Indice Premessa Bacino Imbrifero Altezza di precipitazione media annua Valori di progetto Analisi secondo P.T.U.A...

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1 Marzo 2016

2 Indice Indice... 2 Premessa... 3 Bacino Imbrifero... 4 Altezza di precipitazione media annua... 5 Valori di progetto... 8 Analisi secondo P.T.U.A Distribuzione temporale delle portate da P.T.U.A Analisi secondo Formulazione Poli98 per il calcolo della portata media Curva di durata delle portate Deflusso minimo vitale Derivazioni a monte dell opera di presa Altre derivazioni nel tratto sotteso Portata media derivabile Risorsa idrica sottratta e reintegro della portata nel tratto sotteso Conclusioni

3 Premessa La presente relazione viene redatta al fine di illustrare la disponibilità d acqua volta a soddisfare la richiesta di una nuova derivazione, a scopo idroelettrico, dal torrente Vertova, nell omonimo comune e nell omonima Valle, valutando la risorsa idraulica utilizzata dall impianto e analizzando le interazione dello stesso con il regime idrologico della acque superficiali. Il presente progetto è stato redatto in ottemperanza al Regolamento Regionale 24 marzo 2006 n 2, recante Disciplina all uso delle acque superficiali e del riutilizzo dell acqua in attuazione all Art. 52, comma 1, lettera c) della Legge Regionale 12 Dicembre 2003 n 26. 3

4 Bacino Imbrifero L impianto utilizza le acque del torrente Vertova, affluente in sponda destra del fiume Serio, captandole a monte dell abitato del medesimo comune; il tratto d interesse è ricompreso esclusivamente nel comune di Vertova (Bg). Le caratteristiche globali del bacino imbrifero con sezione di chiusura in corrispondenza dell opera di presa risultano dunque essere le seguenti: - Superficie (A) 14,66 Km 2 - Altitudine massima (H max ) 1.750,00 m s.l.m. - Altitudine alla sezione di chiusura (H min ) 497,00 m s.l.m. - Pendenza media del bacino (i m ) 0,327 = 32,73% La pendenza media del bacino (im) è stata stimata con l espressione seguente: i m H = max A H min Tale bacino è sfruttato per la produzione di energia elettrica, sia a monte che a valle di questo punto, grazie alla presenza di altre centrali idroelettriche. 4

5 Altezza di precipitazione media annua La precipitazione media annua, ricavata dalla Carta delle Precipitazioni, deve essere integrata con la componente nivale, ovvero con un altezza di pioggia equivalente da applicare alla parte di sottobacino che si trova a quota superiore allo zero termico medio invernale (si veda tabella seguente). Il valore di precipitazione cosi ottenuto può essere sovrastimato o sottostimato rispetto al valore calcolato con la procedura P.T.U.A., a causa sia della diversa procedura di integrazione spaziale delle misure puntuali di precipitazione, sia dei possibili errori di stima delle precipitazioni in alta quota. E quindi necessario correggere il valore ottenuto moltiplicando per un fattore correttivo: per il bacino del fiume Serio con sezione di chiusura a Ponte Cene, tale coefficiente correttivo è pari a 1,02. 5

6 In pratica, la precipitazione media annua finale è data dalla relazione seguente: A * P = PCPMS + Pe.. F A c dove: - P: precipitazione media annua finale; - P CPMS : precipitazione media annua ottenuta dalla carta; - F c : fattore correttivo; - P e : precipitazione equivalente aggiuntiva; - A: area del sottobacino; - A*: area al di sopra della quota di riferimento. Le isolinee di altezza di precipitazione media annua (Carta delle precipitazioni medie, minime e massime annue del territorio alpino lombardo) sono state integrate sull area del bacino idrografico di interesse al fine di determinare il volume di precipitazione media annua atteso. 6

