EPANET è un programma realizzato dall’Agenzia per la Protezione dell’Ambiente (EPA) degli Stati Uniti d’America.

La versione utilizzata, sviluppata dalla Divisione Water Supply and Water Resources del National Risk Management Research Laboratory di Cincinnati–Ohio, lavora in ambiente Windows ed è liberamente scaricabile dal sito internet dell’EPA.

Il software permette di effettuare simulazioni di reti idrauliche in pressione, relativamente a fenomeni idraulici ed alla qualità dell’acqua.

Le capacità di EPANET comprendono:

  • reti di dimensioni illimitate;
  • utilizzo delle formule di Hazen-Williams, Darcy-Weisbach o Chezy-Manning per il calcolo delle perdite di carico indotte dalle resistenze al moto;
  • calcolo di perdite di carico concentrate;
  • velocità di rotazione delle pompe costante o variabile;
  • calcolo di consumi energetici e di costi di pompaggio;
  • modellazione di svariati tipi di valvole;
  • serbatoi di stoccaggio di qualsiasi forma;
  • richieste d’acqua ai nodi di varie tipologie comprese quelle variabili nel tempo;
  • la configurazione del sistema può essere basata sia sul livello di un serbatoio sia mediante l’uso di un timer.

Il modello di simulazione idraulica di EPANET computa i carichi ai nodi e le portate nei tratti per un fissato set di livelli dei serbatoi, di livelli degli invasi e domande d’acqua in una successione di punti nel tempo.

Da uno step al successivo i livelli degli invasi e le domande ai nodi sono aggiornati in accordo ai loro prescritti andamenti temporali, mentre i livelli nei serbatoi sono aggiornati usando la portata corrente.

La soluzione per i carichi e le portate, in un particolare punto nel tempo, è individuata risolvendo simultaneamente l’equazione di conservazione della portata in ogni nodo e le relazioni caratteristiche della perdita di carico in ogni tratto della rete.

Questo processo, conosciuto come bilancio idraulico, richiede una tecnica iterativa per risolvere le equazioni non lineari coinvolte. EPANET a tale scopo utilizza l’algoritmo del gradiente, definito da Todini e Pilati (1987) e successivamente da Salgado (1988).

Oltre alla modellazione idraulica EPANET permette una valutazione qualitativa dell’acqua, essendo in grado di:

  • modellare il movimento di un tracciante non reattivo attraverso la rete idraulica;
  • modellare il movimento ed il destino di un reagente, la sua crescita o il suo decadimento rispetto al tempo;
  • valutare il tempo di permanenza dell’acqua in una rete;
  • seguire la percentuale della portata attraverso un nodo che raggiunge gli altri nodi;
  • modellare le reazioni nel seno del fluido e alle pareti;
  • considerare reazioni nel seno del fluido con cinetica di n-esimo ordine;
  • considerare reazioni alle pareti con cinetica di ordine zero o uno;
  • considerare l’aumento o la diminuzione di reagenti fino ad una concentrazione limite;
  • correlare la velocità di reazione alla parete con la scabrezza del tubo;
  • considerare concentrazioni variabili nel tempo anche in seguito all’introduzione di una quantità definita di reagente in qualsiasi punto della rete.