DETERMINAZIONE DEL DEFLUSSO MINIMO VITALE RELATIVO ALLA CAPTAZIONE DI FOCE NEL BACINO DEL FIUME ASO (MARCHE)

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1 Dipartimento di Scienze della Terra Laboratorio di Idrogeologia Quantitativa UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE Dipartimento di Scienze e Ingegneria della Materia, dell Ambiente ed Urbanistica DETERMINAZIONE DEL DEFLUSSO MINIMO VITALE RELATIVO ALLA CAPTAZIONE DI FOCE NEL BACINO DEL FIUME ASO (MARCHE) Premessa In ottemperanza a quanto prescritto dalle misure di tutela quantitativa previste dal Piano Tutela Acque della Regione Marche (SezioneD - Capo V), in questa relazione si riporta il risultato ottenuto nella determinazione del Deflusso Minimo Vitale (DMV) del Fiume Aso, in corrispondenza della sezione posta a valle della captazione della Sorgente di Foce operata dal CIIP. La determinazione del DMV di seguito esposta è finalizzata al rinnovo della concessione della captazione delle sorgenti di Foce da parte del CIIP, per una portata di 530 L/s. I risultati dello studio idrogeologico preliminare del bacino carbonatico del fume Aso (Nanni & Petitta, 2009) hanno messo in evidenza che la sorgente di Foce appartiene ad un complesso sistema di emergenze naturali ed artificiali che vengono a giorno fra quota 940 e 830 m in parte nell alveo del Fiume Aso e in parte nella galleria drenante del sistema di captazione attualmente gestito dalla CIIP SpA. In particolare la sorgente captata è il punto di recapito preferenziale della circolazione idrica sotterranea dell acquifero basale, costituito dalle litologie carbonatiche fratturate del complesso della Corniola e del Calcare Massiccio indifferenziati. Questo acquifero, che alimenta il flusso di base del fiume Aso fino a quota 875 m, è idraulicamente separato dal contiguo acquifero della Maiolica, per mezzo del Complesso calcareo-silico-marnoso, che assume localmente il ruolo di aquitard. Il Complesso calcareo-silico-marnoso affiora lungo le sponde del fiume Aso in un tratto di alveo compreso fra quota 900 e 875 m. In questo tratto di alveo sono attualmente funzionanti due idrometri automatici, con acquisizione oraria del dato: - l idrometro fisso CIIP, ubicato circa a quota 900 m, in funzione dal settembre 2010 ed attualmente in fase di taratura; questo idrometro, quindi fornisce al momento solo i valori di livello del fiume.

2 - l idrometro provvisorio del Dipartimento di Scienze e Ingegneria della Materia, dell Ambiente ed Urbanistica dell Università Politecnica delle Marche, ubicato circa a quota 875 m, in funzione da maggio 2010 di cui è già stata effettuata la curva di taratura; in corrispondenza di questo idrometro è possibile monitorare direttamente la portata in alveo. Il calcolo del DMV è stato eseguito su entrambe le sezioni strumentate con gli idrometri descritti e che di seguito verranno denominate: SEZ_900 (strumentata con l idrometro del CIIP) e SEZ_875 (strumentata con l idrometro dell Università Politecnica della Marche). Ai fini dello studio in corso si ritiene che possa essere maggiormente significativa la SEZ_875 in quanto ubicata alla chiusura del bacino idrogeologico delle sorgenti alimentate dall acquifero basale. In corrispondenza di questa sezione è possibile, quindi, misurare la portata complessiva dell acquifero basale, a meno dell aliquota captata dal CIIP. Nella SEZ_900, ubicata alcune centinaia di metri a monte della SEZ_875, si misura solo una parte della portata complessivamente erogata dall acquifero basale, trascurando il contributo delle sorgenti lineari comprese fra 900 e 875 m di quota. Le uniche due misure di portata contemporanee finora eseguite nel corso del 2010 in corrispondenza di queste due sezioni hanno fornito i seguenti valori di incremento di portata in alveo: 375 L/s nell ottobre 2010 (SEZ_900) e 430 L/s nel giugno 2011 (SEZ_875). Di conseguenza, si conferma che soltanto la sezione di chiusura posta a quota 875 m s.l.m. consente di determinare con completezza il contributo al deflusso dell'acquifero basale intercettato dalla captazione CIIP. Gli incrementi rilevati nel tratto compreso tra le due stazioni idrometriche CIIP e Politecnica della Marche indicano che circa il 50% della portata erogata dall acquifero basale emerge a quota inferiore a 900 m, nel tratto a valle della SEZ_900. Ad esempio, nell ottobre 2010 sono stati misurati 434 L/s alla SEZ_900 rispetto agli 808 L/s misurati alla SEZ_875, per un incremento in alveo tra le due sezioni quasi equivalente (circa 374 L/s) alla portata misurata alla sezione di monte SEZ_900. Questa situazione mette quindi in evidenza che, precedentemente alla messa in opera della captazione, una parte non direttamente quantificabile della portata attualmente derivata dal CIIP veniva presumibilmente a giorno nell alveo del fiume anche a valle della SEZ_900. Allo stato attuale ciò comporta una valutazione sovrastimata del DMV in corrispondenza della SEZ_900, in quanto la portata media annua naturale viene calcolata come la somma della portata defluita in alveo e la portata media complessivamente captata dal CIIP, non essendo possibile stabilire la reale aliquota della portata derivata dal CIIP che defluirebbe naturalmente in alveo in assenza della derivazione sulla stessa sezione. Sulla base di quanto sopra illustrato, si ritiene che il calcolo del DMV della SEZ_875 risulti quindi più significativo ed immediato rispetto a quello della SEZ_900, per il quale non è possibile calcolare precisamente la portata naturale in merito alla sua componente captata dal CIIP. 2

