PRODUZIONE DI ENERGIA IDROELETTRICA SUL FIUME CHIENTI. ( in comune di Tolentino )

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1 PRODUZIONE DI ENERGIA IDROELETTRICA SUL FIUME CHIENTI ( in comune di Tolentino ) CALCOLO DEL DEFLUSSO MINIMO VITALE - DMV In riferimento al PIANO DI TUTELA DELLE ACQUE; SEZ. D - ALL. I-II, Il Progettista: Ing. Pietro Petesse 1

2 1. PREMESSA Il progetto prevede lo sfruttamento di un dislivello di metri 4,50 in unico salto (tra quota 156,50 e quota 152,0 s.l.m.), denominato La Rancia, con lo scopo di produrre energia elettrica da cedere totalmente al gestore della rete. Il fabbricato macchine è adiacente allo sbarramento e sarà situato in sponda destra, in comune di Tolentino, nel foglio catastale n. 23, nel terreno demaniale compreso tra la sponda destra attuale e la particella n. 72, la quale viene interessata solo dalla strada di accesso all impianto, (vedere planimetria catastale allegata). Le coordinate del centro dello sbarramento sono le seguenti: 43 gradi e 13,54 primi di latitudine Nord ; 13 gradi e 21,3 primi di longitudine Est 2. MODO DI FUNZIONAMENTO DELL IMPIANTO Dal punto di vista di ingegneria civile ed idraulica, l impianto è previsto con paratoie di sbarramento in alveo, che saranno del tipo a settore con ventola. Si tratta di un impianto presidiato da personale specializzato e qualificato per intervenire all occorrenza con comandi manuali. Tuttavia l impianto sarà munito di tutti gli apparati tecnologici atti ad un corretto funzionamento automatico e rigorosamente ad acqua fluente. Lo sbarramento determina la formazione di un mini invaso a monte. Tutta la portata che affluisce all invaso, defluirà immediatamente a valle, dopo aver attraversato le turbine e il torrente di risalita dei pesci. In caso di portate eccedenti la capacità delle turbine le paratoie modulanti lasceranno defluire (per di sotto) l eccesso. In caso di portate molto eccedenti o addirittura di piene, le paratoie degli sbarramenti si troveranno completamente aperte (abbattute). Ovviamente la manovra di completo 2

3 abbassamento sarà avviata con congruo anticipo sull onda di piena e con la dovuta gradualità per evitare il repentino svuotamento dell invaso. In caso di portate di magra che risultino insufficienti al funzionamento di una sola turbina al minimo regime, tutta la portata medesima verrà lasciata defluire dal torrente di risalita dei pesci. 3. DEFINIZIONE DI DMV E PRECISAZIONI. Questa locuzione ha avuto origine e si è in seguito tramutata in obbligo, sempre più puntualmente codificato e quantificato fiume per fiume, in capo agli utenti di derivazioni d acqua, per ovviare alla grave ed insostenibile situazione biologica ed igienico sanitaria in cui si venivano a trovare i corsi d acqua nei tratti sottesi dalle derivazioni medesime. La legge n.183 del 18/5/1989 citò per la prima volta il deflusso minimo vitale all articolo 3 comma 1 i) in questi termini: «le attività di programmazione, di pianificazione e di attuazione degli interventi destinati a realizzare le finalità indicate all'articolo 1 curano in particolare...la razionale utilizzazione delle risorse idriche superficiali e profonde, con una efficiente rete idraulica, irrigua ed idrica, garantendo, comunque, che l'insieme delle derivazioni non pregiudichi il minimo deflusso costante vitale negli alvei sottesi nonché la polizia delle acque.» E del tutto evidente che l attenzione del legislatore era tutta tesa ad impedire la presenza di aste di fiume quasi del tutto prive di portata, con grave pregiudizio alla fauna ittica, a causa della derivazione di acqua al di fuori dell alveo, come in genere è usuale in campo idroelettrico. Ad una serena analisi della situazione che si verificherebbe con l impianto di questo progetto, non sembra oggettivamente che questo possa essere classificato come derivazione d acqua per la 3

