STRUMENTI PER LO STUDIO, GESTIONE E SALVAGUARDIA DELLE ACQUE SOTTERRANEE

Transcript

1 Ordine dei Geologi Veneto STRUMENTI PER LO STUDIO, GESTIONE E SALVAGUARDIA DELLE ACQUE SOTTERRANEE Approccio non deterministico alla valutazione di efficienza dei sistemi di barrieramento idraulico e delle aree di salvaguardia dei punti di prelievo, attraverso l analisi della exit probability DHI Italia - Modellista, responsabile area groundwater HYDRODATA S.p.A. - Idrogeologo, responsabile area bonifiche Venerdì 14 ottobre 2016 DIPARTIMENTO DI GEOSCIENZE - PADOVA

2 Modelli e «salvaguardia delle acque sotterranee» Alcune osservazioni generali. I modelli numerici sono sempre più uno strumento standard per lo studio e la progettazione di interventi di salvaguardia delle acque sotterranee (uso e abuso) Al modello è richiesto normalmente di restituire dati deterministici o supportare comunque decisioni che richiedono un input deterministico..perchè strettamente dipendenti da normative tecniche necessariamente deterministiche, basate su zonazioni, o limiti, valori soglia,. quindi numeri definiti

3 .Esempio di domanda e risposte deterministiche Domanda/Risposta: quanti l/s devo emungere da un sistema di pozzi barriera in un sito contaminato? motivo D/R: perchè la normativa mi impone questo approccio: D.Lgs. 152/06:.non posso far uscire dal limite di valle del sito acqua eccedente le CSC

4 .Esempio di domanda e risposte deterministiche Domanda/Risposta: Qual è la zona di cattura del mio pozzo, come è delimitata (al m) l area con tempo di sicurezza 60 e 365 gg? motivo D/R: Art. 94 D.Lgs. 152/06, Regolamenti Regionali

5 .Esempio di domanda e risposte deterministiche Domanda/Risposta: Qual è il perimetro di conformità al margine del plume motivo D/R: D.Lgs. 152/06 (CSC), valore di parametro D.Lgs. 31/2001 (acque potabili)

6 .E possibile dare risposte deterministiche a supporto della salvaguardia delle risorse idriche ( quelle richieste dalle normative) con l applicazione di modelli numerici di flusso e trasporto? NI!!

7 .Perchè?.nella generalità dei casi (problemi di flusso e trasporto) la risposta deriva dalla combinazione di un numero molto elevato di parametri descrittivi della realtà fisica. La risposta è quindi un problema di PROBABILITA COMPOSTA dei parametri di input. L input da un analisi di probabilità composta, per combinazione di parametri che si riscontrano su più ordini di grandezza, non può che fornire un risultato in un campo ampio, ovvero molto lontana dalla risposta deterministica richieste dalle normative ambientali In alcuni dei casi visti (aree di protezione, barrieramento idraulico), non esiste nella realtà fisica una risposta deterministica.

8 .Perchè? In alcuni dei casi visti (aree di protezione, barrieramento idraulico), non esiste nella realtà fisica una risposta deterministica..in quanto il flusso e il trasporto di un inquinante in un mezzo acquifero si realizzano per ADVEZIONE e per DISPERSIONE IDRODINAMICA

9 .in quanto il flusso e il trasporto di un inquinante in un mezzo acquifero si realizzano per ADVEZIONE e per DISPERSIONE IDRODINAMICA ESEMPIO PALLINA DEL FLIPPER

10 .in quanto il flusso e il trasporto di un inquinante in un mezzo acquifero si realizzano per ADVEZIONE e per DISPERSIONE IDRODINAMICA ESEMPIO PALLINA DEL FLIPPER

11 Groundwater Age (1) Applica un modello flusso advettivo-dispersivo Calcola il tempo medio di attraversamento di una o più specie all interno dell area di modello (T) Mean Age (A) Lifetime Expectancy (E) Calcola le exit probabilities (probabilità di uscita) Ogni nodo è calcolato come una sorgente singola di un tracciante di massa unitaria, idroveicolato secondo le equazioni dell advezione, diffusione, e dispersione idrodinamica (1) Goode, D. J. Direct simulation of groundwater age. Water Resources Research 32 (1996) 2,

12 Groundwater Age Il metodo modellizza la distribuzione statistica dell invecchiamento (AGE) dell acqua sotterranea Modello di trasporto advettivo-dispersivo Considera ogni particella di acqua come un elemento tracciante (conservativo, non reattivo) La soluzione corrisponde alla densità di probabilità della variabile aleatoria: Age: tempo trascorso dal momento in cui la particella di acqua entra nell acquifero Lifetime Expectancy: tempo rimasto prima che la particella lasci l acquifero Transit Time : probabilità per le molecole di attraversare il sistema in un dato momento. (derivata dalle precedenti variabili aleatorie) 1) Goode, D. J. Direct simulation of groundwater age. Water Resources Research 32 (1996) 2, ) F. Cornaton, P. Perrochet, Groundwater age, life expectancy and transit time distributions in advective dispersive systems: 1. Generalized reservoir theory, Advances in Water Resources, Volume 29, Issue 9, (2006),

