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The paper presents a hydro-economic model of the Apulian water resources system, in southern Italy, i.e. a mathematical programming model of the allocations explicitly accounting for the different values of water and for hydrological variability at the appropriate time scale. Traditionally a water-scarce region, Apulia is now supplied by extra-regional regulated surface resources as well as by a coastal aquifer; altogether, they constitute a multipurpose system with conflicting uses: municipal, irrigation and, to a lesser extent, industrial supply. The system is at present affected by high streamflow variability and by a high level of water losses along the urban distribution networks. In the model, the variability of surface water resources is accounted for by a 30-yrs. time series of seasonal streamflow into the reservoirs. The model provides the means to assess the effectiveness of different supply and demand side measures to improve the regional water balance and reduce drought impact

The paper presents a Mixed Integer Non Linear Programming (MINLP) model of the water resources system supplying Genoa, in northern Italy. The system presently features five reservoirs, three main river intakes, and two well fields. The hydrological regime is typically Mediterranean; water availability is however relatively abundant, so that drought issues are limited, especially now that water demand from the supply sources has decreased due to reduced population, deindustrialization and to improvement in the operation and maintenance of the water distribution network. In this context, it is worthwhile considering the possibility to relax an over-conservative management of resources, justified by the experience of previous drought events, and to explore the viability of exploiting resources from reservoirs for hydropower production. The MINLP model expresses cost minimization over a 40 year time period on a monthly basis, subject to physical constraints. Costs include scarcity costs (the economic value of possible water deficits) and extraction costs from wells, minus hydropower production. The model has been written in GAMS and solved through the SBB (Simple Branch and Bound) solver. Results show that the system is able to meet demand over the 40 year hydrologic scenario with negligible water deficits and that hydropower production may be enhanced compared to present by increasing releases from reservoirs, which ultimately implies accepting keeping reservoirs emptier than presently done.

Contrariamente a quanto avvenuto in Europa negli ultimi quindici anni in molti altri settori dove le reti infrastrutturali possono essere considerati come monopoli naturali e come tali storicamente di proprietà pubblica, il settore idrico in Italia è stato sostanzialmente immune dal processo di introduzione anche parziale di forme di competizione nel mercato fra operatori. Le ragioni di tale difficoltà sono certamente di tipo oggettivo, quali le caratteristiche tecniche ed economiche che rendono molto più difficile la competizione rispetto ad altri settori quali l’energia e le telecomunicazioni, l’elevato valore della rete infrastrutturale rispetto al valore delle risorsa, le implicazioni ambientali associate con l’utilizzo di una risorsa scarsa, ma anche di tipo soggettivo, e cioè il forte coinvolgimento degli enti locali nella gestione del servizio e la sostanziale avversione al suo trasferimento a soggetti privati o comunque terzi rispetto alle amministrazioni. La complessità della gestione del bene acqua è comunque ben presente nella legislazione comunitaria. Il primo considerato della direttiva 2000/60/CE, che istituisce un quadro per l’azione comunitaria in materia delle acque, recita «L’acqua non è un prodotto commerciale al pari degli altri, bensì un patrimonio che va protetto, difeso e trattato come tale». La stessa direttiva, analizzata sinteticamente più avanti, recita altresì al considerato numero quindici «La fornitura idrica è un servizio di interesse generale, come indicato nella comunicazione della Commissione «I servizi di interesse generale in Europa»», Com (281), 1996. A livello comunitario le indicazioni che si stanno sviluppando vanno chiaramente in queste direzioni: «pieno rispetto del quadro comunitario di riferimento su appalti e concessioni se non viene pregiudicata la missione di interesse generale; garanzia di un sistema di regole chiaro e certo; forte attenzione al tema della qualità, della tutela degli utilizzatori e della accessibilità; massima trasparenza delle procedure adottate, con definizione ex ante delle eventuali modalità di compensazione per obblighi di servizio pubblico e di servizio universale; nuove formule di governance per includere i soggetti interessati all’assolvimento della missione del servizio. Il presente rapporto ha come scopo quello di dimostrare che l’applicazione di questi principi nel contesto italiano, nel rispetto della pubblicità e accessibilità della risorsa idrica e della proprietà pubblica delle reti, non deve necessariamente tradursi nella gestione pubblica dei servizi, ma che anzi l’introduzione di elementi di concorrenza possono coesistere con questo assetto e generare benefici per gli utenti. Fra gli elementi di criticità che impediscono lo sviluppo in Italia di un mercato di fornitura dei servizi efficiente e con livello tecnologico comparabile con quello dei Paesi più avanzati il rapporto ne identifica due di particolare importanza. Il primo è la necessità di istituire un sistema di regolazione e controllo indipendente e con forti competenze specifiche, all’interno del quale ridefinire un sistema tariffario efficiente che consenta, anche operando in difesa degli utenti del servizio, l’equa remunerazione del capitale di rischio e della capacità imprenditoriale dell’impresa. L’altro è la possibilità di innovare i meccanismi di finanziamento delle reti infrastrutturali, che permetta anche di ridurre la durata degli affidamenti ed una maggiore competizione nella fornitura dei servizi. In ogni caso qualunque proposta di riforma per essere credibile deve contenere una scelta coerente con il contesto legislativo europeo sulle modalità di finanziamento del sistema, cioè delle aliquote dei costi di investimento e gestione da porre a carico della fiscalità generale e delle tariffe individuali. Il rapporto, partendo da una analisi sulle specifiche caratteristiche della risorsa acqua e sulle modalità che ne regolano l’accesso, descrive successivamente il fabbisogno degli investimenti nelle reti infrastrutturali di settore in Italia, la situazione attuale del settore e le proposte legislative in itinere o presentate. Nei paragrafi finali sono descritte le innovazioni che in quest’ultimo argomento possono essere introdotte nelle modalità di finanziamento degli investimenti e si avanzano alcune proposte la cui introduzione potrebbe contribuire a creare condizioni favorevoli all’auspicabile sviluppo del settore in termini di efficienza economica ed efficacia nella fornitura del servizio. In appendice è infine sviluppato un confronto con altre realtà europee sui sistemi di regolazione e sulle modalità di finanziamento degli investimenti.

