Prelocalizzazione perdite idriche con tecnologia SAR: dal satellite all’aereo. Opportunità di R&S

Codognè (TV), 28 febbraio 2019
Ing. Andrea Longato
Prelocalizzazione delle perdite idriche con
tecnologia SAR: dal satellite all’aereo.
Opportunità di R&S

Giugno 2017:
sperimentazione
della tecnologia
SAR satellitare
con la scansione
dell’intera rete
acquedottistica
Marzo 2018:
inizio di un
progetto
annuale con
la prima di 2
scansioni
tramite
tecnologia
SAR satellitare
Settembre 2018:
seconda
scansione del
2018. Progetto
terminato a
gennaio 2019
Prospettive future:
progetto
multianno con
l’utilizzo della
tecnologia SAR
con radar
collegato ad
aereo
L’ESPERIENZA DI PIAVE SERVIZI
IWS – ITALIAN WATER TOUR – APERITIVO TECNOLOGICO
Ciclo di seminari su Macro indicatori di qualità tecnica, buone praOche, opportunità di R&S


M1a<15 15≤M1a<25 25≤M1a<40 40≤M1a<60 M1a≥60
M1b<25% A Mantenimento
25%≤M1b<35% B -2% di M1a anno
35%≤M1b<45% C -4% di M1a anno
45%≤M1b<55% D -5% di M1a anno
M1b≥55% E -6% di M1a anno
M1b - perdite idriche percentuali (%)
M1a - perdite idriche lineari (mc/km/gg)
Obiettivi

MACRO-INDICATORE M1
Delibera 917/2017/R/idr del 27 Dicembre 2017
Regolazione della qualità tecnica del servizio integrato ovvero di ciascuno dei singoli servizi che lo compongono
(RQTI)
Standard generali di Acquedotto


CARATTERISTICHE DEL TERRITORIO
Piave Servizi si estende dalle Prealpi Venete (Vittorio Veneto-
Fregona) alla Laguna di Venezia (Quarto d’Altino) ed è
attraversato dal Fiume Piave.
Si rinvengono spiccate eterogeneità:
•  Caratteristiche geologiche dei terreni;
(tipica variazione dei sedimenti originata principalmente dal
sistema alluvionale del Piave);
•  Caratteristiche delle fonti di aprovvigionamento idro-potabile;
(sorgenti montane, falda freatica in acquifero indifferenziato/
differenziato, falda artesiana con divverso grado di protezione
e profondità;
•  Caratteristiche dei centri abitati, delle zone industriali ed
agricole;
(in particolare le aree a vocazione vinicola, cantine,
allevamenti, aree industriali/artigianali della «Città diffusa»,
abitati a ridotta intensità insediativa e centri di medie
dimensioni es. Vittorio Veneto – Conegliano – Oderzo);
•  Vincoli archeologici, Parco del Sile, Aree a rischio
idrogeologico (Fiume Piave)


Vittorio Veneto Oderzo SileaConegliano


LE OPERE DI CAPTAZIONE
1.  ZONA SINISTRA PIAVE: 2 macro-distretti
§  Macro - Distretto Nord: principalmente alimentato dal
complesso di pozzi e sorgenti della Valle del Fadalto in
Comune di Vittorio Veneto e altri fonti minori nei
comuni di Cordignano, Mareno di Piave, Cimadolmo.
ü  1 galleria filtrante;
ü  1 sorgente con prelievo diretto;
ü  11 pozzi freatici;
§  Macro - Distretto Sud: principalmente alimentato dal
complesso di pozzi presente tra le località Rai (San
Polo di Piave) e Tempio (Ormelle).
ü  14 pozzi artesiani;
Portata media addotta rete adduttrice principale 700 l/s con
punte 900 l/s (escluse fonti che alimentano piccole reti
indipendenti)
2.  ZONA DESTRA PIAVE: alimentata dai campi pozzi di
Carbonera e Lanzago (Silea)
ü  14 pozzi artesiani;
Portata media addotta 400 l/s


LA RETE DI ADDUZIONE 1/2
1.  ZONA SINISTRA PIAVE: a servizio di 27 Comuni (Conegliano e
Vittorio Veneto solo in parte, in quanto provvisti anche di piccole
reti indipendenti)
2 macro – distretti di captazione/adduzione:
§  Macro – Distretto Nord: alimentato dagli acquiferi di Vittorio
Veneto e Cordignano e fonti minori;
Impianto principale di adduzione situato in località Negrisiola
(Vittorio Veneto) a 174 m s.l.m.m.
Principale materiale adduzione: Fibrocemento
Diametri adduzione: 700-225 mm
§  Macro – Distretto Sud: alimentato dagli acquiferi di San Polo di
Piave e Ormelle e fonti minori;
Impianto duale principale presso le centrali di
Rai (San Polo di Piave) e Tempio (Ormelle);
Areali collegati presso l'abitato di Fontanelle mediante valvola di
regolazione, che integra, con portate variabili tra 30-70 l/s
provenienti da Nord, le eventuali carenze della rete Sud.