3 Modalità di calcolo del DMV La Regione Marche ha fornito i criteri e le modalità di calcolo del DMV, che verranno di seguito brevemente illustrati e descritti in dettaglio nel paragrafo successivo. La formula del calcolo del DMV è costituita da una componente idrologica (DMV idr ) e una componente morfologico-ambientale (C ma ), intesa come fattore moltiplicativo della componente idrologica. DMV = DMV idr C ma La componente morfologico-ambientale (C ma ) è funzione dello stato ecologico del corso d acqua (E), del parametro di naturalità (N) e di funzionalità fluviale (P iff ), ricavabili dalla consultazione di apposite tabelle contenute nell Allegato II Sezione D del PTA; è inoltre funzione del parametro geomorfologico (Gm) stabilito dall Autorità competente al rilascio della concessione, che in attesa della sua determinazione viene assunto pari a 1. La componente morfologico-ambientale è funzione anche del parametro Modulazione temporale di portata (T), differenziato per ogni mese, che consente una variazione mensile del DMV in funzione del variabilità idrologica (regime) delle portate naturali; anche questo parametro è ricavabile dalla consultazione della relativa tabella presente nell Allegato II- Sezione D del PTA. Il calcolo della componente idrologica (DMV idr ) viene effettuato generalmente con la formula parametrica ; qualora il risultato ottenuto non si dimostrasse rappresentativo della reale situazione idrologica del corso d acqua considerato la normativa prevede il calcolo del DMV con la formula razionale. La formula parametrica prende in considerazione i parametri geomorfologici del bacino sotteso (superficie, altitudine media, ecc.), tutti di facile valutazione o desumibili dalle relative tabelle predisposte, e la valutazione della precipitazione media annua calcolabile sulla base delle serie pluviometriche storiche pubblicate da fonti ufficiali. Per l applicazione della formula razionale è necessario conoscere la portata media annua naturale della sezione considerata, sulla base di osservazioni giornaliere di durata minima pari a 5 anni, che dovrà essere moltiplicata per i parametri correttivi, i cui valori sono indicati, relativamente al corso d acqua considerato, nelle tabelle contenute nell Allegato II Sezione D del PTA adottato dalla Regione Marche. Il bacino montano del Fiume Aso ricade all interno del Parco Nazionale dei Monti Sibillini, che nel Disciplinare per la salvaguardia e l uso compatibile delle risorse idriche adottato nel 2007 prevede che per le captazioni esistenti (Art.4) la determinazione del DMV venga eseguita sulla base di quanto approvato dalle Autorità di Bacino e/o dalle Regioni competenti (Art.7, comma 2), in 3