4 semplice ma dirimente motivazione che l acqua non viene derivata e che non c è un metro di fiume con portata distratta altrove. In altre parole: l acqua del Chienti non viene in alcun momento distratta dal suo alveo naturale : anzi, tutta la portata entrante nell invaso continua a defluire in esso, la qual cosa non ha nulla a che vedere con nessun peggioramento della situazione biologica ed igienico sanitaria dell asta interessata. Fermo restando quanto esposto, di seguito si riporta a semplice titolo di esempio il calcolo del DMV. 4. BACINO IMBRIFERO SOTTESO L impianto in progetto è ubicato 1950 metri più a valle della restituzione della centrale idroelettrica di Pianarucci, 500 metri in direzione sud rispetto al castello della Rancia. Per tale sezione, dallo studio delle cartine IGM, si è calcolata la superficie del bacino imbrifero sotteso, che è risultato pari a 694 kmq, di cui 600 kmq sono tutti a monte dello sbarramento di Belforte secondo salto, e quindi regimati dagli invasi Enel e 94 kmq sono a valle di Belforte e quindi non regimati. 5. NORMATIVA DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO DEL DEFLUSSO MINIMO VITALE (DMV) Per il calcolo del deflusso minimo vitale si è fatto riferimento al PIANO DI TUTELA DELLE ACQUE (PTA); SEZ. D - ALL. I-II. Di seguito si riporta uno stralcio dell Allegato II al PTA: 4

5 ALLEGATO II Determinazione del Deflusso Minimo Vitale Bacini idrografici ricadenti nel territorio dell Autorità di bacino Regionale delle Marche e dell Autorità Interregionale di bacino del Fiume Tronto (bacini del Foglia, Arzilla, Metauro, Cesano, Misa, Esino, Musone, Potenza, Chienti, Tenna, Ete Vivo, Aso, Tesino, Tronto) La formula di calcolo del DMV è costituita da una componente idrologica, calcolabile con la formula parametrica o, in alternativa, con la formula razionale, con una ulteriore specificazione per i bacini montani, e da una componente morfologico-ambientale: DMV = DMVidr Cma dove: DMV = deflusso minimo vitale complessivo, espresso in l/s; DMVidr = componente idrologica del DMV, calcolata con la formula parametrica o con la formula razionale, espressa in l/s; Cma = componente morfologico-ambientale, intesa come fattore moltiplicativo della componente idrologica Per tutti i corsi d acqua a regime di flusso perenne evidenziati in Tavola 1-D.5 sotto la denominazione Reticolo Idrografico Principale per il DMV e situati all interno del Limite Fascia Carbonatica Montana A e o all interno del Limite Fascia Carbonatica B per i Fiumi Misa e Musone, si stabilisce pari a 50 l/s il valore minimo del DMV complessivo. Per evitare variazioni brusche ed ingiustificate dei valori di DMV nelle sezioni immediatamente a valle delle suddette fasce carbonatiche individuate in Tavola 1-D.5, il valore di DMV complessivo non inferiore a 50 l/s, si trasferisce anche alle sezioni di valle, fino a quella per la quale l applicazione della formula fornisce valori di DMV complessivo ad esso superiori. La formula parametrica per il calcolo della componente idrologica del DMV è definita come segue: DMVidr = qdmv G S P H Bmon dove: DMVidr = componente idrologica del DMV, espressa in l/s qdmv = rilascio specifico = 1,6 l/s x km2 G = parametro geografico, ricavabile dalla successiva tabella Fig. 1-D.5 S = superficie imbrifera, espressa in km2, del bacino idrografico sotteso dalla sezione del corpo idrico nel quale si calcola il DMV. P = parametro di precipitazione, ricavabile dalla successiva tabella Fig. 2-D.5. Rappresenta la precipitazione media annua nel bacino idrografico sotteso dal punto in cui si calcola il DMV. Per la stima delle precipitazioni medie annue si utilizzeranno i dati ufficiali e le serie storiche, pubblicati sugli Annali Idrologici, delle stazioni pluviometriche del SIMN e dei Centri Funzionali Regionali, relative al periodo , ricadenti all interno o in posizione limitrofa al bacino idrografico sotteso dalla sezione di interesse e distribuite in maniera rappresentativa rispetto alla variazione altimetrica della superficie imbrifera. Tali dati di precipitazione sono riportati nella pubblicazione Campo medio della precipitazione annuale e stagionale sulle Marche per il periodo del Centro Funzionale della Protezione Civile della Regione Marche e dell Osservatorio Geofisico sperimentale di Macerata. H = parametro di altitudine, ricavabile dalla successiva tabella Fig. 3-D.5. Rappresenta l altitudine media, in metri sul livello del mare, nel bacino idrografico sotteso dal punto in cui si calcola il DMV. Per la determinazione di Hm verranno considerate le curve di livello con dislivello di 50 m riportate nelle cartografie tecniche regionali alla scala 1: Bmon = fattore moltiplicativo per tratti di corsi d acqua a regime di flusso perenne evidenziati in Tav. 1-D.5 sotto la denominazione Reticolo Idrografico Principale per il DMV e situati all interno del Limite Fascia Carbonatica Montana A, assunto uguale a: - 2,0 per i soli tratti montani dei Fiumi Potenza, Scarsito, Chienti (rami di 5