LA RETE DI ADDUZIONE 2/2
2.  ZONA DESTRA PIAVE: a servizio di 9 Comuni
La rete di adduzione è alimentata dagli acquiferi di
Carbonera e Silea;
Impianto principale di adduzione situato in località
Lanzago (Silea) a 11 m s.l.m.m.
I rimanenti 3 Comuni possiedono sistemi di acquedotto
indipendenti qualificabili come Acquedotti Comunali.

3° SCANSIONE – SETTEMBRE 2018 - DELIVERY
•  Immagine satellitare: 03 e 17 Agosto 2018
•  Km di rete indagati: 3254
•  Buffers totali : 429
•  1 Buffer/7,58 km


3° SCANSIONE – SETTEMBRE 2018 - RISULTATI
Periodo di lavoro:
17 settembre – 29 gennaio
64 giorni lavorativi totali
(58,5 giorni e 11 notti [conteggiate come 0,5
giornata lavorativa])
Buffer consegnati: 429
Buffer visitati: 429
Buffer con almeno una perdita: 135
Buffer sospetti: 11
Buffer silenziosi: 245
Buffer non verificabili: 38
Buffer verificati: 391
135/429 =𝟑𝟏,𝟓%
135/429−38 =𝟑𝟒,𝟓%
Calcolo dello score:
Calcolo dello score, senza i 38 non verificabili:


3° SCANSIONE – SETTEMBRE 2018 - PERDITE
Totale perdite: 190
Buffer con almeno una perdita: 135
Perdita nel buffer 20188
Private
Allacci
Condotta principale
(compresi saracinesche,
fontane e idranti)
Già riparate da Piave
Servizi prima della verifica
in campo
190


3° SCANSIONE – IMMAGINI E VIDEO

Perdita a Musestre di Roncade, stimata in 10 l/min


Individuazione della perdita e successivo scavo

3° SCANSIONE – SETTEMBRE 2018 - RESOCONTO GIORNALIERO
Totale perdite: 190
Riparazioni già effettuate prima della verifica in campo: 28
Giorni lavorati: 64
Sono stati verificati, mediamente, 6,7 buffer al giorno
190/64 =𝟐,𝟗𝟕

Totale perdite: 190
Giorni lavorati: 64
Perdite/giorno
190−28/64 =𝟐,𝟓𝟑

Perdite/giorno


3° SCANSIONE – SETTEMBRE 2018 - RESOCONTO GIORNALIERO
Ambito 1 Ambito 2 Ambito 3
Data della verifica
Perdite
Sospetti
Numerodiperdite

à La verifica dell’intera
rete idrica ultimata in
pochi mesi, permette di
individuare le aree
problematiche

TIPOLOGIE DI PERDITE

• perdite visibili o perdite che sono segnalate dall’utenza a
causa di cali di pressione. Generalmente sono perdite di
elevata portata ma facilmente individuabili
PERDITE SEGNALATE
• perdite occulte individuabili solo con specifica attività di
ricerca perdite
PERDITE NON SEGNALATE
• perdite non individuabili con le attuali tecnologie di ricerca
perdite. Generalmente sono di piccola entità (<0,25 m3/h-4,17
l/min-portata di un erogatore da lavello) ma scorrono per
molto tempo e quindi contribuiscono alla perdita di un volume
d’acqua elevato
PERDITE DI SOTTOFONDO
Rappresentano il 5-10%
delle perdite reali presenti in
una rete idrica.
Rappresentano circa il 90%
delle perdite reali presenti in
una rete idrica.
à  OBIETTIVO DELLA TECNOLOGIA SAR E’ INDIVIDUARE LE PERDITE NON SEGNALATE
E IN PARTICOLAR MODO QUELLE DI SOTTOFONDO

