ACQ-0003 · Acquedotti · Livello Intermedio

Come stimare la domanda idrica media, di punta e minima

Criteri per trasformare popolazione, consumi, utenze non domestiche e perdite in portate coerenti per il dimensionamento e la verifica di una rete acquedottistica.

Ultimo aggiornamento: 2026-09-06

In sintesi

La domanda idrica non coincide con un unico valore di portata. La portata media descrive il volume complessivamente richiesto in un intervallo rappresentativo; la portata di punta governa spesso diametri e pressioni nelle ore più gravose; la portata minima è essenziale per valutare pressioni elevate, ricambi ridotti, tempi di permanenza e comportamento notturno della rete.

La stima deve partire dai dati disponibili — misure di portata, volumi fatturati, popolazione servita, utenze non domestiche e bilancio idrico — mantenendo separati consumi autorizzati e perdite. I coefficienti di punta non sono costanti universali: dipendono da dimensione e tipologia dell'area, stagione, clima, abitudini, presenza di serbatoi privati e scala temporale del modello.

Prima di applicare un coefficiente verificare sempre il suo denominatore. Un coefficiente orario già riferito alla portata media non deve essere moltiplicato nuovamente per il coefficiente del giorno massimo.

Conservare nel modello sia il bilancio dei volumi sia la tabella delle domande nodali per categoria. La somma deve essere controllabile per ogni scenario e per l'intero ciclo temporale.

Introduzione

Una rete acquedottistica deve funzionare in condizioni molto diverse nel corso del giorno e dell'anno. Assumere una sola portata uniforme può nascondere carenze di pressione nelle ore di punta oppure sovrastimare velocità e ricambio nelle ore notturne.

La domanda assegnata al modello deve essere coerente con lo scopo dell'analisi. Il dimensionamento di una nuova rete, la verifica di una rete esistente, lo studio di un serbatoio e la ricerca perdite richiedono dati, scale temporali e scenari differenti.

Il risultato non deve essere un numero apparentemente preciso, ma un insieme documentato di domande medie e variabili, corredato da ipotesi, fonti, anno di riferimento e intervallo di validità.

Fabbisogno, consumo, domanda e acqua immessa non sono sinonimi

Nel calcolo è utile distinguere almeno quattro grandezze:

• il fabbisogno, cioè la quantità necessaria agli usi considerati;

• il consumo autorizzato, misurato o stimato presso utenti, servizi pubblici e altri usi legittimi;

• la domanda idraulica ai nodi, cioè la portata che il modello sottrae alla rete;

• l'acqua immessa nel sistema, che comprende anche perdite reali e altre componenti del bilancio idrico.

Confondere consumo e acqua immessa porta a distribuire tutte le perdite come se fossero utenze. Al contrario, escludere completamente le perdite da una rete esistente può sottostimare portate nei tubi e funzionamento degli impianti.

Occorre quindi dichiarare se il modello rappresenta una rete ideale di progetto, una rete esistente nello stato attuale oppure uno scenario di efficientamento.

Costruire il volume medio giornaliero

In assenza di misure affidabili, il volume medio giornaliero autorizzato può essere stimato sommando le principali categorie d'uso:

Vaut = P · d + Vnon_dom + Vpub + Valtri

dove P è la popolazione servita, d è la dotazione domestica in volume per abitante e giorno, mentre gli altri termini rappresentano attività produttive e commerciali, servizi pubblici e ulteriori usi autorizzati.

Le utenze non domestiche rilevanti devono essere stimate singolarmente quando presentano cicli, stagionalità o portate molto diversi da quelli residenziali. Una semplice equivalenza in abitanti può essere utile nelle prime fasi, ma non deve cancellarne il profilo temporale specifico.

Per una rete esistente sono preferibili serie storiche di volumi immessi e fatturati, depurate da periodi anomali e ricondotte al perimetro effettivamente modellato.

Dalla dotazione alla portata media

Se Vmed,g è il volume medio giornaliero espresso in metri cubi al giorno, la portata media è:

Qmed = Vmed,g / 86 400

con Qmed in metri cubi al secondo. Per ottenere litri al secondo si moltiplica il risultato per 1 000.