7 La precipitazione media annua di pioggia stimata per il bacino imbrifero in esame è pari a mm. Per il calcolo della componente nivale è stata calcolata la porzione di bacino idrografico con quota superiore ai m s.l.m, pari a 2,15 Km 2 ed è stata applicata la formula precedentemente esposta: 2,15 P = ,02 = mm 14,66 Includendo anche il coefficiente correttivo riportato precedentemente, la precipitazione media annua finale di progetto risulta pari a mm. 7

8 Valori di progetto Si riporta nel seguito il calcolo della portata media annua e del deflusso minimo vitale ottenuti utilizzando sia la metodologia richiesta da P.T.U.A., sia le formule di regionalizzazione dell Alta Lombardia, implementate nel programma Smart Mini-Hidro del CESI. Analisi secondo P.T.U.A. Il P.T.U.A. riporta i dati idrologici di alcune sezioni del fiume Caffaro e fornisce poi una serie di schematizzazioni per la trasposizione dell informazione idrografica nella sezione d interesse. In particolare, per la situazione esaminata, si deve usare la schematizzazione n 4: I dati idrologici delle sezioni M1 e M2, nel caso specifico il fiume Serio a Ponte Nossa e a Ponte Cene, sono noti e vengono riportati nel seguito. Serio a Ponte Nossa Serio a Ponte Cene Superficie Bacino (Ai) Precipitazione (Pi)

9 Contributo unitario (qi) 47,62 46,30 Portata naturale (Qnat) 17,57 21,07 Utilizzando la precipitazione media precedentemente calcolata (1.700 mm), si ottiene dunque una portata media naturale pari a Q NAT = 622 l/sec., con un contributo unitario q s = 42,42 l/(sec Km 2 ). Distribuzione temporale delle portate da P.T.U.A. Il P.T.U.A., al par dell Allegato 2 ( Relazioni applicative per bacino ), riporta inoltre la distribuzione mensile delle portate per le sezioni di chiusura del fiume Serio: nelle tabelle e nei grafici alle pagine seguenti, si utilizzano i dati riguardanti le sezioni di Ponte Nossa e Ponte Cene per ricostruirsi l andamento delle portate per la sezione di chiusura in esame. 45,00 40,00 35,00 30,00 Portata (m3/sec) 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Pm Serio a Ponte Nossa Pm Serio a Ponte Cene 9

10 Portata (l/sec) QM di progetto rapportata Ordinando i valori determinati e costruendosi un ipotetica curva delle durate, si ottiene il grafico seguente: in ordinata è presente il tempo, in percentuale, sul totale dei giorni annuali, mentre in ascissa la portata stimata in litri al secondo Portate [l/sec] % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Qnat 10

11 Analisi secondo Formulazione Poli98 per il calcolo della portata media Partendo dai dati geometrici del bacino imbrifero, si determina una portata media per il torrente Vertova in esame; come noto, la formulazione Poli98 fornisce una curva di durata delle portate in funzione, fra gli altri, del parametro adimensionale di forma b : tale parametro deve essere scelto consapevolmente in funzione delle caratteristiche idrologiche del bacino in esame. Come suggerito dal Quaderno di Ricerca n 33 della R.L. (Disponibilità ed ottimizzazione nell uso della risorsa idrica), si ritiene corretto cercare il parametro b fra i bacini idrografici studiati che abbiano le caratteristiche più simile possibile a quello d interesse. I parametri di riferimento per il bacino esaminato alla sezione di chiusura nella formulazione Poli98 sono: A P i m m(q) l e b km 2 mm - l/s/km 2 l/s/km 2 l/s/km 2-14, ,73% 44,19 42,00 0,00 All interno dello studio citato precedentemente, condotto per conto di Regione Lombardia, è riportata una tabella riassuntiva dei bacini studiati (immagine alla pagina seguente). Il tratto analizzato appartiene al bacino del fiume Serio (nello studio citato il fiume Serio è stato preso in considerazione in corrispondenza della sezione di Ponte Cene, in corrispondenza della quale però l ampiezza del bacino è notevolmente maggiore): analizzando i parametri del metodo dipendenti da piovosità e caratteristiche geometriche del bacino di Ponte Cene e di altri più simili a quello esaminato, si ritiene corretto costruire la curva di durata delle portate con un valore di b pari a 0,86 (considerando la similitudine con il bacino del torrente Livrio a Crocetta). 11