Lp (km totali di rete anno 2017) 3.264
Lunghezza media allacciamenti per ogni presa [m] 7
Numero utenze anno 2017 134.296
Numero derivazioni d'utenza da condotta [n° prese] 96.636
Rapporto di sostituzione tra derivazioni d'utenza e utenze 0,72
Numero medio di derivazioni per Km di rete 30,00
La (km totali di allacciamenti 2017) 676,00
Pressione media rete [m H2O] 30,00
SIV acqua immessa in rete anno 2017) [m3
] 42.332.451
WE Acqua esportata [m3
] 842.222
WS Acqua erogata al sistema esclusa acqua esportata [m3
] 41.490.229
NRW Acqua non fatturata anno 2017 [m3
] 19.152.928
RW Consumo autorizzato-fatturato [m3
] 22.337.301
UAC Consumo autorizzato-non fatturato - stima 2,5% di WS [m3
] 1.037.256
BILANCIO IDRICO-INDICATORI PERFORMANCE

Consumo non autorizzato (sottratto) - stima 0,25% di WS [m3
] 103.726
Errore di misura all'utenza - stima 5 % di RW [m3
] 1.116.865
AL Perdite apparenti [m3
] 1.220.591
CARL (perdite idriche reali) [m3
] 16.895.082
UARL [m3
/anno] - compresi allacciamenti - LIVELLO DI PERDITA ANNUA INEVITABILE1.675.044
ILI (INDICE DI PERDITA INFRASTRUTTURALE) 10,09
M1a perdita idrica lineare anno 2017 [m3
/km/gg] 16,08
M1b perdite idriche percentuali anno 2017 [%] 45,2%
Valore perdita per presa [l/presa/gg] 479,00

VALUTAZIONE DEGLI APPROCCI ALLA
RICERCA PERDITE

Stima numero medio di perdite per chilometro di rete 2,00
Stima numero di perdite totali esistenti nella rete 6.528
Entità media di una perdita [m3
/anno] e [l/s] 2.588 0,08
RICERCA PERDITE TRADIZIONALE
Costo al km di rete indagata (dato 2016) [€/km] 140
Produzione giornaliera (dato 2016) [km/gg lavorativo] 4,50
Perdite rilevate per chilometro di rete indagata (dato 2016) [n° perdite/km] 0,10
Perdita media rilevata per chilometro di rete indagata (dato 2016) [l/s*km] 0,04
Valutazione costo per indagine su intera rete [€] 456.960
Valutazione tempo necessario all'esecuzione dell'indagine su intera rete [anni] 2,00
Valutazione n° perdite rilevabili annualmente con indagine tradizionale su intera rete [n°] 162,00
Valutazione volume annuo recuperabile con indagine tradizionale su intera rete [m3
] 1.984.415
Valutazione economica sull'acqua recuperata [€/anno] 1.389.091

VALUTAZIONE DEGLI APPROCCI ALLA
RICERCA PERDITE

RICERCA PERDITE SATELLITARE E VERIFICA BUFFER CON TECNOLOGIA TRADIZIONALE (2°+3° scan 2018)
Tempo per esecuzione prelocalizzazione satellitare [gg lavorativi] 30
Tempo per esecuzione verifica buffers [gg lavorativi] 115
N° buffers totali verificati sul campo 766
N° perdite riscontrate sul campo 304
Estensione media della rete indagata (verifica buffers) [km/buffer] 0,6
Stima estensione rete indagata (verifica buffers) [km] 460
Costo al km di rete indagata (prelocalizzazione satellitare) [€/km] 75
Costo al km di rete indagata (verifica buffers) [€/km] 244
Produzione giornaliera (verifica buffers) [km/gg lavorativo] 4,00
Perdite rilevate per chilometro di rete indagata (verifia buffers) [n° perdite/km] 0,66
Perdita media rilevata [l/s] ---- circa pari alla portata di un erogatore da lavello 0,20
Costo per indagine su intera rete [€] 355.000
Tempo complessivo dell'indagine (prelocalizzazione+verifica) [gg lavorativi] 145
Stima volume annuo recuperabile a seguito dell'indagine (prelocalizzazione+verifica) [m3
] 1.917.389
Valutazione economica sull'acqua recuperata con l'indagine [€/anno] 1.342.172

3° SCANSIONE – SETTEMBRE 2018 - SOSPETTI
Sono stati riscontrati 30 casi di sospette perdite: il team acustico pensa ci sia una perdita ma non ha
potuto individuarla in modo puntuale e dunque marcarla.
à  SI PUO’ TROVARE PIU’ DI UNA PERDITA PER BUFFER
11 buffer contengono solamente sospette perdite
19 buffer contengono sia perdite che sospette perdite
Buffer contenente una
sospetta perdita
Buffer contenente una
perdita e una sospetta
perdita