La dotazione pro capite deve essere definita con attenzione: può riferirsi al consumo domestico, al totale autorizzato oppure all'acqua immessa comprensiva di perdite. Il valore deve essere accompagnato dalla relativa definizione, dall'anno e dalla fonte.

È preferibile ricavare la dotazione dai dati locali. Valori bibliografici o regolamentari costituiscono un punto di partenza, non una sostituzione automatica dei consumi misurati e delle prescrizioni del gestore.

Come trattare le perdite idriche

Se il tasso di perdita r è definito come rapporto tra perdite reali e volume immesso, il volume immesso non si ottiene aggiungendo semplicemente r al consumo autorizzato. La relazione coerente è:

Vimm = Vaut / (1 - r)

Ad esempio, con consumi autorizzati pari a 750 metri cubi al giorno e perdite pari al 25% dell'immesso, il volume immesso è 1 000 metri cubi al giorno, non 937,5.

Nei modelli di dettaglio le perdite possono essere rappresentate separatamente mediante domande di fondo o emissioni dipendenti dalla pressione. Questa seconda impostazione descrive meglio la variazione delle perdite al variare della pressione, ma richiede calibrazione.

Per gli scenari futuri devono essere dichiarati gli obiettivi di riduzione delle perdite, evitando di perpetuare automaticamente nello scenario di progetto l'inefficienza attuale.

Giorno medio, giorno massimo e ora di punta

Le grandezze più comuni sono:

• Qmed, portata media sul periodo di riferimento;

• Qg,max, portata media del giorno di massimo consumo;

• Qh,max, portata media nell'ora o nell'intervallo di massimo consumo;

• Qmin, portata nell'intervallo di domanda minima.

Se Kg è il coefficiente del giorno massimo rispetto alla media, allora:

Qg,max = Kg · Qmed

Se Kh,g è il coefficiente dell'ora di punta rispetto alla media del giorno massimo:

Qh,max = Kh,g · Qg,max = Kh,g · Kg · Qmed

Se invece Kp è già definito come rapporto diretto tra ora di punta e Qmed, vale Qh,max = Kp · Qmed. Le due convenzioni non devono essere sovrapposte.

I coefficienti di punta non sono universali

I coefficienti dipendono da popolazione servita, estensione e mescolanza delle utenze, presenza di attività produttive e turistiche, clima, stagione, abitudini, tariffe, continuità del servizio e intervallo temporale adottato.

Piccole comunità e distretti omogenei possono mostrare picchi relativi più elevati; in sistemi grandi la contemporaneità tende a ridursi grazie alla compensazione tra molte utenze. Tuttavia un grande utilizzatore o una forte stagionalità possono invertire questa tendenza.

Un coefficiente ricavato su dati orari non può essere trasferito senza verifica a un modello con passo di 5 o 15 minuti. Quanto più breve è l'intervallo, tanto più il picco osservabile può risultare elevato.

La scelta deve essere motivata con misure locali, prescrizioni del gestore o riferimenti tecnici pertinenti alla scala analizzata.

La domanda minima e il minimo notturno

La minima domanda degli utenti si presenta spesso nelle ore notturne, ma la minima portata misurata in ingresso a un distretto non coincide necessariamente con il solo consumo legittimo.

Il minimo notturno comprende consumi notturni effettivi, utenze continue, errori di misura e perdite. Nelle reti con perdite sensibili, l'aumento della pressione notturna può mantenere la portata in ingresso su valori non trascurabili anche quando i consumi si riducono.

Per una rete esistente il profilo minimo dovrebbe essere ricavato da misure con passo temporale adeguato e interpretato mediante bilancio idrico e conoscenza delle utenze. Per una rete nuova un coefficiente minimo può essere adottato solo come ipotesi progettuale da sottoporre ad analisi di sensibilità.

Lo scenario minimo è importante per verificare pressioni massime, velocità molto basse, ristagno, età dell'acqua e funzionamento di regolatori e serbatoi.

Utenze domestiche e non domestiche

Le utenze domestiche possono essere stimate tramite popolazione residente e dotazione, corrette per occupazione, pendolarismo e variazioni stagionali.

