Risultati del monitoraggio delle acque superficiali e sotterranee mediante sonde multiparametriche e prelievi periodici e risposta TGRA

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1 LIFE Project Number <LIFE +10 ENV/IT/000394/WARBO> FINAL Report Covering the project activities from 01/01/2012 to 31/12/2014 Reporting Date <31/03/2015> LIFE+ PROJECT NAME or Acronym <WATER RE-BORN - Artificial Recharge: Innovative Technologies for the Sustainable Management of Water Resources> Annex 56 Name of Deliverable: Risultati del monitoraggio delle acque superficiali e sotterranee mediante sonde multiparametriche e prelievi periodici e risposta TGRA Code of associated action: 2,3,4,6,7,8

2 ACTION 8: TGRA (rilevamento termometrico integrato per la ricarica artificiale): sistema innovativo per il monitoraggio in continuo dell'efficienza dell'infiltrazione e qualità delle acque Risultati del monitoraggio delle acque superficiali e sotterranee mediante sonde multiparametriche e prelievi periodici e risposta TGRA Relazione tecnica C.F. Via P.I. Leopardi , eurekos@tin.it Portogruaro, febbraio 2015 Capitale Registro Portogruaro Sociale Imprese (VE) euro Web - n. 10,400,00 Tel. site i.v Fax R.E.A VE n Eurekos s.r.l.

3 Sommario Contenuti Pagina RIASSUNTO...3 Indice delle figure e tabelle Tav. 1 - Mappe 3D indagini geoelettriche tomografiche ore del 20/03/14 da Allegato 1 Risultati indagine geoelettrica tomografica - sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) e sito di Copparo (Prov. di Ferrara) Tav. 2 - Immagine termografica ore del acquisita a Mereto di Tomba (Prov. di Udine). Restituzione dei dati in mappe 2D e 3D da Allegato 2 Risultati indagine termografica siti di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) e Copparo (Prov. di Ferrara) Tav. 3 Immagini termografiche acquisite a Copparo (Prov. di Ferrara) da Allegato 2 Risultati indagine termografica siti di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) e Copparo (Prov. di Ferrara) Risultati del monitoraggio delle acque superficiali e sotterranee mediante sonde multiparametriche e prelievi periodici e risposta TGRA 2

4 RIASSUNTO La combinazione dei metodi geoelettrici e termografici ha dimostrato la sua efficacia nella mappatura dei flussi di percolazione nel sottosuolo in relazione alle variazioni areali dell area di spagliatura delle acque della Ricarica Artificiale per i primi 30 metri del sottosuolo. Per questo motivo il metodo non ha potuto trovare efficace impiego per la misurazione delle variazioni del livello di falda nel sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) data l elevata profondità e i limitati spazi a disposizione per gli stendimenti geoelettrici. Dal punto di vista tecnico e operativo non vi sono problemi pratici a modellare la discesa dei flussi di ricarica anche fino ai metri dei profondità richiesti dal sito di Mereto, sono però necessari stendimenti elettrici di almeno 300 m che per la presenza di strade, canali e aree abitate non erano realizzabili. Potrebbe invece essere applicabile la tecnologia TDEM (Time Domain ElectroMagnetic) che impiega stendimenti quadrati più limitati ma dà però solo risultati puntuali. Si potrebbe in questo modo comunque mappare la discesa del plume sulla verticale di un punto di interesse o ricreare mediante correlazione di più punti una pseudosezione che però sicuramente non può presentare i dettagli e la precisione fornita dal metodo geoelettrico classico. Il metodo geoelettrico tomografico in combinazione con la termografia ha ampiamente dimostrato la sua efficacia e se usato preventivamente il metodo permette una precisa localizzazione delle aree più favorevoli all ubicazione dei pozzi. Questo avviene poiché la mappatura dei movimenti delle acque nel sottosuolo e la mappatura delle aree di ristagno o di rapida percolazione superficiale permette di evitare i più frequenti errori di posizionamento dei pozzi ed in particolare: 1. Installazione in presenza di variazioni orizzontali di permeabilità che determinano acquiferi sospesi effimeri come nel caso del livello a bassa permeabilità nell area di ricarica di Mereto. Questo livello, ben rilevato dalle indagini TGRA (rilevamento termometrico integrato per la ricarica artificiale) determina la formazione di un accumulo temporaneo delle acque di ricarica che devono poi aggirare questo elemento di disturbo per poter liberamente infiltrarsi nel sottosuolo. Il metodo TGRA ha mappato in condizioni di pre-ricarica il livello e successivamente all immissione ha permesso di capire le dinamiche di accumulo ed aggiramento dello stesso quantificandone i tempi (Tavv. 1 e 2) (vedi anche report tecnico Acquisizione dei dati e correlazioni fra restituzione termometrica e parametri elettrici ). Risultati del monitoraggio delle acque superficiali e sotterranee mediante sonde multiparametriche e prelievi periodici e risposta TGRA 3