6 Gelagna e di Pieve Torina), Fornace, Fiastrone, Tenna, Aso, Tronto, nonché dei loro tributari evidenziati; - 1,0 per i restanti tratti fluviali... La componente morfologico-ambientale della formula per il calcolo del DMV è definita come segue: Cma = E mag(n, PIFF) Gm T dove: Cma = componente morfologico-ambientale, intesa come fattore moltiplicativo della 6

7 componente idrologica. E = Parametro dello stato ecologico dei corsi d acqua, ricavabile dalla successiva tabella Fig. 5-D.5. Si assume il valore del fattore corrispondente allo stato ecologico (determinato in funzione dell indice SECA) della prima stazione ARPAM ubicata a valle della derivazione. Per il valore dello stato ecologico si farà riferimento a quello peggiore dei tre anni precedenti alla data di entrata in vigore delle presenti NTA. Il parametro E verrà rideterminato al rinnovo delle concessioni, sulla base del valore peggiore dei tre anni precedenti. Nel caso in cui la derivazione interessi un corso d acqua non monitorato, si prenderà come riferimento lo stato ecologico dell asta fluviale principale immediatamente a valle della confluenza. Entro 1 anno dalla data di entrata in vigore delle presenti NTA, con decreto dirigenziale del competente ufficio regionale sarà approvata una apposita cartografia, al fine di facilitare la determinazione del parametro E, provvedendo al suo aggiornamento periodico. mag(n, PIFF) = tale espressione indica che nella formula sarà applicato il massimo tra i valori del parametro N, naturalità, e del parametro PIFF, correlato all'indice di funzionalità fluviale, calcolati distintamente. Nel tratto fluviale considerato si procederà a calcolare distintamente entrambi i parametri N e PIFF e nella formula sarà utilizzato solo quello tra i due parametri che assumerà il valore più elevato. I parametri N e PIFF da considerare sono quelli più elevati del tratto fluviale interessato dalla derivazione: - nel caso di restituzione in alveo, N e PIFF saranno determinati nel tratto fluviale compreso tra la l opera di presa e l opera di restituzione; - nel caso di assenza di restituzione, N e PIFF saranno determinati in un tratto a valle dell opera di presa la cui estensione sarà di 10 Km. I valori del parametro PIFF sono riportati nella seguente tabella Fig. 7-D.5. L IFF e il relativo parametro PIFF dovranno essere determinati obbligatoriamente dal concessionario, per le grandi derivazioni e per le derivazioni con prelievo superiore o uguale a 100 l/s; sarà facoltà dell Autorità concedente chiedere la sua determinazione per le restanti derivazioni, altrimenti si applicherà il valore di PIFF = 1. Tuttavia la Giunta regionale potrà determinare i valori di IFF per tutti o alcuni corpi idrici. Per la determinazione dei valori di IFF si farà riferimento al manuale APAT IFF2007. Per la determinazione dei fattori da assegnare al parametro N si fa riferimento alla presenza di aree protette (comunitarie, nazionali, regionali) e ad alcune tipologie del sottosistema botanico-vegetazionale del PPAR, come specificato nella successiva tabella Fig. 6-D.5, vigenti alla data di entrata in vigore delle presenti NTA. Al rinnovo della concessione potrà essere modificato il parametro N qualora si siano verificate modifiche alle ubicazioni delle aree naturali protette e potrà essere rideterminato il valore dell indice IFF. Entro 1 anno dalla data di entrata in vigore delle presenti NTA, con decreto dirigenziale del competente ufficio regionale sarà approvata una apposita cartografia, al fine di facilitare la determinazione del parametro N, provvedendo al suo aggiornamento al variare delle aree naturali protette. Gm = Parametro geomorfologico, variabile tra 0,9 e 1,1, la cui determinazione dovrà essere stabilita dall Autorità competente al rilascio della concessione, sulla base delle caratteristiche geomorfologiche locali dell alveo (i.e. perimetro bagnato e raggio idraulico, rapporto larghezza/profondità dell alveo, pendenza e tipologia morfologica dell alveo, presenza di pools, permeabilità del substrato, ecc.). In attesa della sua determinazione da parte dell Autorità concedente verrà assunto pari a 1.0. T = Modulazione temporale di portata. Parametro differenziato per ogni mese e per bacini idrografici, che permette di variare il DMV base nei vari periodi dell anno, in funzione della variabilità idrologica delle portate naturali. I fattori da assegnare al parametro in ogni 7