Alberghi, ospedali, scuole, industrie, attività agricole, impianti sportivi e grandi strutture commerciali devono essere trattati separatamente quando incidono sul bilancio o presentano orari specifici. Per ciascuna utenza rilevante servono almeno volume giornaliero, portata di punta, durata e fascia oraria d'uso.

La somma dei massimi individuali è normalmente troppo cautelativa se i picchi non sono contemporanei. La contemporaneità deve però essere valutata, non semplicemente ignorata.

Usi eccezionali come riempimenti, lavaggi o irrigazioni possono essere rappresentati con scenari dedicati anziché essere inglobati indiscriminatamente nella domanda ordinaria.

Profili giornalieri e simulazione in periodo esteso

In una simulazione in periodo esteso, ogni domanda di base viene moltiplicata per un profilo temporale adimensionale. Il profilo deve essere coerente con il volume totale previsto: la media pesata dei moltiplicatori sull'intero ciclo deve corrispondere alla convenzione utilizzata per la domanda di base.

Profili distinti possono essere assegnati a residenziale, commerciale, industriale, turistico, irriguo e perdite. Utilizzare lo stesso andamento per tutte le componenti produce picchi artificialmente sincroni e può alterare pressioni e livelli dei serbatoi.

La durata della simulazione deve coprire almeno il ciclo significativo. Quando i livelli iniziali dei serbatoi influenzano il risultato, è opportuno estendere il calcolo fino a raggiungere un comportamento ciclico o verificare più condizioni iniziali.

Attribuire la domanda ai nodi

Dopo aver definito i volumi complessivi, la domanda deve essere distribuita nello spazio. Le basi più affidabili sono contatori, utenze georiferite, popolazione per edificio, superfici e destinazioni d'uso.

In assenza di dati puntuali si possono utilizzare aree di influenza, lunghezze di rete servente o pesi associati agli edifici. Il metodo deve conservare il volume totale: la somma delle domande nodali deve coincidere con il volume dello scenario, salvo componenti rappresentate separatamente.

I grandi utenti vanno assegnati al nodo o ai nodi effettivamente alimentanti. Una distribuzione uniforme può nascondere criticità locali e attribuire consumi a rami che non servono realmente l'utenza.

Il controllo finale deve confrontare totali per distretto, categoria e fascia temporale con i dati di origine.

Domanda dipendente o indipendente dalla pressione

Nel calcolo tradizionale demand driven la domanda richiesta viene erogata integralmente anche quando la pressione risulta insufficiente. Questa impostazione è adatta alle condizioni ordinarie, ma può produrre risultati non fisici negli scenari di forte deficit.

Nel calcolo pressure driven la portata effettivamente erogata si riduce tra una pressione minima e una pressione di servizio. È utile per rotture, incendi, indisponibilità di condotte e verifiche di resilienza.

I parametri di erogazione devono essere documentati e calibrati. Il metodo pressure driven non corregge una stima errata della domanda di base e non deve essere utilizzato per mascherare carenze del modello.

Antincendio e domande eccezionali

La portata antincendio non coincide con la normale ora di punta. Deve essere inserita secondo le prescrizioni applicabili, indicando durata, ubicazione, numero di prelievi contemporanei e condizione ordinaria assunta durante l'evento.

La combinazione tra incendio e domanda ordinaria può essere definita dal gestore o dal criterio progettuale. Sommare automaticamente il massimo di ogni componente può risultare eccessivo; ridurre la domanda senza motivazione può essere insicuro.

Conviene mantenere scenari separati: punta ordinaria, incendio, guasto con incendio ed eventuali usi eccezionali. In questo modo è possibile attribuire a ogni risultato il corretto significato.

Popolazione futura, stagionalità e cambiamento climatico

L'orizzonte di progetto deve considerare evoluzione demografica, nuovi comparti, variazioni nelle attività economiche, turismo, irrigazione, efficienza degli apparecchi e politiche tariffarie.

La popolazione residente da sola può essere poco rappresentativa nei comuni turistici o nei centri con forte pendolarismo. È opportuno costruire scenari distinti per periodo ordinario, stagione di massimo afflusso e condizioni di siccità.

