IMPACTS OF EXTREME WEATHER ON THE VARIABILITY OF CRITICAL PARAMETERS IN DRINKING WATER SUPPLY SYSTEMS: INSIGHTS FROM OPERATIONAL EXPERIENCE

Climate change is increasingly recognized as a major threat to the safety and sustainability of drinking water systems worldwide. Extreme weather events such as heat waves, heavy rainfall, prolonged droughts and floods significantly impact water sources, treatment processes and distribution networks, leading to changes in water quality parameters and increasing operational challenges. This thesis investigates the impact of climate-induced extreme weather events on drinking water quality, focusing on changes in key parameters and risk management strategies in water supply systems. A multi-method approach was used, including an in-depth literature review, surveys of water service managers in Italy and Vietnam and an in-depth case study in Brescia, Italy. The study highlights the increasing frequency and severity of climate-related challenges in drinking water systems. Key concerns include bacterial contamination, high levels of turbidity in source water, and increased water temperatures that accelerate chemical reactions and bacterial activity in distribution networks. The study also considers the integration of real-time monitoring systems, which have transformed water quality management by enabling immediate risk assessment and response. In this context, operational monitoring, as outlined in D.Lgs. 18/2023, ensures ongoing compliance with safety standards by focusing on the functionality of risk control measures, unlike traditional analytical monitoring, which provides long-term water quality assessments. A key advance in this area has been the development of Early Warning Systems (EWS). By continuously monitoring pH, conductivity, and turbidity, EWS can quickly detect unexpected changes in water systems. For example, sudden increases in turbidity can indicate contamination or structural problems, prompting immediate intervention. These systems not only enhance response capabilities but also simplify long-term monitoring programs by prioritizing critical indicators. Furthermore, EWSs can be integrated with automated controls, such as valves or flushing systems, to mitigate risks in real time. However, the effectiveness of such systems depends on robust data management and interpretation, requiring statistical methods to process raw data into actionable insights. The creation of comprehensive databases and control charts is essential for informed decision making and increased reliability of the supply system. Through surveys of water service providers in Italy and Vietnam, the study identified regional variations in climate risk perception and adaptive capacity. While both countries face similar climate-induced challenges, their ability to mitigate risks differs due to differences in regulatory frameworks, financial resources, and technological advances. Italian water providers emphasize regulatory compliance with European Union directives on water quality and emerging contaminants, while Vietnamese regulators emphasize infrastructure constraints and the urgent need to invest in resilient water treatment technologies. A case study in Brescia, Italy, provides a detailed examination of the direct impacts of climate change on drinking water systems. Data analysis shows that heavy rainfall events are correlated with spikes in turbidity and bacterial indicators, requiring increased disinfection efforts and tighter microbiological controls at the source. To address these challenges, this thesis proposes several adaptation strategies to enhance the resilience of drinking water systems. First, real-time water quality monitoring should be integrated with advanced sensor technologies and data analytics to enable early detection of contamination and fluctuations in key parameters. Second, microbial monitoring technologies should be improved by implementing new detection tools that significantly reduce incubation times, enable faster bacterial identification, and improve response times compared to conventional methods.

Eventi meteorologici estremi come ondate di calore, forti piogge, siccità prolungate e inondazioni hanno un impatto significativo sulle fonti idriche, sui processi di trattamento e sulle reti di distribuzione, determinando cambiamenti nei parametri di qualità dell'acqua e aumentando le sfide operative. Questa tesi indaga l'impatto degli eventi meteorologici estremi indotti dal clima sulla qualità dell'acqua potabile, concentrandosi sui cambiamenti nei parametri chiave e sulle strategie di gestione del rischio nei sistemi di approvvigionamento idrico. È stato utilizzato un approccio multi-metodo, tra cui un'approfondita revisione della letteratura, sondaggi sui gestori dei servizi idrici in Italia e Vietnam e uno studio di caso approfondito a Brescia, Italia. Lo studio evidenzia la crescente frequenza e gravità delle sfide legate al clima nei sistemi di acqua potabile. Le principali preoccupazioni includono contaminazione batterica, alti livelli di torbidità nell'acqua di sorgente e temperature dell'acqua aumentate che accelerano le reazioni chimiche e l'attività batterica nelle reti di distribuzione. Lo studio considera anche l'integrazione di sistemi di monitoraggio in tempo reale, che hanno trasformato la gestione della qualità dell'acqua consentendo una valutazione e una risposta immediate al rischio. In questo contesto, il monitoraggio operativo, come delineato nel D.Lgs. 18/2023, garantisce la conformità continua con gli standard di sicurezza concentrandosi sulla funzionalità delle misure di controllo del rischio, a differenza del monitoraggio analitico tradizionale, che fornisce valutazioni della qualità dell'acqua a lungo termine. Un progresso fondamentale in quest'area è stato lo sviluppo di sistemi di allerta precoce (EWS). Monitorando costantemente pH, conduttività e torbidità, gli EWS possono rilevare rapidamente cambiamenti imprevisti nei sistemi idrici. Ad esempio, improvvisi aumenti di torbidità possono indicare contaminazione o problemi strutturali, richiedendo un intervento immediato. Questi sistemi non solo migliorano le capacità di risposta, ma semplificano anche i programmi di monitoraggio a lungo termine dando priorità agli indicatori critici. Inoltre, gli EWS possono essere integrati con controlli automatizzati, come valvole o sistemi di lavaggio, per mitigare i rischi in tempo reale. Tuttavia, l'efficacia di tali sistemi dipende da una solida gestione e interpretazione dei dati, che richiede metodi statistici per elaborare i dati grezzi in informazioni fruibili. La creazione di database e grafici di controllo completi è essenziale per un processo decisionale informato e una maggiore affidabilità del sistema di fornitura. Attraverso sondaggi sui fornitori di servizi idrici in Italia e Vietnam, lo studio ha identificato variazioni regionali nella percezione del rischio climatico e nella capacità di adattamento. Sebbene entrambi i paesi affrontino sfide simili indotte dal clima, la loro capacità di mitigare i rischi differisce a causa delle differenze nei quadri normativi, nelle risorse finanziarie e nei progressi tecnologici. I fornitori idrici italiani sottolineano la conformità normativa con le direttive dell'Unione Europea sulla qualità dell'acqua e sui contaminanti emergenti, mentre i regolatori vietnamiti sottolineano i vincoli infrastrutturali e l'urgente necessità di investire in tecnologie di trattamento delle acque resilienti. Uno studio di caso a Brescia, in Italia, fornisce un esame dettagliato degli impatti diretti del cambiamento climatico sui sistemi di acqua potabile. L'analisi dei dati mostra che gli eventi di forti piogge sono correlati a picchi di torbidità e indicatori batterici, che richiedono maggiori sforzi di disinfezione e controlli microbiologici più rigorosi alla fonte. Per affrontare queste sfide, questa tesi prop