Yearly streamflow frequency analysis is performed in Sicily, Mediterranean’s largest island, using the index flow procedure, i.e. fitting a single probability distribution function (pdf) to the available yearly flow data scaled by their mean. This requires 1) the identification of homogeneous regions where L-moments’ observed variability can be ascribed to sample variability only, and 2) the estimation of mean annual streamflow by multiple regression analysis with some significant climatic and morphologic covariates. Rather than having defined geographical boundaries, the identified homogeneous regions should gather basins sharing similar morphologic and climatic features. Steps 1) and 2) are commonly kept separated; however, classic multiple regression analysis has a potential to identify regions with different average streamflow levels through measures of heteroscedasticity. This can be related to the presence of climatic regimes and is useful to direct analysis in the identification of basin typologies that can be characterized by a single pdf. In Sicily, within a general Mediterranean climate, different climatic regimes co-exist ranging from humid to semiarid. Tests for heteroscedasticity on the residuals of a regression of mean yearly flow versus the morphologic and climatic covariates indicate that groupwise heteroscedasticity exists at a regional scale and therefore suggest splitting the sample in two subsamples of semiarid and subhumid basins. What is significant, however, is that such subdivision, based on Thornthwaite’s humidity index, also proves effective from the standpoint of the homogeneity of the pdf of yearly flows. Further analysis is carried out to test the goodness-of-fit of different candidate distributions of the scaled yearly streamflow.

La memoria valuta l’applicabilità dei modelli markoviani a stato nascosto (Hidden state Markov Models) per la simulazione delle portate giornaliere di un corso d’acqua. In questi modelli la variabile osservata è l’emissione di un processo markoviano con un numero discreto di stati, caratterizzato da una matrice di probabilità di transizione, che viene “ricoperto” da una certa funzione densità di probabilità. Il problema della selezione del modello consiste in questo caso nella scelta del numero di stati e del tipo di distribuzione di probabilità di appartenenza ad uno stato. Identificato il modello, la sua calibrazione consiste nella stima delle probabilità di transizione e dei parametri della funzione densità di probabilità e viene effettuata massimizzando la log-verosimiglianza del processo. La procedura è applicata a sette anni di portate giornaliere del fiume Sosio a S.Carlo (90 km2) nel versante meridionale della Sicilia. I risultati sono incoraggianti, per quanto riguarda la distribuzione marginale delle portate e la loro struttura seriale. I confronti tra valori osservati e simulati di alcuni statistici relativi ai picchi ed alle recessioni mettono in evidenza la necessità di incrementare la struttura interna agli stati, anche se con piccoli aggiustamenti la capacità del modello di riprodurre gli statistici osservati migliora considerevolmente.

