate anche a centinaia di metri nel sottosuolo in acquiferi solitamente compresi tra strati poco o per nulla permeabili. Questa tecnica, che conobbe una diffusione enorme nel XIX secolo, in realtà, data la scarsa conoscenza degli strati geologici profondi e l'eccessivo sfruttamento, produsse un danno, rappresentato dall'abbassamento del livello delle falde, per cui venne abbandonata. L'Italia ha una grande tradizione nella trivellazione dei pozzi, questo per la fiducia nella buona qualità delle acque profonde, che ha favorito la diffusione dell'uso di prelevare acque sotterranee mediante la perforazione. Ancora oggi, soprattutto al nord, un notevole quantitativo delle acque captate è di origine freatica. I pozzi superficiali pescano nelle acque di subalveo dei corpi idrici, di solito fiumi. Essi hanno profondità variabile da qualche metro a qualche decina di metri e vengono perforati a lato di un fiume o di un torrente per intercettare la falda acquifera che scorre sotto il corso d'acqua. Quest'acqua, essendo in continuità con il fiume stesso, risente delle sue variazioni di portata e di composizione. Per questo motivo è di estrema importanza la protezione dell'ambiente e delle acque superficiali circostanti, anche in considerazione del fatto che solitamente questi pozzi vengono perforati in zone geologiche sedimentarie a elevato grado di per mobilità e quindi anche di vulnerabilità. Una volta terminata la costruzione di un pozzo, al suo interno si immerge una pompa che, tramite una tubazione, porta l'acqua in superficie.

ACQUEDOTTI

Con il termine acquedotto si intende l'insieme delle strutture necessarie alla captazione, all'adduzione, all'accumulo e alla distribuzione di acqua ad esempio in una città. A queste strutture si aggiungono spesso opere accessorie: impianti di potabilizzazione, impianti di sollevamento. Le opere di captazione richiedono generalmente la costruzione di dighe o più frequentemente, di traverse, cioè di strutture di sbarramento (di intercettazione di alvei fluviali necessarie a creare le condizioni idrauliche adatte all'alimentazione delle opere di presa. Esse possono essere in muratura o in materiale sciolto (terra, scogliera). Nel caso l' approvvigionamento avvenga dalle falde si ricorre invece ai pozzi. L'opera di captazione è direttamente collegata alle condotte di adduzione, che veicolano l'acqua ai serbatoi di accumulo (o di compenso) o direttamente alla rete di distribuzione. Le opere di distribuzione sono costituite di un sistema di tubazioni (reti), facenti capo a una condotta principale direttamente allacciata al serbatoio di compenso. La rete può essere aperta (cioè costituita di diramazioni della condotta principale, ramificantesi fino alle utenze periferiche) o a maglie, cioè costituita di un insieme di circuiti in ciascun punto dei quali l'acqua può giungere da almeno due direzioni diverse. I serbatoi sono quelle costruzioni a fungo che emergono dal paesaggio e servono ad accumulare i volumi d'acqua necessari sia a compensare le fluttuazioni dei consumi, sia ad assicurare un adeguato rifornimento in periodi di emergenza. I serbatoi di testata sono direttamente alimentati dalle condotte adduttrici; i serbatoi di estremità sono invece posti a valle della rete (che è pertanto alimentata direttamente dal sistema adduttore). Nel caso di grandi agglomerati è necessario moltiplicare il numero dei serbatoi.

Molto spesso nell'acquedotto va inserito un impianto di potabilizzazione, in cui l'acqua viene sottoposta a trattamenti più o meno spinti a seconda delle sue caratteristiche (questa materia è regolamentata dal D.Lgs 152/99, che prevede tre categorie di trattamento: categoria A1, trattamento fisico semplice e disinfezione; categoria A2. trattamento fisico e chimico normale e disinfezione; categoria A3, trattamento fisico e chimico spinto, filtrazione e disinfezione).