4 attesa di ulteriori definizioni da parte del Parco. Nel caso in esame, si applicano quindi gli stessi criteri e calcoli previsti dal PTA, come sopra indicato. Va precisato che lo stesso Parco Nazionale ha in fase di adozione un nuovo Disciplinare, che prevede l introduzione di una differente metodologia di calcolo del DMV, riportata nell Allegato 4 del suddetto nuovo Disciplinare. Tale nuovo Disciplinare del Parco Nazionale dei Monti Sibillini adotterà presumibilmente la formula di calcolo prevista anche dall Allegato II- Sezione D del PTA della Regione Marche per i bacini ricadenti nel territorio dell Autorità di Bacino Nazionale del Tevere. Il DMV viene in questo caso calcolato come una percentuale del flusso di base (BF), dove per flusso di base si intende la portata media erogata dalle sorgenti ubicate a monte della sezione considerata, che alimenta il deflusso perenne in condizioni di magra ordinaria, cioè in assenza di precipitazioni meteoriche e a distanza di una settimana dall ultima pioggia. Il nuovo Disciplinare definisce il calcolo del BF come somma delle portate misurate in alveo e portate delle derivazioni note. Tale metodo di calcolo del DMV prevede l utilizzo del medesimo parametro di modulazione temporale di portata (T) previsto per il calcolo della componente morfologica-ambientale (C ma ), descritto in precedenza. La bozza non ancora adottata del nuovo Disciplinare per la salvaguardia e l uso compatibile delle risorse idriche riporta nella tabella 2 i valori medi annui di portata del flusso di base e del DMV (non moltiplicato per il parametro T) di alcune sezioni significative del reticolo idrografico perenne del territorio del Parco Nazionale. Va precisato che tali valori sono in realtà medie di portate misurate istantaneamente e non provenienti da monitoraggi prolungati e automatizzati, come ad esempio richiesto dalla Regione Marche per il calcolo della formula razionale. In particolare, per le sezioni corrispondenti a SEZ_900 e SEZ_875 del bacino del Fiume Aso il nuovo Disciplinare prescrive i seguenti valori, definiti sulla base degli studi eseguiti fino al 2007, che si riportano in questa sede per opportuna conoscenza: SEZ_900 BF = 695 L/s; DMV = 373 L/s SEZ_875 BF = 985 L/s; DMV = 484 L/s. Applicazione delle formule e calcolo del DMV Il calcolo del DMV è stato eseguito su entrambe le sezioni strumentate con idrometro, descritte nella premessa e denominate: SEZ_900 (strumentata con l idrometro del CIIP) e SEZ_875 (strumentata con l idrometro dell Università Politecnica della Marche). Il DMV di ambedue le sezioni è stato determinato utilizzando la sola formula parametrica, non essendo applicabile allo stato attuale la formula razionale, in quanto non sono al momento ancora 4

5 disponibili i valori medi annui della portata naturale del fiume misurata in corrispondenza delle due stazioni, nonché per l assenza di una serie temporale di osservazioni giornaliere sufficientemente lunga (almeno 5 anni) prevista dalla normativa. Per la SEZ_875 si dispone di una serie di dati giornalieri della portata registrati nel periodo maggio dicembre 2010 (figura 1). Per la SEZ_900 i dati di altezza idrometrica, disponibili per l ultimo anno, dovranno essere confrontati con i dati di portata che verranno misurati nei prossimi mesi per realizzate la curva di taratura. Grazie alla presenza delle due stazioni, si potranno quindi avere nei prossimi anni serie di misura giornaliera sufficienti per l applicazione della formula razionale. Q mc/sec 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 mag-10 giu-10 giu-10 lug-10 ago-10 ago-10 set-10 ott-10 ott-10 nov-10 dic-10 Figura 1 Portate orarie misurate dall idrometro di SEZ_875 Per il calcolo delle diverse componenti previste dalla normativa per la determinazione del DMV sono state consultate le tabelle riportate nell AllegatoII- Sezione D del PTA e ci si è attenuti a quanto riportato nel testo di legge; i valori considerati per ciascun parametro sono di seguito elencati: Componente morfologico-ambientale C ma = E mag (N, P iff ) Gm T - Stato ecologico del corso d acqua (E): Classe 2 ; Stato ecologico (SECA) = Buono; Valore del parametro E = 1,1 - Parametro di naturalità (N) e di funzionalità fluviale (P iff ): la normativa prevede di inserire nella formula di calcolo il massimo tra i valori dei due parametri. E stato considerato N = 1,3 (corrispondente alla classe di naturalità relativa alle aree naturali e protette) ed è stato tralasciato P iff, i cui valori riportati nella tabella di riferimento sono sempre inferiori a 1,2 e quindi inferiori a quello scelto per N. 5