5 Tav. 1 - Mappe 3D indagini geoelettriche tomografiche ore del 20/03/14 da Allegato 1 Risultati indagine geoelettrica tomografica - sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) e sito di Copparo (Prov. di Ferrara) Tav. 2 - Immagine termografica ore del acquisita a Mereto di Tomba (Prov. di Udine). Restituzione dei dati in mappe 2D e 3D da Allegato 2 Risultati indagine termografica siti di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) e Copparo (Prov. di Ferrara) Risultati del monitoraggio delle acque superficiali e sotterranee mediante sonde multiparametriche e prelievi periodici e risposta TGRA 4

6 2. Istallazione in prossimità di aree a basso drenaggio superficiale, rilevate dal TRGA mediante termografia, nelle quali la percolazione avviene in ritardo rispetto alle aree più permeabili. Il metodo TGRA ha inoltre permesso di rilevare nell area di Copparo (prov. di Ferrara) l estensione della penetrazione superficiale del plume di ricarica nei diversi elementi della sequenza canale-vasca depurazione-laghetto. Questo plume è determinato dall immissione in orizzontale dal canale alla vasca di fito-depurazione e da qui al laghetto mediante tubazioni orizzontali che per effetto delle differenti quote determinano, nonostante un salto verticale di qualche decimetro, una componente orizzontale ben visibile nelle immagini termografiche (Tav. 3). Tav. 3 Immagini termografiche acquisite a Copparo (Prov. di Ferrara) da Allegato 2 Risultati indagine termografica siti di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) e Copparo (Prov. di Ferrara) L utilità pratica è nella visualizzazione delle aree interessate da eventuali immissioni di inquinanti o fertilizzanti dal canale di ricarica. Questo permette anche una miglior mappatura degli effetti delle acque di fitodepurazione immesse nel laghetto nel caso vi sia correlabilità tra variazioni dell ecosistema e l estensione del plume che ovviamente presente caratteristiche diverse da quelle generali del laghetto (vedi anche report tecnico Acquisizione dei dati e correlazioni fra restituzione termometrica e parametri elettrici ). Risultati del monitoraggio delle acque superficiali e sotterranee mediante sonde multiparametriche e prelievi periodici e risposta TGRA 5

7 Attività Partner P3 UNIUD

8 Risultati del monitoraggio di UNIUD sul sito di Mereto di Tomba A partire da novembre 2012 sono state eseguite su 20 pozzi, delle campagne di misura dei livelli freatici a cadenza settimanale allo scopo di caratterizzare il comportamento della falda freatica. I pozzi di misura scelti sono distribuiti su di un area di circa 201 km 2 intorno al sito di ricarica. La Fig. 1 riporta i dati piezometrici medi mensili. I dati mostrano i minimi piezometrici nel mese di ottobre 2013 e i massimi nel febbraio 2014 con variazioni dell ordine di 12 metri in corrispondenza dei pozzi ubicati in prossimità del bacino di infiltrazione (Fig. 1). Il picco piezometrico del febbraio 2014 è la conseguenza delle forti precipitazioni che si sono verificate tra il 25/12/2013 e il 22/02/2014 con una pioggia cumulata di 955 mm. 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 21/11/ /01/ /03/ /04/ /05/ /06/ /08/ /09/ /10/ /11/ /01/ /02/ /03/ /04/ /06/ /07/ /08/ /10/2014 PZ11 PZ6 PZ10 PZ 1 PZ PZ2 PO_012 P002 P004 P009 P001B P061 P052 P003 P007 P011 P040 Fig. 1 Variazioni dei livelli piezometrici (profondità in metri dal p.c.) Sugli stessi pozzi sono state eseguite due campagne di misura con sonda multiparametrica per la determinazione delle caratteristiche fisico chimiche delle acque sotterranee e superficiali (Canale San Vito) e prelievo di campioni per analisi chimiche. Le acque sotterranee presentano una facies bicarbonato calcica (Fig. 2), sono caratterizzate da temperature inferiori a 14 C, conducibilità elettrica < 700 μs/cm, TDS < 500 mg/l; si evidenzia la presenza di nitrati in concentrazioni medie pari a 37 mg/l, con valori che in alcuni pozzi superano i 50 mg/l. Le acque del Canale San Vito hanno una facies bicarbonato calcica con un contenuto medio in solfati pari a 70 mg/l, maggiore rispetto a quello delle acque sotterranee, in quanto il canale viene alimentato in parte dal F. Tagliamento, le cui acque sono ricche in solfati; il contenuto medio in nitrati invece è molto basso pari a 6 mg/l. I test di ricarica artificiale mediante infiltrazione, sono stati effettuati utilizzando un bacino, già presente nell area, nel quale sono state convogliate le acque di un canale di irrigazione, il Canale San Vito (Fig.3). Il primo test è stato avviato nel dicembre 2013, ha avuto una durata di 39 giorni con portata di 610 m 3 /g; il secondo test, iniziato nel marzo 2014, si è protratto per 83 giorni con portata di 1033 m 3 /giorno; nel terzo e ultimo test, iniziato nel giugno 2014 e protratto per 154 giorni, la portata è stata di 1323 m 3 /giorno.