Il cambiamento climatico può modificare stagionalità, irrigazione e simultaneità delle domande. Non è corretto applicare un incremento generico a tutte le componenti: occorre esplicitare quali usi variano e su quali dati o scenari si basa l'ipotesi.

Gli scenari futuri devono mantenere separati aumento della domanda e riduzione programmata delle perdite.

Misure e calibrazione

Una stima per popolazione dovrebbe essere sostituita o corretta con dati misurati appena disponibili. Le fonti più utili comprendono portate in ingresso ai distretti, volumi dei contatori, livelli dei serbatoi, stati delle pompe, pressioni e registri di manovra.

Prima della calibrazione è necessario controllare sincronizzazione temporale, unità, periodi mancanti, direzione dei misuratori e corrispondenza tra perimetro reale e modello.

La calibrazione non consiste nel modificare indiscriminatamente le domande finché le pressioni coincidono. Errori di quota, diametro, valvole, scabrezza e connettività possono produrre effetti simili. Occorre confrontare contemporaneamente bilanci di portata, pressioni e livelli.

Giorni anomali, rotture e manovre devono essere identificati; possono diventare scenari di verifica, ma non devono definire inconsapevolmente il giorno tipico.

Esempio applicativo

Si consideri una popolazione di 12 000 abitanti, una dotazione autorizzata di 180 litri per abitante al giorno, 300 metri cubi al giorno di usi non domestici e 60 metri cubi al giorno di usi pubblici.

Il volume autorizzato medio è:

Vaut = 12 000 · 0,180 + 300 + 60 = 2 520 metri cubi al giorno.

Se le perdite reali sono assunte pari al 25% del volume immesso:

Vimm = 2 520 / (1 - 0,25) = 3 360 metri cubi al giorno,

da cui Qmed = 3 360 / 86 400 = 0,0389 metri cubi al secondo, cioè 38,9 litri al secondo.

Assumendo, a solo scopo esemplificativo, Kg = 1,35 e Kh,g = 1,80:

Qg,max = 1,35 · 38,9 = 52,5 litri al secondo;

Qh,max = 1,80 · 52,5 = 94,5 litri al secondo.

Il coefficiente complessivo rispetto alla media è 2,43. Se un riferimento fornisse già Kp = 2,43, moltiplicarlo ancora per Kg sarebbe un errore. I coefficienti dell'esempio non costituiscono valori generali e devono essere sostituiti da dati locali o criteri approvati.

Analisi di sensibilità e scenari minimi

Quando popolazione, dotazione, perdite o coefficienti sono incerti, è preferibile costruire almeno uno scenario basso, uno centrale e uno alto.

L'analisi deve mostrare quali ipotesi influenzano maggiormente pressioni, velocità, diametri, pompaggio e volumi di compenso. La sola variazione della portata di punta non è sufficiente se anche la distribuzione spaziale o temporale è incerta.

Tra gli scenari utili rientrano giorno medio, giorno massimo, ora di punta, minimo notturno, massima stagione, rete efficientata, orizzonte futuro e fuori servizio di componenti critici.

Gli esiti devono essere letti congiuntamente: la soluzione che soddisfa la punta può presentare velocità e tempi di permanenza sfavorevoli nella condizione minima.

Errori frequenti

Tra gli errori più comuni rientrano:

• utilizzare una dotazione senza specificare se comprende le perdite;

• applicare la percentuale di perdita alla base sbagliata;

• moltiplicare due coefficienti di punta definiti rispetto allo stesso riferimento;

• trasferire coefficienti tra comunità e passi temporali differenti;

• distribuire uniformemente grandi utenze e consumi stagionali;

• imporre lo stesso profilo a tutte le categorie;

• confondere minimo notturno misurato e minimo consumo autorizzato;

• dimensionare sulla sola portata media;

• sommare automaticamente antincendio e massimi ordinari senza criterio dichiarato;

• calibrare le pressioni modificando soltanto le domande;

• non verificare che la somma delle domande nodali conservi il volume totale;

• proiettare nel futuro le perdite attuali senza uno scenario di efficientamento.