8 mese dell anno, nei vari bacini idrografici, sono riportati nella successiva tabella Fig. 8-D.5. 8

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10 6. CALCOLO DEL DMV: Di seguito si riporta il calcolo del DMV DMV = DMVidr Cma dove: DMV = deflusso minimo vitale complessivo, espresso in l/s; DMVidr = componente idrologica del DMV, calcolata con la formula parametrica o con la formula razionale, espressa in l/s; Cma = componente morfologico-ambientale, intesa come fattore moltiplicativo della componente idrologica DMVidr = qdmv G S P H Bmon Di seguito si dimostra che DMVidr = l/s qdmv = rilascio specifico = 1,6 l/s x kmq G = 0.7; parametro geografico, ricavabile dalla tabella Fig. 1-D.5 10

11 S = 694 kmq, superficie imbrifera, espressa in km2, del bacino idrografico sotteso dalla sezione del corpo idrico nel quale si calcola il DMV. P = 1.16, parametro di precipitazione, ricavabile dalla successiva tabella Fig. 2-D.5. Rappresenta la precipitazione media annua nel bacino idrografico sotteso dal punto in cui si calcola il DMV. Per la stima delle precipitazioni medie annue si sono utilizzati i dati ufficiali e le serie storiche, pubblicati sugli Annali Idrologici, delle stazioni pluviometriche del SIMN e dei Centri Funzionali Regionali, relative al periodo , ricadenti all interno o in posizione limitrofa al bacino idrografico sotteso dalla sezione di interesse e distribuite in maniera rappresentativa rispetto alla variazione altimetrica della superficie imbrifera. Di seguito si riportano i dati di precipitazione della pubblicazione Campo medio della precipitazione annuale e stagionale sulle Marche per il periodo del Centro Funzionale della Protezione Civile della Regione Marche e dell Osservatorio Geofisico sperimentale di Macerata. 11

12 Dalla precedente tabella si è ricavata la precipitazione media annua = mm Da cui: P = /1000 = 1.16 H = 1.15, parametro di altitudine, ricavabile dalla successiva tabella Fig. 3-D.5. Rappresenta l altitudine media, in metri sul livello del mare, nel bacino idrografico sotteso dal punto in cui si calcola il DMV. Per la determinazione di Hm sono state considerate le curve di livello con dislivello di 50 m riportate nelle cartografie tecniche regionali alla scala 1: Essendo Hm = 700m si ha: da cui H =

13 Bmon = 1.0, fattore moltiplicativo per tratti di corsi d acqua a regime di flusso perenne evidenziati in Tav. 1-D.5 sotto la denominazione Reticolo Idrografico Principale per il DMV e situati all interno del Limite Fascia Carbonatica Montana A, assunto uguale a: - 2,0 per i soli tratti montani dei Fiumi Potenza, Scarsito, Chienti (rami di Gelagna e di Pieve Torina), Fornace, Fiastrone, Tenna, Aso, Tronto, nonché dei loro tributari evidenziati; - 1,0 per i restanti tratti fluviali. 13

14 Di seguito si dimostra che la componente morfologico-ambientale della formula per il calcolo del DMV è definita come segue: Cma = E mag(n, PIFF) Gm T Cma = 2,028 (novembre, dicembre, gennaio,aprile, maggio, giugno) Cma =2,34 (febbraio, marzo) Cma =1,56 (luglio, agosto, settembre, ottobre) dove: Cma = componente morfologico-ambientale, intesa come fattore moltiplicativo della componente idrologica. E = 1.2, Parametro dello stato ecologico dei corsi d acqua. Si è assunto il valore del fattore corrispondente allo stato ecologico (determinato in funzione dell indice SECA) della prima stazione ARPAM ubicata a valle della derivazione. Per il valore dello stato ecologico si è fatto riferimento a quello peggiore dei tre anni precedenti alla data di entrata in vigore delle presenti NTA. Per determinare lo stato ecologico SECA si è fatto riferimento ai dati relativi Alla Stazione di monitoraggio : R CH (13/CH), sita a Corridonia Frazione San Claudio. Di seguito i valori dello stato ecologico SECA della suddeta stazione di monitoraggio: da cui si desume che la classe dello stato ecologico è 3, e da cui: 14