6 - Parametro geomorfologico (Gm): questo parametro deve essere stabilito dall Autorità competente al rilascio della concessione, e in attesa della sua determinazione viene assunto un Gm=1. - Parametro Modulazione temporale di portata (T), differenziato per ogni mese: è stato desunto dalla tabella riportata in Figura 8 D.5. dell AllegatoII - Sezione D del PTA, come riportato nelle tabelle seguenti. Componente idrologica per la formula parametrica DMV idr = q dmv G S P H B mon - Rilascio specifico prefissato dalla normativa (q dmv ) = 1,6 L/s km 2 - Parametro geografico per il bacino dell Aso (G) = 1,1 - Superficie imbrifera (S): Bacino idrografico sotteso dalla SEZ_900 = 26 Km 2 Bacino idrografico sotteso dalla SEZ_875 = 29 Km 2 - Parametro di precipitazione (P): la precipitazione media annua, calcolata sulla base delle serie storiche pubblicate sugli Annali Idrologici delle stazioni pluviometriche del SIMN, ed elaborata tramite curve isoiete, risulta pari a circa 1400 mm (Boni & Petitta, 2007); il parametro è stato quindi posto P = 1,4 - Parametro di altitudine (H): l altitudine media calcolata per entrambi i bacini relativi alle due sezioni considerate risulta superiore a 1000 m; risulta quindi applicabile il valore massimo H = 1,3 - Fattore moltiplicativo (B mon ) per i tratti di corsi d acqua a regime di flusso perenne evidenziati sotto la denominazione Reticolo idrografico Principale per il DMV e situati all interno del Limite Fascia Carbonatica Montana A : secondo il testo di legge al tratto considerato del fiume Aso viene attribuito un B mon = 2. I risultati ottenuti dall applicazione delle procedure di calcolo sono riportati nelle tabelle 1 e 2, in cui vengono riportati i valori mensili del parametro Modulazione temporale di portata (T), della componente morfologico-ambientale (C ma ), del DMV (calcolato con le formule descritte) e i relativi valori mensili della componente idrologica (DMV idr ). 6

7 MESE PTA - Regione Marche (formula parametrica) T C ma DMV idr L/s DMV L/s GEN 1,3 1,9 166,6 309,6 FEB 1,5 2,1 166,6 357,3 MAR 1,5 2,1 166,6 357,3 APR 1,3 1,9 166,6 309,6 MAG 1,3 1,9 166,6 309,6 GIU 1,3 1,9 166,6 309,6 LUG 1,0 1,4 166,6 238,2 AGO 1,0 1,4 166,6 238,2 SET 1,0 1,4 166,6 238,2 OTT 1,0 1,4 166,6 238,2 NOV 1,3 1,9 166,6 309,6 DIC 1,3 1,9 166,6 309,6 Tabella 1 Calcolo del DMV in corrispondenza della SEZ_900. In grassetto il valore da adottare sulla base della formula parametrica, come previsto dalla normativa per il caso in esame. MESE PTA - Regione Marche (formula parametrica) T C ma DMV idr L/s DMV L/s GEN 1,3 1,9 185,8 345,4 FEB 1,5 2,1 185,8 398,5 MAR 1,5 2,1 185,8 398,5 APR 1,3 1,9 185,8 345,4 MAG 1,3 1,9 185,8 345,4 GIU 1,3 1,9 185,8 345,4 LUG 1,0 1,4 185,8 265,7 AGO 1,0 1,4 185,8 265,7 SET 1,0 1,4 185,8 265,7 OTT 1,0 1,4 185,8 265,7 NOV 1,3 1,9 185,8 345,4 DIC 1,3 1,9 185,8 345,4 Tabella 2 Calcolo del DMV in corrispondenza della SEZ_875. In grassetto il valore da adottare sulla base della formula parametrica, come previsto dalla normativa per il caso in esame. 7

