MODELLAZIONE NUMERICA DELLE ACQUE SOTTERRANEE NEI SISTEMI DI GEOSCAMBIO E PER ALTRI UTILIZZI ANTROPICI

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1 Ordine dei Geologi Veneto MODELLAZIONE NUMERICA DELLE ACQUE SOTTERRANEE NEI SISTEMI DI GEOSCAMBIO E PER ALTRI UTILIZZI ANTROPICI STRUMENTI PER LO STUDIO, GESTIONE, E SALVAGUARDIA DELLE ACQUE SOTTERRANEE MODELLO DI FLUSSO E TARATURA TRAMITE FEPEST DI UN ACQUIFERO ALLUVIONALE NELL ALTA PIANURA VICENTINA Giovanni Onofrio ARPA VENETO Dipartimento Sicurezza del Territorio giovanni.onofrio@arpa.veneto.it Venerdì 14 ottobre 2016 DIPARTIMENTO DI GEOSCIENZE - PADOVA

2 Punti trattati nella presentazione: - Inquadramento geologico dell area di indagine; - Creazione del modello concettuale e implementazione in FEFLOW; - Definizione delle condizioni al contorno; - Taratura del regime di flusso ; - Risultati e caratterizzazione degli elementi di bilancio;

3 FOGLIO VERONA: CARTA GEOLOGICA 1: Area di 93.8 kmq

4 Acquiferi alluvionali di alta e media pianura Alta Pianura Media Pianura Da CNR 1989 modificato

5 COSTRUZIONE DEL MODELLO IDROGEOLOGICO La ricostruzione tridimensionale degli acquiferi parte dai dati bibliografici ricavati da studi specifici (IRSEV 1979, Antonelli 1990, Studio Giada ), nuove stratigrafie acquisite dagli Enti competenti per la concessione dei pozzi (Geni Civili, Distretto Alpi Orientali) e nuove prospezioni geofisiche eseguite nell area di studio. Si ringrazia lo Studio Geosistemi per la disponibilità di dati geofisici inediti

6 MODELLO 3D A 2 LAYER Potenze complessive Layer 1 Argille bassa pianura Schema idrogeologico concettuale: Schematizzato e semplificato in 2 Layer: Layer 1: Contiene complessivamente lo spessore dei livelli argillosi al di sotto della linea delle risorgive e che caratterizzano la bassa pianura; La potenza complessiva ha dei valori medi intorno ai 25 metri; Potenze complessive Layer 2 Acquiferi porosi Layer 2: Corrisponde all acquifero poroso che è considerato concettualmente unico in tutta l area di studio, ma è stato opportunamente differenziato in termini di permeabilità in base a considerazioni idrogeologiche ;

7 MODELLO 3D A 2 LAYER Acquifero indifferenziato a nord delle risorgive: Spessore medio: circa 60 m con valori che raggiungono al centro della valle 100 m rastremandosi ai bordi ; Acquifero Poroso differenziato a sud delle risorgive: Spessore medio: circa m Area tot: 93.8 km 2 Volume tot: 6.8 Km 3 di cui: Vol Sud Risorgive: 2.6 Km 3 Vol NordRisorgive: 4.2 Km 3

8 SEMINARIO: MODELLAZIONE NUMERICA DELLE ACQUE SOTTERRANEE Padova INFILTRAZIONE EFFICACIE Calcolo del coefficiente di infiltrazione è stato ricavato indirettamente dal coefficiente di deflusso valutato con il metodo di Kennesey. Il metodo calcola il Coefficiente di deflusso come somma di 3 componenti: Permeabilità, Acclività, Copertura Vegetale; Indice di aridità della Stazione meteo di Lonigo > 40; Ai valori di precipitazione sono stati aggiunti dai 210 ai 630 mm di irrigazione annua nelle aree irrigate rispettivamente ad aspersione o scorrimento (l irrigazione viene effettuata su turni); Per le aree urbanizzate e la zona a sud della linea delle risorgive il coefficiente di infiltrazione è stato considerato quasi nullo. Infiltrazione efficace varia quindi da 0 a 1000 mm medi annui

9 PRELIEVI PUNTUALI E DIFFUSI Dati dei prelievi sottostanti acquisiti dallo Studio Giada 2010, modificati tenendo conto dei prelievi puntuali maggiori di 10 l/s e della superficie areale comunale effettiva entro il dominio di studio del modello.

