Area di crisi idrica della Piana di Lucca: dinamica della falda e simulazioni previsionali

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1 ORDINE DEI GEOLOGI DELLA TOSCANA Convegno: La geologia: Università ed Enti Pubblici Firenze, 14 settembre 2009 Area di crisi idrica della Piana di Lucca: dinamica della falda e simulazioni previsionali Dott. Roberto Giannecchini Dipartimento di Scienze della Terra - Università di Pisa Via S. maria,, PISA AF Geoscience and Technology Consulting srl Dipartimento Scienze della Terra - Università di Pisa

2 Evoluzione del livello piezometrico nel tempo Abbassamento del livello piezometrico maggiore nell area meridionale

3 Problematiche dell area di studio - Crisi idrica - Fenomeni di subsidenza - Formazione di cavità Autorità di Bacino del Fiume Arno ( ) (Foto Dell Aringa, )

4 Area di studio Piana sudorientale di Lucca Area 65 km 2 Autorità di Bacino del Fiume Arno da Nardi et al. (1987) Evoluzione Piana di Lucca Evoluzione Fiume Serchio

5 Metodologia Impostazione dei modelli geologico e idrogeologico concettuali; Studio delle oscillazioni piezometriche mensili della falda; Implementazione e calibrazione del modello numerico; Realizzazione di scenari previsionali della superficie piezometrica.

6 Fasi di lavoro Raccolta dati Dati stratigrafici - Carte geologiche Parametri caratteristici dell acquifero (K, T, S) Quantitativi dei pompaggi Dati pluviometrici e termometrici Censimento punti di controllo Esecuzione di 11 campagne piezometriche Elaborazione dati Impostazione del modello geologico Impostazione del modello idrogeologico Elaborazione dati campagne piezometriche Trasformazione del modello idrogeologico in modello numerico Implementazione e calibrazione modello numerico parametri sensibili Realizzazione di scenari previsionali

7 Modello geologico

8 Modello idrogeologico concettuale Subalveo Serchio Rilievi Pizzorne (da Baldacci et al., 1994, modificato)

9 Campagne piezometriche 11 campagne di controllo (dicembre ottobre 2008) 97 punti di misura

10 Dicembre 2007 Gennaio 2008 Febbraio 2008 Marzo 2008 Aprile 2008 Maggio 2008 Carte piezometriche Carte piezometriche

11 Giugno 2008 Luglio 2008 Agosto 2008 Settembre 2008 Ottobre 2008 Carte piezometriche Carte piezometriche

12 Carte piezometriche Carta piezometrica di morbida Aprile minimi piezometrici chiusi: Porcari (Pacconi) Padule di Porcari (Pollino) Principali assi di drenaggio: NW-SE e N-S

13 Carte piezometriche Carta piezometrica di magra (Ottobre 2008) Minimo chiuso del Pollino (assenza dati per Porcari) Principali assi di drenaggio: NW-SE e N-S

14 Evoluzione del livello piezometrico nel tempo Aprile 2008 Ottobre 2008 Abbassamento di 1 m a Nord di Paganico Abbassamento di 5 m a nel Padule di Porcari

15 Evoluzione del livello piezometrico nel tempo Nardi et al. (1987) mod. da Seghieri (2008) Aprile 1975 Abbassamento generale > 2 m Abbassamento depressione Pollino di 6 m (da 4 m a -2 m s.l.m.)

16 Evoluzione del livello piezometrico nel tempo Nardi et al. (1987) mod. da Seghieri (2008) Ottobre 1975 Abbassamento generalizzato di 4 m

17 Modellazione numerica - Modellazione numerica a differenze finite - Codice di calcolo: Mod Flow (Visual ModFlow 4.2 )

18 Implementazione - Definizione della griglia e assegnazione delle proprietà 54 righe - Griglia di modellazione 70 colonne 10 strati - Caratteristiche idrauliche dell acquifero K x, K y, K z n u, n t S s, S y

19 Implementazione

20 Implementazione 54 righe 70 colonne 10 strati

21 Evapotraspirazione Ricarica (precipitazioni efficaci) Condizioni al contorno Corsi d acqua e canali drenanti Pozzi di pompaggio Implementazione α 10Tm Ep= K 16 I (Thornthwaite) Pozzi industriali + Pozzi acquedottistici + Pozzi irrigui e domestici

22 Calibrazione Variazione dei dati di input al fine di ottenere un flusso idrodinamico virtuale il più prossimo possibile alla realtà. Pozzi di osservazione Piezometriche calcolate Vs Piezometriche osservate

23 Grafici di calibrazione 1. Grafici a dispersione calcolato vs osservato 2. Istogrammi residuali di calibrazione 3. Valori calcolati ed osservati vs tempo 4. Statistica RMS (root mean square) vs tempo 1) 2) 3) 4) Analisi dati di input maggiormente sensibili: ricarica e pompaggi Aumento 80% dei quantitativi di pompaggio

24 Bilancio idrogeologico del modello Permette di individuare le aree di maggior ricarica e prelievo, nonché gli elementi che li determinano. Ricarica laterale Ricarica meteorica Evapotraspirazione potenziale Corsi d acqua e canali drenanti Pozzi di pompaggio Storage (risorsa + riserva idrogeologica) Bilancio entrate-uscite in m 3

25 Parametri sensibili Sono i parametri che maggiormente influenzano l evoluzione del flusso della falda e quindi la variazione dell errore. Sono cioè quegli elementi che possono variare nel tempo. Dati climatici Ricarica ed evapotraspirazione Emungimenti Prelievi in falda Scenari previsionali Scenari previsionali

26 Scenari previsionali Prevedere le variazioni della superficie piezometrica nel tempo al fine di prevenire eventuali problematiche e pianificare i possibili interventi. Scenario 1: implementazione delle condizioni climatiche e di emungimento attuali (5 anni); Scenario 2: implementazione delle condizioni climatiche e di emungimento attuali con dislocazione dei campi pozzi (5 anni); Scenario 3: riduzione drastica delle precipitazioni meteoriche (5 anni).

27 Scenario 1: 1 condizioni climatiche ed emungimenti attuali Altezze esagerate di un fattore 20 Riduzione prelievi 18% Aumento aree prosciugate Abbassamento piezometrico 2 m Paganico 5 m Pollino 5 m Tazzera

28 Scenario 2: 2 dislocazione campi pozzi Altezze esagerate di un fattore 20 Pollino su 1 km n pozzi da 6 a 10 Tazzera su 0,5 km n pozzi da 2 a 4 Riduzione 21% emungimenti Abbassamento piezometrico 3,8 m Pollino 1,8 m Tazzera

29 Scenario 3: 3 riduzione drastica precipitazioni meteoriche Riduzione progressiva precipitazioni Altezze esagerate di un fattore 20 (15%, 30%, 40% e 50%) Riduzione 28% emungimenti Aumento delle aree prosciugate

30 Bilancio idrogeologico da modello numerico Conclusioni Confermato lo stato di crisi idrica eccessivi pompaggi ricarica meteorica < prelievi esaurimento storage (riserva + risorsa) afflusso dal Padule di Bientina Parametri sensibili condizioni climatiche quantitativi e distribuzione degli emungimenti Scenari previsionali emungimenti eccessivi nel lungo periodo dislocazione dei campi pozzi migliora la distribuzione dei coni di depressione

31 Conclusioni Modellazione numerica strumento utile per la gestione della risorsa idrica potenziamento della rete di monitoraggio; aumento e miglioramento qualità dati stratigrafici e idrogeologici; monitoraggio emungimenti idropotabili, industriali ed agricoli.

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