12 Curva di durata delle d portate Come area, quote massima, minima e piovosità media del bacino, sono stati inseriti i valori relativi al bacino utile considerato, così come esposto nei paragrafi precedenti; si utilizza il valore 0,86 per il parametro b, e si introduce un coefficiente moltiplicativo per la correzione della curva di durata affinché il valore di portata media determinato coincida con quanto calcolato con metodologia P.T.U.A. (g = 0,91). Si ottiene la distribuzione delle portate come percentuale annua di durata: Durata q tot Q nat [gg] [l/s/km 2 ] [l/s] 0.3% 1 301, % , % , % 55 80, % 75 65, % 90 56, % , % , % , % , % , % , % , % , % , % 275 8, % 295 6, % 310 4, % 325 3, % 350 0, % 365 0,00 0 La quarta colonna indica la distribuzione delle portate naturali dalla quale si ottiene la curva (tratto viola) riportata nell immagine alla pagina seguente. 12

13 Portate [l/sec] ,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% 90,0% 100,0% Qnat [l/s] Qnat Com è possibile notare, la curva di durata teorica (tratto viola) riproduce discretamente bene la stima delle portate del torrente Vertova effettuata trasferendo l informazione idrografica dalle serie storiche dei valori di portata del P.T.U.A. (tratto azzurro) dalle sezioni di Ponte Nossa e Ponte Cene. Ovviamente, le portate medie naturali del corso d acqua non possono essere sfruttate interamente per la produzione di energia idroelettrica, sia per la necessità di rilasciare un Deflusso Minimo Vitale, sia per la conformazione stessa della curva di durata teorica. 13

14 Deflusso minimo vitale Secondo quanto previsto dall Autorità di Bacino del fiume Po, il D.M.V. rappresenta la portata minima da lasciar defluire nel corso d acqua a valle dell opera di captazione, mediante opportuna regolazione degli organi meccanici e / o idraulici. Per la salvaguardia delle caratteristiche di naturalità e di pregio ambientale dei bacini montani, per tutte le nuove derivazioni, ai sensi dell art. 42 del P.T.U.A., dovrà comunque essere prevista una soglia minima di portata non derivabile, pari a 50 l/s. Il D.M.V. viene calcolato teoricamente come contributo percentuale della portata media annua: DMV = 10% QAN = 63 l / sec Derivazioni a monte dell opera di presa A monte del punto di presa, si trovano alcune derivazioni segnate sulla carta provinciale: si analizzano i dati a disposizione per capire se sono connesse alla portata disponibile in alveo

15 1) Pozzo Comune di Vertova: uso potabile (concessione in essere) 2) Pozzo Comune di Vertova: uso potabile (concessione in essere) 3) Pozzo Comune di Vertova: uso potabile (concessione in essere) 15

16 4) Derivazione superficiale Pizzigoni Maria: uso piscicolo (concessione in essere) In definitiva, la somma delle derivazioni presenti nel tratto di torrente Vertova a monte dell opera di presa equivale a 34 l/sec. suddivisi in 4 prese tutt ora attive; alcune di queste sono inoltre derivazioni profonde da pozzo: questo porta a dire che non dovrebbero essere idraulicamente connesse con il torrente Vertova. A giudizio del progettista, il fatto che siano derivazioni profonde, congiuntamente all esiguità della portata in gioco rispetto alla portata disponibile calcolata (34 / 622 = 5,4%) porta alla conclusione che le derivazioni elencate attive vengano, a favore di sicurezza, considerate nel calcolo della portata disponibile alla sezione di chiusura del bacino (in corrispondenza dell opera di presa) ma che potrebbero essere trascurante in quanto compatibili con l errore insito nel metodo teorico applicato. 16