Trattamenti fisici semplici: servono a eliminare i solidi sospesi sedimentabili e non sedimentabili (sostanzialmente vengono effettuati una sedimentazione e una filtrazione dell'acqua), trattamenti fisici e chimici normali e spinti: eliminano i solidi e correggono le caratteristiche chimiche dell'acqua. Trattamenti di affinazione: consistono nella demineralizzazione e nel miglioramento delle caratteristiche dell'acqua. Disinfezione: viene fatta per eliminare i microrganismi (clorazione, ozonizzazione, raggi UV).


FABBISOGNI IDRICI

Il fabbisogno idrico è la quantità di acqua necessaria a coprire le esigenze degli abitanti di un centro abitato. Per calcolare il quantitativo idrico occorrente a un centro urbano si deve avere una stima della popolazione futura, dopodiché si assegna una dotazione idrica media annua per abitante e dal prodotto di questi due fattori si ricava il valore del fabbisogno medio giornaliero, da cui la portata media che deve arrivare con continuità dall'acquedotto mediante le opere di presa.


Nel nostro paese i fabbisogni idrici per usi civili sono stati stimati in 8 miliardi di metri cubi all'anno, intesi come volume totale immesso nelle reti, quantità questa superiore a quella erogata alle utenze finali, a ragione delle rilevanti dispersioni e perdite. Ogni giorno usiamo grandi quantità di acqua per molti scopi differenti: usiamo l'acqua per bere, lavare i piatti, fare la doccia, per tirare lo sciacquone, per preparare la cena e per molti altri scopi. Ma l'acqua è usata non soltanto in usi domestici: gli esseri umani la usano anche nelle industrie e nell'agricoltura. Nell'agricoltura l'acqua è usata principalmente per irrigare i campi, ma nelle industrie serve per molti differenti impieghi. Può servire come ingrediente per la realizzazione di un prodotto, ma può anche costituire una parte dell'intero processo di produzione. L'acqua può essere usata per raffreddare sostanze nel processo di produzione, per trasporto e condizionamento di materie prime, per ebollizione o cottura, per il flusso, come agente per la pulizia. In Italia, il problema dei consumi di acqua pro capite in rapporto alla disponibilità di acque sorgive o comunque di buona qualità e di primaria importanza; tali consumi sono direttamente proporzionali alle dimensioni della popolazione residente: in un piccolo Comune (per esempio 1000 abitanti) essi sono dell'ordine di 60-70 lt al giorno per abitante, mentre in una grande città si superano 400 lt per abitante al giorno, cifra sulla quale incidono in parte anche gli impieghi dell'acqua in attività artigianali e industriali. I consumi domestici medi italiani sono stimati in circa 220 250 It giornalieri per abitante, ma si considera che circa il 25% vada perso per malfunzionamento delle reti di distribuzione e il 10% a livello della rete domestica. Tali consumi incidono su quello totale per circa il 75%, il restante 25% risulta invece utilizzato per usi industriali e pubblici.

L'acqua potabile viene di norma concessa:

  • lavaggi industriali;

  • impianti di innaffiamento;

  • alimentazione di fontane e vasche ornamentali;

  • impianti di riscaldamento;

  • reti antincendio;

  • circuiti di reintegro di torri di raffreddamento;

  • circuiti di reintegro in vasche di raccolta condensa;

  • raffreddamento adiabatico e apparecchiature di umidificazione negli impianti di climatizzazione.

Esistono altri possibili impieghi che comunque vanno sempre sottoposti alla preventiva approvazione da parte dell'autorità competente e che devono sempre escludere tutti gli usi riservati alle persone. Tutti i componenti delle reti di distribuzione di acqua non potabile devono essere contrassegnati in modo molto evidente e stabile con scritte e simboli regolamentari previsti dalle autorità competenti, per usi domestici, intendendosi come tali tutti gli usi all'interno di un edificio adibito esclusivamente ad abitazione civile e usi assimilabi si considera destinata a uso domestico l'acqua utilizzata per l'alimentazione, per servizi igienici o per altri impieghi ordinari domestici compreso l'innaffiamento di piccoli orti e aiuole; per usi non domestici (consumi di ogni genere diversi dagli usi domestici, attività di allevamento animali e/o bocche antincendio). Per taluni servizi viene utilizzata acqua non potabile, ossia acqua che pur non avendo le caratteristiche chimico-fisiche e batteriologiche del l'acqua potabile non contiene sostanze inquinanti o comunque pericolose per la salute delle persone che ne vengono in contatto.

