Analisi di reti idriche con software open source: PVnet e EPANET

Pubblicato da Nicola Rainiero il 05-05-2015 (aggiornato il 05-07-2015)

Recentemente ho letto che un comune della mia zona ha finalmente sbloccato un vecchio progetto di riqualificazione urbana al quale avevo collaborato. Per la progettazione della sua nuova rete idrica avevo utilizzato PVnet, un software molto utile che mi ha semplificato il lavoro. In questo articolo lo introduco sommariamente e faccio qualche accenno a EPANET2, perché il suo motore computazionale viene usato da PVnet ed è molto più completo e versatile del primo. Inoltre mostrerò che possono essere entrambi installati sui sistemi Linux usando Wine. 

Molto spesso gli ingegneri sono chiamati a progettare le strutture di urbanizzazione primaria (in parole povere strade, fognature, impianto di illuminazione e sistema idrico) per le aree di nuova urbanizzazione o riqualificazione. Nel mio caso si trattava di un PUA1 per la riqualificazione di una zona degradata di Rovigo.

Per quanto concerne il sistema idrico ho progettato una nuova ramificazione dalla rete di acquedotto esistente tenendo in considerazione la pressione sulla linea e le prescrizioni fornitami dal gestore idrico locale e calcolando le perdite nelle nuove tubazioni e le nuove portate previste per i lotti. Tra l'altro di revisione in revisione cambiavano le destinazioni d'uso dei vari lotti con differenti portate da ricalcolare.. Posso dire che PVnet mi ha semplificato la vita!

Pipe network analysis with open source software: EPANET and PVNET

PVnet 1.0

PVnet viene rilasciato con licenza GPL-2 (General Public License) e permette di progettare e verificare un sistema idrico attraverso la programmazione lineare. È stato sviluppato presso il Laboratorio di Idraulica Urbana del Dipartimento di Ingegneria Idraulica dell’Università di Pavia nell'ambito della Tesi di Laurea dell'Ing. Antonio Martino. Viene implementata la procedura di calcolo proposta da Ciaponi e Papiri che, consentendo il dimensionamento ottimale di una rete mediante due sole applicazioni della programmazione lineare, è caratterizzata da una notevole efficienza computazionale e può essere applicata senza problemi a reti di notevole complessità ed estensione. La procedura è applicabile alle reti di tipo ramificato, alle reti a maglie chiuse e alle reti di tipo misto in cui coesistono parti ramificate con parti a maglie chiuse.

Il programma denominato PVnet fa parte del materiale didattico messo gratuitamente a disposizione degli studenti nell'ambito di alcuni insegnamenti impartiti presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Pavia e può essere scaricato da qui, è presente pure il manuale in pdf che ne spiega il funzionamento. Sotto ho messo le schermate ottenute installandolo con Wine in Ubuntu 14.04.

  • The English language is available only for the installation process
    È in Italiano ma ho voluto provare l'inglese
  • Welcome message
    Messaggio di benvenuto
  • License Agreement
    Contratto di licenza
  • Where do you want to install PVnet?
    Dove vuoi installare PVnet?
  • Which components should be installed?
    Quali componenti vuoi installare?
  • Where should Setup place the program's shortcuts?
    Dove vuoi inserire i collegamenti al programma?
  • Which additional tasks should be performed?
    Quali processi aggiuntivi vuoi avviare?
  • Ready to install
    Pronto per l'installazione
  • Click Finish to exit Setup
    Premi per finire.

Seguono alcune schermate sul funzionamento di PVnet:

  • After launching the software
    Dopo aver lanciato il software
  • You can load and save your network
    Si può caricare e/o salvare la propria rete
  • You can design and/or verify your project
    Si può progettare e/o verificare la rete
  • The results in the nodes
    I risultati nei nodi
  • The results in the branches
    I risultati nei tronchi
  • You can export the results for a report
    Si possono esportare i risultati in un file di testo

EPANET 2.0

EPANET è un software di pubblico dominio per la simulazione di sistemi idrici sviluppato dalla United States Environmental Protection Agency's (EPA) divisione Acquedotti e Risorse Idriche. Esegue simulazioni di lungo periodo per indagare il comportamento idraulico e la qualità dell'acqua all'interno di tubazioni in pressione. Il suo motore di calcolo viene usato da molte aziende commerciali ed il suo formato di file ".inp", che rappresenta la topologia della rete, il consumo di acqua e le regole di controllo, è supportato da molti pacchetti di modellazione gratuiti e commerciali. Pertanto è senza dubbio considerato come lo standard del settore2.

Si può scaricare direttamente dalla home page di EPANET. Seguono alcune schermate dell'installazione su Ubuntu 14.04 con Wine. Ci sarebbe una pagina con le istruzioni per Linux, EPANET on Linux, che suggerisce di fare così:

sudo apt-get install wine
wget http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet/EN2setup.exe
wine EN2setup.exe

Ma non funziona, ho quindi usato con successo la versione più recente (EPANET for Windows 7 and 8).

  • It is available in 2 languages: English and Deutsch
    È disponibile in due lingue: English e Deutsch
  • Welcome message
    Messaggio di benvenuto
  • License Agreement
    Contratto di licenza
  • Choose Install Location
    Dove vuoi installare EPANET?
  • Chose Start Menu Folder
    Dove vuoi inserire i collegamenti al programma?
  • Installation Complete
    Installazione completata
  • Click Finish to close Setup
    Premi Finish per concludere il Setup
  • A screenshot of the working program
    Una schermata del programma
  • 1. PUA è l'acronimo di Piano Urbanistico Attuativo che è uno strumento urbanistico per implementare gli interventi di nuova urbanizzazione o riqualificazione.
  • 2. Wikipedia contributors. "EPANET" Wikipedia, The Free Encyclopedia. Wikipedia, The Free Encyclopedia, 3 Jan. 2015. Web. 2 May. 2015.



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Nicola Rainiero

Ingegnere civile specializzato in geotecnica con l'ambizione di facilitare la propria attività lavorativa usando e creando software libero per un sapere condiviso e collettivo. Mi occupo anche di energie rinnovabili ed in particolare di geotermia a bassa entalpia. Sono da sempre appassionato di web design e modellazione 3D.

Commenti

Sono un elettronico e informatico in pensione, perciò di trasporto e distribuzione di H2O non ne sò (è il caso di dire) un tubo, ma sono rimasto colpito dal tuo post. Non credevo che il trasporto e la distribuzione del preziosissimo liquido fossero cosa così articolata e complessa. Non ho idea di come, gli antichi romani progettassero le loro reti di trasporto senza l'ausilio di computer e di pompe e sfruttando solo la gravità; per giunta con il loro sistema pazzesco di numerazione non posizionale. Comunque ti auguro fortuna e carriera nella tua bella professione. Salutissimi. Francesco

La ringrazio, mi ha fatto molto piacere leggere il suo commento. Il suo accostamento all'arte degli acquedotti Romani e la fatica degli studiosi che molti secoli più tardi hanno cercato di trasformare in equazioni, mi ha fatto venire in mente un libro che avevo letto diversi anni fa: Le cinque equazioni che hanno cambiato il Mondo di Michael Guillen. L'autore tratta anche la vita, le vittorie raggiunte e le sconfitte subite e le battaglie umane e scientifiche di Daniel Bernoulli padre della legge della pressione idrodinamica. Una lettura sicuramente romanzata ma che mi sento di consigliare. Saluti, Nicola