15 E=1.2 mag(n, PIFF) = 1.3, tale espressione indica che nella formula sarà applicato il massimo tra i valori del parametro N, naturalità, e del parametro PIFF, correlato all'indice di funzionalità fluviale, calcolati distintamente. Nel tratto fluviale considerato si è proceduto a calcolare distintamente entrambi i parametri N e PIFF e nella formula verrà utilizzato solo quello tra i due parametri che assumerà il valore più elevato. I parametri N e PIFF da considerare sono quelli più elevati del tratto fluviale interessato: L opera in progetto è contigua al Parco Riserva naturale Abbadia di Fiastra, pertanto si assume N= 1.3. Di seguita si riportano i risultati della determinazione del Punteggio IFF: Funzionalità fluviale L'analisi dell'integrità e funzionalità del F. Chienti è stata effettuata tramite l'utilizzo dell'indice Funzionale Fluviale (I.F.F.) che ha evidenziato la situazione illustrata in dettaglio nella seguente tabella e rappresentata nella mappa tematica. Staz. A Staz. B Sx Dx Sx Dx Stato del territorio circostante Vegetazione presente nella fascia perifluviale

16 Ampiezza della vegetazione perifluviale Continuità della vegetazione perifluviale Condizioni idriche Efficienza di esondazione Substrato e strutture di ritenzione Erosione Sezione trasversale Idoneità ittica Idromorfologia Componente vegetale in alveo bagnato Detrito Comunità macrobentonica Somma dei punteggi Classe di qualità II II II-III III Le due rive analizzate sul F. Chienti nel tratto a monte (Staz. A) hanno una condizione funzionale Buona (II Classe di qualità) mentre la funzionalità a valle (Staz. B) è decisamente inferiore: intermedia Buona-Mediocre (II-III Classe di qualità) per la sponda sinistra e solo Mediocre (III classe) in sponda destra. Staz. A Staz. B In considerazione del fatto che l opera in progetto non prevede derivazione e che l acqua viene immediatamente restituita, si assumono come caratteristici del sito i valori della stazione A. Da cui si ha: 16

17 Piff = 1.00 Gm = 1.0 Parametro geomorfologico, variabile tra 0,9 e 1,1, la cui determinazione dovrà essere stabilita dall Autorità competente al rilascio della concessione, sulla base delle caratteristiche geomorfologiche locali dell alveo (i.e. perimetro bagnato e raggio idraulico, rapporto larghezza/profondità dell alveo, pendenza e tipologia morfologica dell alveo, presenza di pools, permeabilità del substrato, ecc.). In attesa della sua determinazione da parte dell Autorità concedente verrà assunto pari a 1.0. T = Modulazione temporale di portata. Parametro differenziato per ogni mese e per bacini idrografici, che permette di variare il DMV base nei vari periodi dell anno, in funzione della variabilità idrologica delle portate naturali. I fattori da assegnare al parametro in ogni mese dell anno, nei vari bacini idrografici, sono riportati nella successiva tabella Fig. 8-D.5. 17

18 Quindi si assume per il parametro T: T = 1.3 (novembre, dicembre, gennaio,aprile, maggio, giugno) T = 1.5 (febbraio, marzo) T = 1.0 (luglio, agosto, settembre, ottobre) 18

19 Pertanto DMV = DMVidr Cma Dove: DMVidr = l/s Cma = 2,028 (novembre, dicembre, gennaio,aprile, maggio, giugno) Cma =2,34 (febbraio, marzo) Cma =1,56 (luglio, agosto, settembre, ottobre) Da cui: DMV = l/s = 2.1 mc/s(novembre, dicembre, gennaio,aprile, maggio, giugno) DMV = l/s = 2.4 mc/s (febbraio, marzo) DMV = l/s = 1.6 mc/s (luglio, agosto, settembre, ottobre) Il Progettista: Ing. Pietro Petesse 19