9 Fig. 2 Per la valutazione dell impatto quali quantitativo delle azioni di ricarica artificiale sulla falda freatica sono stati considerati i seguenti pozzi/piezometri sui quali sono state eseguite misure piezometriche, misure fisico chimiche con sonda multiparametrica, campionamenti per analisi chimiche, con frequenza settimanale: A1 PZ12 PZ6 PZ8 PZ11 profondità = 15.5 m, ubicato in prossimità del bordo della vasca profondità = 59 m, distanza 10 metri profondità = 70 m, distanza 50 metri profondità = 70 m, distanza 400 metri profondità = 70 m, distanza 400 metri Risultati del monitoraggio quantitativo Durante i test di ricarica, i pozzi PZ6 e PZ12 distanti dal bacino di infiltrazione rispettivamente 10 e 50 m, non hanno mostrato variazioni significative del livello piezometrico della falda freatica regionale (Fig.4). Il piezometro A1, di nuova realizzazione, ha invece evidenziato la presenza di un acquifero sospeso il cui livello piezometrico si è mosso in perfetto accordo con i periodi di carico/scarico del bacino di infiltrazione con oscillazioni dell ordine dei 2,5 metri (Fig. 5). Fig.3 Area del bacino di infiltrazione

10 Fig.4 Dettaglio dell andamento delle misure freatimetriche (in m sotto il piano campagna) Fig. 5 Variazioni piezometriche nel piezometro A1 durante i test di ricarica artificiale (in m slm)

11 Risultati del monitoraggio qualitativo Per valutare l impatto qualitativo della ricarica artificiale sulle acque di falda, sono stati scelti come indicatori la conducibilità elettrica, i solfati e i nitrati in quanto valori di fondo diversi distinguono le acque di falda e le acque del canale. Le acque sotterranee presentano una conducibilità elettrica media di 600 μs/cm, un contenuto medio in nitrati di 37 mg/l, un contenuto medio in solfati inferiore a 35 mg/l; le acque del Canale San Vito presentano una conducibilità elettrica media di 470 μs/cm, un contenuto medio in nitrati di 6 mg/l, un contenuto medio in solfati inferiore a 71 mg/l. Già a partire dal primo test di infiltrazione, le acque del pozzo PZ12, che si trova a valle del bacino di infiltrazione lungo la direzione di deflusso della falda, hanno evidenziato una diminuzione della conducibilità elettrica di circa μs/cm, un aumento del tenore in solfati di circa 40 mg/l, e un drastico abbattimento del contenuto in nitrati che è passato da 60 a 10 mg/l (Fig. 6). Nel pozzo PZ6 si è verificato lo stesso comportamento anche se la variazione degli indicatori è stata generalmente più contenuto. Questo è da mettere in relazione alla posizione del pozzo che si trova a NE rispetto al bacino di infiltrazione e quindi in direzione opposta a quella di deflusso della falda che è NE SW. Le acque del piezometro A1 e del Canale San Vito presentano generalmente lo stesso andamento; il piezometro infatti intercetta la falda sospesa che viene alimentata dalla ricarica, quindi dall acqua del canale. Nessuna variazione è stata rilevata nel pozzo PZ11, distante 400 metri dal bacino di infiltrazione.

12 Fig. 6 Variazione dei tre indicatori durante i test di ricarica Il risultato più rilevante della sperimentazione è stato il miglioramento qualitativo delle acque sotterranee, in relazione alla riduzione della concentrazione dei nitrati riportando i valori molto al di sotto dei 50 mg/l, limite imposto dalla normativa italiana. Questo risultato viene ben evidenziato nella Fig. 7 in cui sono messe a le distribuzioni dei nitrati prima (a) e dopo la sperimentazione (b). a b Fig. 7 Confronto tra la distribuzione dei nitrati nelle acque di falda prima (a) e dopo (b) la sperimentazione