L'acqua non potabile può essere utilizzata per diversi impieghi, per esempio l'alimentazione di vasi e orinatoi;

QUALITA' DELL'ACQUA POTABILE

L'acqua, in molte zone d'Italia, già possiede ottime qualità; nonostante tutto essa deve essere controllata attraverso analisi chimiche e micro biologiche mediante accurati prelievi fatti presso sorgenti, pozzi, serbang e partitori, in modo da accertare l'eventuale presenza di elementi inqui nanti. Ulteriori controlli vengono autonomamente effettuati dall'Aziende Sanitaria Locale (A.S.L.) sui recapiti finali (fontane pubbliche, sbocchi altro). La normativa italiana (D.L. n. 31 del 21 febbraio 2001 e 9 dell'Unione Europea (Direttiva 98/83/CE), riguardo alla qualità dene n acque destinate al consumo umano, si basano su una serie di la serie di criteri. Innanzitutto vengono definite l'area di tutela assoluta delle opere di presa, il cui raggio non deve essere inferiore a 10 m. la zona di rispetto (di raggio non inferiore ai 200 m) nella quale sono vietate alcune attività considerate potenziali fattori di inquinamento impiego di pesticidi, pascolo e stazzo di bestiame, discariche di qualsiasi tipo ecc.) e quella di protezione, che può essere molto vasta e sulla quale possono essere poste limitazioni per insediamenti civili, produttivi, turistici. Tale normativa definisce, per le acque destinate al consumo umano:

  • le proprietà organolettiche (colore, odore, sapore);

  • i parametri chimico-fisici (temperatura, pH, conducibilità elettrica, cloruri, solfato, calcio) che dipendono essenzialmente dal terreno;

  • la presenza di sostanze tossiche, come ad esempio arsenico, cadmio, cianuri, cromo, piombo, ec., legata soprattutto alla vicinanza del pozzo con attività industriali;

  • la presenza di sostanze indesiderate (nitrati, nitriti, fosforo, tensioattivi, ferro, manganese), il cui riscontro nell'acqua è indice di contaminazione organica e dell'uso incontrollato di concimi e fertilizzanti o di carenze nelle reti di distribuzione;

  • i parametri microbiologici (carica batterica totale, coliformi totali, streptococchi fecali ecc.) che rappresentano gli indicatori della presen za di fonti di inquinamento delle acque.

La normativa non stabilisce solo i parametri da sottoporre ai controlli, ma anche la frequenza con cui questi devono essere effettuati: entrambi i fattori variano in base alla dimensione numerica della popolazione servita. Le acque potabili che contengono eccessive quantità di sali di calcio e di magnesio sono chiamate "acque dure", mentre le acque che contengono i suddetti sali in quantità minime vengono definite "acque dolci". La durezza dell'acqua non ha, entro certi limiti, molta importanza, ma è necessario tenere presente che questi sali rendono l'acqua poco digeribile e causano la formazione di incrostazioni nei tubi, nelle caldaie, nelle pentole; oltre a essere molto dannosi per le lavorazioni industriali, impediscono anche ai saponi di formare la schiuma, necessaria per l'asportazione dello sporco dalla biancheria, dalle mani, ecc, Inoltre rendono cattiva la cottura degli alimenti, quali per esempio i legumi. Le acque "dolci" di contro sono più aggressive di quelle "dure" nei confronti dei materiali di cui sono composte le condutture e possono facilitare il passaggio in soluzione di eventuali metalli tossici come il piombo.

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