Per più di un miliardo di persone in tutto il mondo, l'acqua corrente proviene da “impianti intermittenti” che si accendono e si spengono in diversi momenti della settimana. Un nuovo articolo del professore di ingegneria dell'Università di Toronto David Taylor propone un semplice, ma potente modello per spiegare perché e come nascono questi sistemi e come si inseriscono nella sfida globale di raggiungere gli obiettivi internazionali per lo sviluppo umano e l'acqua potabile sicura.

L'idea di un sistema idrico intermittente può sembrare strana agli ingegneri dei paesi sviluppati. Riempire e svuotare costantemente i tubi mette a dura prova il sistema a causa delle fluttuazioni di pressione. Inoltre apre la porta alla contaminazione:l'acqua piovana o le acque reflue possono infiltrarsi nei tubi vuoti più facilmente che in quelli pieni.

Ma Taylor ritiene che i sistemi intermittenti possano presentare vantaggi e svantaggi. "Un esempio ovvio è che un tubo non può perdere se non c'è acqua al suo interno, " dice. "Se non hai budget per le riparazioni, chiudere i rubinetti di notte quando nessuno li usa è un modo molto efficace per non perdere acqua a causa delle perdite, almeno nel breve periodo».

Il dottorato di ricerca di Taylor la tesi riguardava il lavoro con le compagnie idriche a Delhi, India e cercando di capire come il funzionamento intermittente abbia influito sulla loro capacità di soddisfare la domanda dei clienti. Un modo per farlo è costruire un modello idraulico, una rappresentazione virtuale di ogni tubo, valvola e cliente all'interno di un computer. Ma Taylor ha rapidamente scoperto che modelli così dettagliati non erano particolarmente utili.

"Questi sistemi sono caotici, " dice Taylor. "Ci sono spesso tubi o valvole che mancano dalle classifiche ufficiali. Di solito non sappiamo tanto quanto pensiamo di sapere, e in quella situazione, i modelli fantasiosi non possono dirci molto".

Ma piuttosto che arrendersi, Taylor si è posto una domanda:come sarebbe il modello se ammettessi di non sapere quasi nulla della rete?

"Non hai bisogno di una conoscenza dettagliata della chimica degli alimenti per sapere che se vuoi il doppio dei biscotti devi aggiungere il doppio di tutto, non solo la farina, " dice Taylor. "Si scopre che se si modella un sistema di approvvigionamento idrico in questo modo semplice, modo di primo ordine, c'è molto che puoi imparare."

Il modello a equazione singola di Taylor può, tra l'altro, descrivere le differenze chiave tra il comportamento di un sistema quando i clienti sono soddisfatti rispetto a quando non lo sono. Quando i clienti non sono soddisfatti, raddoppiare il tempo di erogazione, ad esempio passare da una a due ore al giorno, richiede il doppio della quantità di acqua, perché le persone stanno prendendo tutto ciò che possono ottenere.

Ma quando i clienti ricevono abbastanza acqua, i livelli della domanda si abbassano. In questa situazione, ogni ora in più costa molto meno perché effetti più deboli, come perdite, sono ormai il fattore dominante.

Questa distinzione aiuta a risolvere un dibattito di lunga data sul fatto che i sistemi intermittenti sprechino l'acqua o risparmino acqua. Nel caso insoddisfatto, probabilmente risparmiano acqua, ma lo fanno lasciando i clienti assetati. Nel caso soddisfatto, la seccatura di spegnere e riaccendere i tubi probabilmente non vale il guadagno in termini di risparmio idrico.

In un articolo recentemente pubblicato su Ricerca sulle risorse idriche , Taylor presenta il suo modello e descrive come potrebbe essere utilizzato per analizzare i sistemi esistenti e fissare obiettivi per quelli nuovi. Ha calibrato il modello confrontandone i risultati con quelli di uno molto più complesso, e ha riscontrato che l'accordo tra i due modelli era sufficientemente elevato da poter fornire utili spunti, ad esempio se un dato aggiornamento è probabile che sia conveniente.

"Il modello permette di vedere subito quale sarà l'effetto della modifica di un parametro, che si tratti di perdite o richieste o altro, "dice Taylor. "Ciò ti consente di fare questi calcoli in fondo alla busta e determinare se ciò che stai proponendo è fattibile".

Un altro aspetto chiave del modello è che è adimensionale. Per esempio, la quantità di tempo in cui il sistema fornisce acqua non è misurata in minuti o ore, ma piuttosto la percentuale di tempo in cui il sistema è acceso. In questo modo è più facile confrontare i sistemi tra loro. Taylor spera anche che aiuterà negli sforzi globali per raggiungere gli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite e il suo diritto umano all'acqua.

"Questi documenti dicono che l'acqua deve essere "disponibile quando serve, ' ma questo potrebbe significare cose diverse in posti diversi, " dice. "Forse è 24 ore al giorno, forse sono le 12, forse è meno. Quello che spero che questo modello possa fare è presentare un quadro teorico su come decidiamo quali sistemi contano come forniture idriche gestite in sicurezza e quali no".

"Senza un modo per decidere quali sistemi intermittenti contano come "sicuri", non abbiamo alcuna possibilità di raggiungere i nostri obiettivi globali 2030 per l'accesso ad acqua pulita e conveniente, " aggiunge. "Il modello può aiutarci a guidarci mentre iniziamo a fare i maggiori investimenti infrastrutturali necessari per raggiungere questi obiettivi".