Una procedura pratica di stima

Una procedura operativa può essere articolata nei seguenti passaggi:

1. definire perimetro, anno, orizzonte e scopo del modello;

2. raccogliere portate, volumi fatturati, popolazione e categorie d'uso;

3. separare consumi autorizzati, usi non misurati e perdite;

4. calcolare e verificare il volume medio giornaliero;

5. individuare giorno massimo, ora di punta e minimo notturno mediante dati locali;

6. dichiarare riferimento e passo temporale di ogni coefficiente;

7. costruire profili distinti per le principali categorie;

8. distribuire le domande ai nodi conservando i totali;

9. predisporre scenari antincendio, guasto, stagionalità e sviluppo futuro;

10. calibrare con portate, pressioni e livelli misurati;

11. eseguire analisi di sensibilità sulle ipotesi incerte;

12. documentare fonti, formule, coefficienti e controlli eseguiti.

Riferimenti tecnici e limiti di applicazione

La UNI EN 805:2025 fornisce il quadro generale per progettazione, costruzione, collaudo e gestione dei sistemi di approvvigionamento idrico all'esterno degli edifici. Le dotazioni e i criteri di punta devono essere integrati con pianificazione d'ambito, prescrizioni regionali e indicazioni del gestore applicabili al progetto.

EPANET 2.2 rappresenta le domande ai nodi mediante valori di base e profili temporali e consente analisi demand driven e pressure driven. La corretta impostazione numerica non sostituisce la stima dei volumi e la calibrazione con dati reali.

La Direttiva (UE) 2020/2184 richiede la valutazione dei livelli di perdita e considera le perdite anche nell'approccio alla sicurezza dei sistemi idrici. La normativa sulla qualità dell'acqua rende inoltre rilevanti le condizioni di basso consumo e di elevato tempo di permanenza.

Non esiste un coefficiente nazionale unico valido per qualsiasi rete. Valori numerici di dotazione e punta devono essere verificati rispetto alle disposizioni vigenti, al contesto locale e alla scala temporale adottata.

Conclusioni

Una stima robusta parte dal bilancio dei volumi e mantiene separate utenze, usi autorizzati e perdite. Solo dopo si trasformano i volumi in portate medie, di punta e minime coerenti con lo scenario analizzato.

I coefficienti devono avere definizione e riferimento temporale espliciti. La distinzione tra coefficiente del giorno massimo, coefficiente orario relativo al giorno massimo e coefficiente complessivo evita duplicazioni e sovradimensionamenti.

Per le reti esistenti la misura prevale sulla stima teorica, purché i dati siano controllati e il bilancio sia chiuso. Per le reti future occorrono scenari trasparenti di crescita, stagionalità ed efficientamento.

Verificare insieme punta e minimo consente di evitare una rete capace di trasportare la massima domanda ma inefficiente o vulnerabile durante gran parte del suo funzionamento.

Software correlati

• Acquedotti

Domande frequenti

La dotazione è un volume riferito, per esempio, a un abitante e a un giorno. La portata media deriva dal volume totale del periodo diviso per la sua durata.

Dipende dallo scopo del modello. In una rete esistente devono essere rappresentate per riprodurre le portate reali, preferibilmente come componente separata; in una rete nuova o efficientata devono essere coerenti con lo scenario di progetto.

Si applica un coefficiente con riferimento dichiarato. Se Kh,g è relativo al giorno massimo, Qh,max = Kh,g · Kg · Qmed. Se Kp è già relativo a Qmed, vale direttamente Qh,max = Kp · Qmed.

No. Dipende da popolazione, categorie d'uso, stagione, clima, scala temporale e caratteristiche locali. Sono preferibili misure e prescrizioni del gestore.

No. Comprende anche consumi legittimi notturni, utenze continue ed eventuali errori di misura. Le perdite devono essere stimate separando per quanto possibile queste componenti.

Perché residenziale, commercio, industria, turismo e irrigazione presentano orari e stagionalità differenti. Un solo profilo può creare una contemporaneità artificiale.

No. Devono essere esaminati almeno la punta per pressioni e capacità e il minimo per pressioni massime, velocità ridotte, tempi di permanenza e funzionamento degli organi di regolazione.

La somma delle domande nodali, per categoria e periodo, deve coincidere con il volume dello scenario. Grandi utenze e componenti speciali devono essere verificate separatamente.