L’obiettivo logico di ogni gestore efficiente è quello di eliminare completa-mente le perdite della rete di distribuzione, in quanto queste si associano ad incrementi di costi per la produzione e la distribuzione delle risorse, in termini di sovradimensionamento dei serbatoi, degli impianti di trattamento e delle tubazioni della rete. Tuttavia la completa eliminazione è impossibile, e in realtà va individuato il livello di perdite che si può tollerare e controllare. La definizione teorica dei livelli economici delle perdite idriche non è nuova. Già Parry nel 1881 discusse i costi e i benefici di una strategia di ridu-zione degli sprechi con ispezioni, uso di materiali e infrastrutture di buona qualità evidenziando i primi risultati della misurazione delle perdite ottenuti nella città di Liverpool. In quel tempo in vaste zone di Londra l’approvvigionamento idrico era «imperfetto e intermittente» e la priorità del gestore era garantire la continuità del servizio. Anni dopo, nel 1957, Gledhill studiò gli aspetti economici legati alla ricerca perdite ed elaborò alcune delle teorie ancora oggi in uso. Nel 1980 il Report 26 (Technical Group on Waste of Water) metteva a confronto il rapporto costi/benefici delle diverse forme di controllo delle per-dite: il controllo passivo, le ispezioni regolari, la misurazione degli sprechi. Il Report 26 recitava: «È chiaramente antieconomico fare in modo che non vi siano perdite lungo le reti e presso i serbatoi. È altresì chiaro che esiste un li-mite economico di perdite idriche che dovrebbe essere tollerato». Nel 1988 Shore propose un metodo di definizione degli obiettivi basato sul calcolo dei costi ottimali. Nel 1994, a cura del WSA/WCA Engineering and Operation Commitee, fu pubblicato il Managing Leakage – Report C che definiva il livello economico di perdite, come «quel livello di perdite per il quale il costo marginale per il controllo attivo delle perdite è pari al co-sto marginale dell’acqua persa». È importante evidenziare come tutti gli approcci seguiti siano simili. Nel grafico che segue (Farley e Trow, 2003) è rappresentata la relazione generale esistente tra la spesa per interventi finalizzati alla gestione delle perdite e i costi di produzione unitari dell’acqua in funzione del livello delle perdite. In ogni caso i diversi autori sono concordi nel ritenere che una efficiente strategia di gestione delle perdite idriche si debba basare sulla raccolta di un numero di dati sufficienti a definire questa relazione per ogni zona di approvvigionamento o distretto del sistema di distribuzione. In questo contesto gestire praticamente la problematica delle perdite si riconduce allo sviluppo di strategie e pratiche di gestione appropriate, definendo target economicamente sostenibili in termini di livello di perdite di riferimento fissato dal gestore che deve essere nel tempo monitorato e mantenuto. L’attività di controllo delle perdite interagisce in maniera articolata con le diverse strutture operative di un’azienda idrica: gli addetti specializzati nel settore sono interessati all’ottimizzazione della metodologia, i gestori della rete ai benefici indotti dalla gestione della pressione, dalla distrettualizzazione e dalle misure che si rendono disponibili, mentre gli addetti alla gestione delle fonti di approvvigionamento sono interessati alle implicazioni sul bilancio idrico per pianificare le azioni finalizzate a soddisfare la domanda idrica.

La sicurezza dell''approvvigionamento idrico per gli usi civili, irrigui e industriali nel rispetto dei vincoli di sostenibilità ambientale è una problematica che investe aree sempre più estese sia nei paesi sviluppati sia in quelli in transizione o in via di sviluppo. Fattori amplificanti di questa crisi sono la ridotta disponibilità di risorse e il contemporaneo aumento della popolazione e delle aree irrigate. La corretta gestione dei sistemi idrici complessi deve assicurare: • il soddisfacimento degli usi civili, irrigui e industriali, nonché di quelli ambientali; questi usi sono conflittuali, con specifiche esigenze e “disponibilità a pagare”, da armonizzare fra di loro e rendere compatibili con la quantità e la qualità delle risorse disponibili; • la sostenibilità ambientale degli usi della risorsa, in quanto l’attuale stock di risorsa limitata e degradabile deve essere utilizzato per soddisfare gli usi delle attuali generazioni, ma con l’obiettivo di conservarlo qualitativamente e quantitativamente integro per quelle future; • la sostenibilità economica, applicando tariffe compatibili con la “disponibilità a pagare degli utenti”, pur salvaguardando il principio della copertura dei costi di gestione; • il riequilibrio territoriale fra le zone ove l’acqua prevalentemente “si produce” e le zone ove l’acqua prevalentemente “si consuma”, anche attraverso un risarcimento dei costi ambientali subiti dalle prime; • la specializzazione funzionale dei soggetti gestori, ognuno dei quali tende a fare gli interessi del proprio comparto d’uso, disinteressandosi degli altri. Il comparto civile ha affrontato il problema organizzativo con la legge 36/94, accentrando in ambiti territoriali ottimali (ATO) l’uso dell’acqua e definendo i soggetti gestori di cicli gestionali autonomi. Tuttavia tale comparto, quando utilizza acque provenienti da schemi idrici plurimi, deve interfacciarsi con altri comparti conflittuali. Non esiste una legislazione simile per l’uso agricolo o per l’uso industriale, che rinnovi radicalmente il contesto nel quale operano i soggetti attuali, e cioè i Consorzi di Bonifica (CdB) e i Consorzi delle Aree Industriali (CAI).