CONFRONTO TRA SCANSIONI
SCANSIONE 1 2 3
Data immagine 26/06/17 16/03/18 03-17/09/18
Km indagati 3265 3265 3254
Buffer consegnati 500 421 429
Buffer verificati 318 396 429
Buffer con almeno una perdita 68/318= 21,4% 89/396= 22,5% 135/429= 31,5%
Buffer sospetti 4/318= 1,2% 8/396= 2,1% 11/429= 2,6%
Buffer silenziosi 241/318= 75,8% 276/396= 70% 245/429= 57,1%
Buffer non verificabili 5/318= 1,6% 21/396= 5,4% 38/429= 8,9%
Totale perdite 74 114 190
Perdite/giorno 74/47= 1,57 114/51= 2,24 190/64= 2,97


CONFRONTO - % BUFFER POSITIVI
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
Scansione 1 Scansione 2 Scansione 3
% buffer positivi


CONFRONTO - PERDITE TOTALI
32 34
57
15
43
60
7
21
45
20
16
28
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Numerodiperdite
Condotta principale Allaccio Privata Già riparata
74
114
190


CONFRONTO - PERDITE AL GIORNO
1,57
2,24
2,97
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Perdite/giorno


SATELLITE VS AEREO
Acquisizione immagine grezza satellitare da
637 km dalla Terra tramite radar
Selezione di immagini grezze e analisi
algoritmica eliminando i disturbi grazie
all’utilizzo di specifici filtri
Risultato «buffer» con possibile presenza
di perdite
Verifica in
campo
Acquisizione immagine aerea da
5 km dalla Terra tramite radar
Tecnologia radar Satellite Tecnologia radar Aereo


SATELLITE VS AEREO
CARATTERISTICA SATELLITE OBIETTIVI CON AEREO
RISOLUZIONE RADIOMETRICA Errore di 24 m Errore di 7,5 m
GEOREFERENZIAZIONE Errore di 20 m Eliminazione dell’errore
PIXEL Errore di 6 m Errore di 2,5 m
DISTANZA MEDIA DAL CENTROIDE 50 m 10 m
COMPATIBILITA’ SAR Banda di analisi preimpostata «su misura» per ricerca perdite
CONI D’OMBRA Non completamente eliminabili Eliminabili


CARATTERISTICHE AEREO
•  Velivolo Cessna 208 con piattaforma per
sensori aerei MS multispettrali
•  Ampia porta di carico laterale adatta
all'applicazione SAR, che consente
l'installazione dell'antenna all'interno della
fusoliera dell'aeromobile
•  Piani di volo: rotte progettate per coprire
l'area da 2 diverse direzioni


ANTENNA

IPOTESI DI MIGLIORAMENTO

•  Riduzione del raggio della prelocalizzazione da 100 a 20
m
MIGLIORAMENTO DELLA DISTANZA DAL CENTROIDE
DELLE PRELOCALIZZAZIONI
•  Riduzione delle perdite conosciute nella rete ma non
individuate dal radar
RIDUZIONE DEI FALSI NEGATIVI
•  Riduzione delle sospeTe perdite segnalate dal radar ma
non riscontrate nella veriﬁca in campo
RIDUZIONE DEI FALSI POSITIVI
•  AUMENTO DEL NUMERO DI BUFFER
VERIFICATI AL GIORNO
(DA 6 A 8-9 BUFFER)
•  RIDUZIONE DEI TEMPI DI VERIFICA
RIDUZIONE DEI CONI D’OMBRA E
D E L L ’ I N T E R F E R E N Z A D E L C A M P O
ELETTROMAGNETICO TERRESTRE
UTILIZZO RADAR DI ULTIMA GENERAZIONE

INDICI DI PERFORMANCE

•  numero di prelocalizzazioni posiOve rispeTo a quelle
veriﬁcate
SCORE
•  numero di perdite al giorno individuate da un team di
due persone
PERDITE/GIORNO/SQUADRA
INCREMENTO DAL 40 ALL’80 %
INCREMENTO
DA 2,5 A 6 PERDITE/GIORNO/SQUADRA
ü  Gli indici di performance potrebbero seguire un andamento crescente con l’avanzamento del progeTo grazie alla
calibrazione e taratura delle acvità in esso previste.

GRAZIE


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