8 Commento dei risultati ottenuti La valutazione del DMV è stata effettuata con la formula parametrica, l unica applicabile in base alla corrente normativa, anche per quanto riguarda il Disciplinare vigente del Parco Nazionale, per ambedue le sezioni considerate SEZ_900 e SEZ_875. I risultati degli studi idrogeologici condotti nell alto bacino dell Aso consentono di attribuire una rappresentatività non totale alla valutazione effettuata esclusivamente sulla base delle caratteristiche morfometriche del bacino ( formula parametrica ). La componente legata all alimentazione sotterranea della portata (flusso di base) sostiene interamente la portata del tratto montano del fiume Aso, in cui la componente legata al ruscellamento può considerasi del tutto trascurabile. L area di ricarica delle sorgenti del fiume Aso si estende per almeno 50 km 2 in corrispondenza del settore più meridionale del sistema dei Monti Sibillini Orientali (Boni & Petitta, 2007; Nanni & Petitta, 2010) ed è significativamente più vasta del bacino idrografico sotteso dalle due sezioni di riferimento, che si estende su circa km 2. Da questa situazione idrogeologica, sinteticamente descritta, si deduce che l incidenza delle caratteristiche morfometriche del bacino imbrifero sul regime di portata del tratto montano del fiume Aso, risulterebbe trascurabile, rispetto all incidenza dell assetto idrogeologico che caratterizza l area di ricarica delle sorgenti. Per quanto sopra, vista la situazione idrologica del fiume Aso, si presume che la futura valutazione del DMV con la formula razionale, tenendo conto del reale contributo di acque sotterranee al fiume, possa fornire valori di DMV più rappresentativi di quanto ottenuto in questa sede applicando la formula parametrica. Va precisato però che al momento, il calcolo con la formula razionale non è praticabile, in quanto la normativa prevede che l'uso della formula razionale possa essere adottato soltanto qualora siano disponibili valori di portata media ottenuti a seguito di 5 o addirittura 10 anni di misurazioni almeno a scala giornaliera. Di conseguenza, allo stato attuale, anche in presenza delle due stazioni idrometriche appositamente realizzate, non si è in possesso di una serie di dati sufficientemente estesa per applicare tale formula in rispetto della normativa. Il DMV previsto dal Disciplinare del Parco Nazionale dei Monti Sibillini tiene inevitabilmente in maggior considerazione gli aspetti di tutela della risorsa rispetto alle esigenze di gestione. Si sottolinea che ai fini del rinnovo della concessione di captazione del CIIP l attuale Disciplinare del Parco rimanda all applicazione di quanto previsto dalla Regione Marche, e quindi nel caso specifico alla valutazione del DMV tramite la formula parametrica, come eseguito in questa relazione. Andando a confrontare i valori così calcolati del DMV con i valori di portata misurati in passato nelle stesse sezioni, come desunti dalla banca dati del Dipartimento di Scienze della Terra dell Università di Roma La Sapienza, in cui sono confluiti anche i dati rilevati dal Corpo Forestale dello Stato per conto del Parco Nazionale dei Monti Sibillini, appare evidente che negli anni di 8