13 Groundwater Age Dalle densità di probabilità si possono calcolare i valori medi (rispetto al tempo): Mean Age (A): tempo medio trascorso da una particella nell acquifero Mean Lifetime Expectancy (E): tempo medio rimasto prima che una particella lasci l acquifero Mean Transit Time (T): tempo medio di attraversamento di una particella all interno dell acquifero di modello

14 Exit Probability (EP) Restituisce la probabilità per cui l acqua esca dal dominio del modello in una specifica posizione Si assume che EP = 1 (100%) in un bordo di uscita (anche un pozzo) Sovrapposizione delle zone di influenza dei pozzo (se Definisco una specie di EP per ogni pozzo) Approccio alternativo alle streamlines

15 Barriera contenimento valle discarica: approccio classico / normativo Linee di flusso advettivo

16 Barriera contenimento valle discarica: approccio classico / normativo Linee di flusso advettivo Contaminant transport processes: Advection (Molecular diffusion) Dispersion

17 Barriera contenimento valle discarica: approccio con Exit probability (AD Transport) L = 70 m T = 7 m Assunzioni semplificative, tipicamente utilizzate nei modelli Correlazione con: - scale effect, Vr, - semplificazione L=10 T

18 Barriera contenimento valle discarica: approccio con Exit probability (AD Transport) L = 70 m T = 7 m

19 Barriera contenimento valle discarica: approccio con Exit probability (AD Transport) L = 70 m T = 7 m

20 L = 250 m T = 120 m

21 L = 250 m T = 120 m

22 .Esempio di domanda e risposte deterministiche Domanda/Risposta: Qual è la zona di cattura del mio pozzo, come è delimitata (al m) l area con tempo di sicurezza 60 e 365 gg? motivo D/R: Art.94 D.Lgs. 152/06, Regolamenti Regionali

23 Non cambiamo esempio ma approccio normativo: aree di salvaguardia risorsa idropotabile con Exit probability L = 250 m T = 120 m Mean Age (A) Lifetime Expectancy (E)

24 Influenza della dispersività sui tempi di filtrazione: differenza tra aree di salvaguardia con tempo di ritardo advettivo e lifetime expectancy advettiva/dispersiva!!!

25 .Perchè? In alcuni dei casi visti (aree di protezione, barrieramento idraulico), non esiste nella realtà fisica una risposta deterministica..nella generalità dei casi (problemi di flusso e trasporto) la risposta deriva dalla combinazione di un numero molto elevato di parametri descrittivi della realtà fisica. La risposta è quindi un problema di PROBABILITA COMPOSTA dei parametri di input. L input da un analisi di probabilità composta, per combinazione di parametri che si riscontrano su più ordini di grandezza, non può che fornire un risultato in un campo ampio, ovvero molto lontana dalla risposta deterministica richieste dalle normative ambientali

26 .Come se ne esce? Un modello complesso di flusso e trasporto frulla troppe variabili per fornire una risposta deterministica.

27 Soluzione: approccio WCS per simulazione sorgente Disponibilità costante ( sorgente infinita ) di contaminante Da messa in soluzione LNAPL (su hot spot monitoraggio)

28 Qual è la differenza tra i due casi?..nessuna Si tratta di applicazioni speculari..per i quali mi aspetterei lo stesso approccio tecnicomodellistico e normativo Modello di sorgente e dispersione da monte. Simulazione sorgenti di contaminazione: Approccio deterministico, probabilistico o per scenari? Modello di arrivo a bersaglio.

29 A SOVRASTIMA cautelativa del rischio - CINTURA E BRETELLE Qual è la differenza tra i due casi?..nessuna Si tratta di applicazioni speculari DOPPIOPESISMO tecnico e normativo Simulazione sorgenti di contaminazione: Approccio deterministico, probabilistico o per scenari? B SOTTOSTIMA non cautelativa del rischio

30 CONCLUSIONI Corretta informazione del committente (lato tecnici); riflessione sugli strumenti modellistici (Lato Committenza, Enti di controllo). Nel caso di modelli idrogeologici finalizzati alla delimitazione delle aree di salvaguardia delle risorse idropotabili, o al barrieramento idraulico di aree contaminate (applicazioni più comuni dei modelli) deve essere molto chiaro che l approccio advettivo richiesto dalle normative in vigore è eccessivamente semplificativo e può risultare fuorviante. Promuovere conoscenza del problema presso Enti di controllo. Analizzare il problema soprattutto quando le cose vanno male (.dispersione di inquinanti a valle), perché le condizioni anomale possono essere interpretate a vantaggio della ricerca di soluzioni tecniche adeguate. QUESTO TIPI DI APPROCCIO AI MODELLI NUMERICI PER LA SALVAGUARDIA DELLE RISORSE IDRICHE RICHIEDE UN CAMBIO DI MENTALITA DA PARTE DEGLI ENTI DI CONTROLLO OLTRE CHE UN AUSPICATO ADEGUAMENTO NORMATIVO

31 DHI Grazie per l attenzione!