17 Altre derivazioni nel tratto sotteso Lungo il tratto di torrente Vertova interessato dall impianto in progetto sono presenti altre derivazioni da pozzo che servono l impianto acquedottistico e la vasca presenti (dal database provinciale risultano intestati ai Comune di Vertova e Gazzaniga). Presa Gruppo 1 Gruppo 2 Rilascio La somma di tutte le portate concesse risulta essere circa 32 l/sec. In defiitiva, si considera una sottrazione totale di acqua pari a 66 l/sec. (34 prima della presa, oltre 32 nel tratto sotteso) dalla portata disponibile. 17

18 Portata media derivabile In definitiva, la portata media derivata (definita come portata di concessione) dal torrente Vertova, definita con la curva delle durate, deve essere inferiore alla portata media naturale depurata del valore del D.M.V. (rilasciato costantemente nel corso dell anno e pari a 63 l/sec.) oltre che del valore delle sottrazioni di portata già concesse. Durata q tot Q nat DMV Q disp Q imp [gg] [l/s/km 2 ] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s] 0.3% % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % imp La quinta e la sesta colonna rispettivamente rappresentano la portata disponibile e la portata derivata dal torrente Vertova; nell immagine alla pagina seguente sono riportate le tre curve di distribuzione delle portate nel tempo. 18

19 Portate [l/sec] % 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0% 70.0% 80.0% 90.0% 100.0% Qnat [l/s] Qdisp Qimp Per determinare una portata media di concessione è necessario definire una portata massima derivata e una portata minima al di sotto della quale l impianto non lavora. Q 900 l / s max = La portata minima per l impianto in progetto è pari a 50 l/sec. La portata derivata dall impianto, considerando un D.M.V. pari a 63 l/sec., oltre alla portata derivabile sia da pozzo che da derivazioni superficiali poste a monte della presa in progetto, risulta essere: Qconcession e = 348l / s 19

20 Risorsa idrica sottratta e reintegro della portata nel tratto sotteso In base alle considerazioni esposte nella presente relazione, si può valutare la risorsa idrica sottratta al fiume come differenza fra la portata media disponibile e la portata media derivata; di conseguenza, si ottengono la percentuale di risorsa idrica residua nel fiume (P res ) e la percentuale di risorsa idrica sfruttata (P) P res 622l / sec 348 l / sec 66 l / sec = 622 l / sec = 33,4% P = res 1 P = 66,6% Di fatto, quindi, si sta lasciando nell alveo del torrente Vertova oltre il 33% della portata naturale (pari a 208 l/sec. quantità media ben maggiore dei 63 l/sec. medi dichiarati come D.M.V. minimo da normativa). Particolare importanza nella valutazione dell impatto ambientale riveste la valutazione della quantità d acqua che affluisce nel torrente dopo l opera di presa: la cosiddetta portata di reintegro. Di fatto, tale valutazione deve essere condotta considerando le particolari condizioni geomorfologiche del torrente nel tratto sotteso; il bacino imbrifero aggiuntivo è pari a 0,70 km 2, per un totale di 15,36 km 2 che equivalgono, secondo P.T.U.A. (con contributo unitario pari a 42,32 l/sec. km 2, ripercorrendo i passaggi di calcolo riportati ai paragrafi precedenti), a una portata naturale complessiva pari a 650 l/sec., cioè circa il 4,5% della portata naturale presente alla sezione di chiusura dell opera di presa considerata (con un incremento di circa 28 l/sec.). 20

21 Conclusioni In questo paragrafo si riepilogano le scelte effettuate ed illustrate nella presente relazione idrologica: la portata media naturale del torrente Vertova alla sezione di chiusura considerata è Q media media = l/s, mentre quella derivabile Q concessione concessione = l/s; la portata massima derivabile dell impianto (ricavata con la curva delle portata corrispondente) è, infine, Q imp =900 l/s; tali valori risultano congrui all effettivo imp comportamento idrologico del torrente Vertova, così come le scelte effettuate per portata massima e minima derivabile. Rogno, 29/03/2016 Il progettista Dott. Ing. Pietro Spatti 21