9 maggiore siccità (2002 e 2007) il prelievo di acqua sotterranea produce inevitabilmente un effetto negativo anche sul DMV calcolato con la formula parametrica. Questa considerazione deve comunque essere presa come indicativa di una situazione che comunque dovrà essere verificata da un idoneo monitoraggio, attualmente in corso. Il DMV è infatti espresso in valori medi mensili, mentre le portate misurate in passato si riferiscono a misure istantanee, eseguite per la valutazione del flusso di base e che tendenzialmente corrispondono ai valori minimi. In ogni caso, valutando in particolare per la SEZ_875, considerata rappresentativa dell intero contributo dell acquifero interessato dalla captazione al flusso di base del Fiume Aso, i dati di portata disponibili evidenziano il sostanziale rispetto del DMV in presenza del prelievo CIIP di 530 L/s, ad eccezione di anni particolarmente siccitosi, quali il 2002 e il , quando in alcuni mesi la portata istantanea misurata risulta inferiore a quanto previsto dal DMV calcolato. Va precisato inoltre che l eventuale mancato rispetto del DMV è da considerarsi effettivamente significativo solo nei casi in cui la differenza fra portata misurata e DMV sia superiore al 10% del DMV; lo scarto del 10%, infatti, rientra nell ordine di grandezza dell errore strumentale sulla portata istantanea. Con i dati a disposizione non è possibile fare un confronto analogo fra il DMV e le portate defluite nella SEZ_900, poiché non si dispone di misure di portata sufficienti. Le due misure di portata finora eseguite in questa sezione forniscono per ottobre 2010 una portata di 434 L/s e per giugno 2011 una portata di 595 L/s, in ambedue i casi superiore al DMV calcolato in tabella 1. Incidenza del parametro Modulazione temporale di portata (T) nel calcolo del DMV Il parametro Modulazione temporale di portata (T) è stato inserito nelle procedure di calcolo del DMV allo scopo di mantenere una variabilità stagionale del DMV in funzione del regime naturale della portata del corso d acqua. Tutte le metodologie di calcolo prevedono l adozione dei valori del parametro T, secondo la Fig 8 D.5. del Capo V Sezione D del PTA della Regione Marche. I valori sono riportati nelle tabelle 1 e 2 di questa relazione ed evidenziati nella colonna di colore grigio. La distribuzione mensile del parametro T adottata è evidentemente riferita ad un regime di portata di tipo appenninico in cui i minimi sono previsti nei mesi estivi autunnali e i massimi in quelli invernali primaverili. Analizzando la distribuzione temporale, nell arco di ogni anno, delle misure di portata disponibili da bibliografia e della serie continua registrata nella SEZ_875 è possibile indicare per il tratto montano del fiume Aso un regime di portata differente, in cui le portate minime vanno ad individuarsi nei mesi autunnali e invernali e le portate massime in quelli primaverili ed estivi. 9

10 Mancano osservazioni dirette della portata nei mesi invernali per confermare l ipotesi avanzata. La situazione analizzata, suggerisce di adottare una differente distribuzione dei valori di T prevista dalla normativa; in questo modo si otterrebbero valutazioni del DMV mensile maggiormente corrispondenti alle reali condizioni idrologiche del fiume. Non appena saranno disponibili dati sufficienti, potrà essere proposta una diversa modulazione del parametro T in funzione del reale regime di portata fluviale. Un'ultima considerazione è opportuna sulla effettiva significatività della valutazione e della successiva applicazione del DMV in corrispondenza di una sezione (SEZ_875) posta soltanto alcune decine di metri a monte di una derivazione per uso idroelettrico. Infatti, qualsiasi possa essere il valore di DMV adottato in corrispondenza della sezione in esame, sulla base delle misure di portata archiviate nella banca dati del Laboratorio di Idrogeologia Quantitativa del Dipartimento di Scienze della Terra dell Università di Roma La Sapienza, dopo la captazione per uso idroelettrico posta immediatamente a valle della sezione SEZ_875, durante i periodi di funzionamento è sempre presente in alveo una portata inferiore a 200 L/s, sicuramente inferiore a quella imposta subito a monte per effetto della captazione idropotabile CIIP. Prof. Torquato Nanni Università Politecnica delle Marche Prof. Marco Petitta Università "La Sapienza" di Roma Riferimenti Boni C. & Petitta M. (2007) - Studio idrogeologico per l identificazione e la caratterizzazione degli acquiferi che alimentano le sorgenti dei corsi d acqua perenni dei Monti Sibillini, esteso all intera area del Parco Nazionale. Rapporto definitivo. Contratto di studio e ricerca Autorità di Bacino del Fiume Tevere Parco nazionale dei Monti Sibillini Dipartimento di Scienze della Terra Università di Roma La Sapienza. Nanni T. & Petitta M. (2010) Studio del bacino idrogeologico carbonatico (Monti Sibillini) del Fiume Aso finalizzato alla caratterizzazione delle condizioni di alimentazione e di circolazione idrica, alla valutazione del bilancio idrogeologico e analisi della Sorgente di Foce. Prima Fase. Contratto di studio e ricerca Dipartimento di Scienze e Ingegneria della Materia, dell Ambiente ed Urbanistica dell Università Politecnica delle Marche -Dipartimento di Scienze della Terra Università di Roma La Sapienza CIIP spa Cicli Integrati Impianti Primari Ascoli Piceno 10

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