10 CONDIZIONI ALCONTORNO: Fluid Transfer BC dispersioni dei torrenti Agno e Chiampo valutate a 100 l/s km come nota da studi bibliografici e tarate in Feflow tramite la transfer rate; Hydraulyc head BC da isofreatiche note in studi pregressi (Antonelli carta della Vulnerabilità); Il contatto tra acquifero poroso e i rilievi collinari montuosi sono stati considerati come limiti stagni a flusso nullo ; Parametri del Modello: Simulazione del saturo in regime stazionario, fully confined;

11 TARATURA DEL MODELLO DI FLUSSO La taratura del modello di flusso ha voluto ottenere un limitato range di scarto tra i valori bibliografici medi e i valori calcolati dal modello per le seguenti variabili idrologiche: Livelli piezometrici (riferiti ai livelli freatimetrici della carta della vulnerabilità degli acquiferi di antonelli del 1993) ; Dispersione di subalveo dei principali fiumi Agno Chiampo (dati di dispersione fiume Agno e Chiampo ricavati dallo studio di Antonelli del 1993); La taratura è stata condotta tramite il software FEPEST integrato in Feflow per l assegnazione dei coefficienti di permeabilità. Mentre una semplice procedura trial and error è stata utilizzata per ottenere i parametri in/out transfer rate utili per definire la dispersione dei fiumi Chiampo e Agno;

12 SIMULAZIONI DEL FLUSSO PRE-UTILIZZO FEPEST Dalle prime simulazioni effettuate in regime stazionario si nota che: L andamento delle direzioni di deflusso viene rappresentato correttamente, il flusso viene separato in prossimità di Montecchio Maggiore in due direzioni principali N-S e W-E; Su 51 punti di monitoraggio si evidenzia un sostanziale discostamento tra il misurato e osservato. Con una cross-validation che porta ad un errore medio di 3,37 m e un σ pari a 3,77;

13 TARATURA DELLA DISPERSIONE DEI FIUMI Per la dispersione dei fiumi principali (Agno e Chiampo) dati bibliografici stimano la dispersione del Fiume Agno verso l acquifero indifferenziato in circa 100 l/s*km tra Cornedo e Montebello Vicentino di poco superiore è invece la dispersione del Fiume Chiampo tra Arzignano e Montebello (Antonelli R., et alii 1993). All interno di Feflow per tarare a circa 100 l/s*km la dispersione dei due fiumi prima citati, al di sopra della linea delle risorgive, si è utilizzata una condizione al contorno di 3 tipo Fluid - Transfer BC che prevede l inserimento di un resistant layer lungo l interfaccia fiume-falda e tramite un procedimento trial and error si è tarato l in/out transfer rate all interfaccia fiume/falda al fine di convergere alla dispersione voluta.

14 TARATURA DEL MODELLO DI FLUSSO TRAMITE FEPEST Pre-impostazioni di settaggio in PEST: Calibrazione del modello è stata effettuata su SOTTODOMINI di permeabilità ritenuti omogenei sulla base di alcune considerazioni ed evidenze geologiche; (Ambito idrogeologico di alta e bassa pianura, studi es. Pedemontana Veneta, progetto GIADA e in aiuto a una miglior perimetrazione sono state le delineazioni pedologiche dei suoli Fornite da ARPAV Osservatorio Suolo Rifiuti); Nel processo di calibrazione inoltre, per ogni area è stato inserito preventivamente un range realistico di permeabilità da utilizzare durante il processo iterativo ovvero valori compreso tra 1*10-3 e 1*10-4 m/s. Per la calibrazione della permeabilità è stato utilizzato in PEST il metodo Tikhovon di regolarizzazione che minimizza la funzione obiettivo garantendo i limiti imposti dall utente;

15 TARATURA E RISULTATI DEL MODELLO DI FLUSSO E = , RMS = , σ = 1.914

16 ELEMENTI DEL BILANCIO IDROGEOLOGICO Q out : m 3 /s Q in : m 3 /s m 3 /s Prelievi Tot: m 3 /s Dispersione Fiumi: m 3 /s Infiltrazione effi m 3 /s

17 CONCLUSIONI - Creazione del modello concettuale dell area di indagine: Definizione e quantificazione in termini volumetrici dei depositi alluvionali nel dominio di studio attraverso un accurata rappresentazione del Bedrock; Rappresentazione del Modello idrogeologico concettuale in 3D a due layer; - Schematizzata e definita l Infiltrazione efficace media tenendo conto degli aspetti irrigui; - Schematizzazione e rappresentazione dei Prelievi (diffusi e puntuali); - Taratura del regime di flusso tramite FEPEST per l assegnazione della permeabilità su aree omogenee preventivamente individuate e una taratura trial and error per rappresentare la dispersione del fiume Agno e Chiampo; - Implementazione dei dati in FEFLOW e simulazione in regime medio stazionario che ha permesso la caratterizzazione degli elementi di bilancio medi; - Lo studio pone le basi per le successive fasi modellistiche di analisi e simulazioni del trasporto di massa;

18 GRAZIE PER L ATTENZIONE

19 Obiettivi a medio termine Campagna idrogeologica per la valutazione del regime di flusso in fase di magra piena e morbida: 1. Ridefinire le condizioni al contorno con le nuove isofreatiche aggiornate; 2. Taratura sulla base della nuova carta freatimetrica; Aggiornamento della dispersione dei fiumi tramite nuove misure differenziali; Maggior rilievio sull influenza del Poscola nel regime freatimetrico (Dispersione, paleoalvei, ); Modello di trasporto per le sostanze PFAS e miglior perimetrazione del PLUME inquinante;