STIMA DEI VOLUMI DI ACQUA IN UN ACQUIFERO ETEROGENEO: L ESEMPIO DELLA PROVINCIA DI MILANO.

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1 Università degli studi di Milano-Bicocca Dipartimento di Scienze dell Ambiente e del Territorio STIMA DEI VOLUMI DI ACQUA IN UN ACQUIFERO ETEROGENEO: L ESEMPIO DELLA PROVINCIA DI MILANO. T. Bonomi, P. Canepa, F. Del Rosso

2 PROGETTO DI RICERCA: Regional Impact of Climatic Change in Lombardy Water Resources: Modelling and Applications (RICLIC WARM) Project leader: Prof. Angelo Cavallin Bacino dell ADDA SCHEMA del PROGETTO AREA di STUDIO

3 PROGETTO DI RICERCA: Regional Impact of Climatic Change in Lombardy Water Resources: Modelling and Applications (RICLIC WARM) Project leader: Prof. Angelo Cavallin Bacino dell ADDA idrogeologico SCHEMA del PROGETTO AREA di STUDIO

4 AREA CAMPIONE per la STIMA dei VOLUMI: La PROVINCIA di MILANO Caratterizzazione geografica Caratterizzazione idrogeologica Provincia di Milano Fiume ADDA Fiume TICINO LOMBARDIA: Km 2 circa (47% di pianura) PROVINCIA di MILANO: Km 2 circa ab/km 2

5 AREA CAMPIONE per la STIMA dei VOLUMI: La PROVINCIA di MILANO Caratterizzazione geografica Caratterizzazione idrogeologica Provincia di Milano Provincia di Milano Canale Villoresi Fiume Ticino Fiume TICINO Fiume Olona Fiume ADDA Milano LOMBARDIA: Km 2 circa (47% di pianura) Naviglio Grande Fiume Lambro Naviglio Martesana PROVINCIA di MILANO: Km 2 circa ab/km 2 Fiume Adda

6 ANALISI dei principali FATTORI del BILANCIO IDROGEOLOGICO nella pianura milanese INPUT Precipitazioni Irrigazioni Acque superficiali Falde da monte OUTPUT Evapotraspirazione Fontanili Emungimento dai pozzi Drenaggio verso i fiumi Falde a valle AREE NON IRRIGUE

7 ANALISI dei principali FATTORI del BILANCIO IDROGEOLOGICO AREE NON IRRIGUE

8 ANALISI dei principali FATTORI del BILANCIO IDROGEOLOGICO nella pianura milanese INPUT Precipitazioni Irrigazioni Acque superficiali Falde da monte OUTPUT Evapotraspirazione Fontanili Emungimento dai pozzi Drenaggio verso i fiumi Falde a valle AREE NON IRRIGUE AREE URBANE

9 ANALISI dei principali FATTORI del BILANCIO IDROGEOLOGICO AREE URBANE

10 ANALISI dei principali FATTORI del BILANCIO IDROGEOLOGICO nella pianura milanese INPUT Precipitazioni Irrigazioni Acque superficiali Falde da monte OUTPUT Evapotraspirazione Fontanili Emungimento dai pozzi Drenaggio verso i fiumi Falde a valle AREE NON IRRIGUE AREE URBANE AREE IRRIGUE

11 ANALISI dei principali FATTORI del BILANCIO IDROGEOLOGICO AREE IRRIGUE

12 STIMA dei VOLUMI mediante ANALISI 3D DATI STATICI DINAMICI Spaziali Topografia Base acquifero GIS Puntuali Tessiture Parametri Idrogeologici Banca dati TANGRAM Puntuali Livelli piezometrici nei pozzi della Rete di Monitoraggio provinciale Analisi geostatistica Superfici e pozzi (3772) GOCAD SGRID Porosità Superfici piezometriche dal 1977 al 2005 VOLUME ACQUIFERO POROSITA EFFICACE ACQUIFERO SATURO e VOLUME IDRICO dal 1977 al 2005

13 Dati statici: GEOMETRIE del SISTEMA IDROGEOLOGICO (Top e Bottom) 155 m s.l.m. 105 m s.l.m. 86 m s.l.m. 220 m s.l.m. TOP 84 m s.l.m Istogramma di frequenza Z (m s.l.m.) -41 m s.l.m. Spessore acquifero libero BOTTOM Istogramma di frequenza Z (m s.l.m.) Spessore (m)

14 Esempio di stratigrafia Dati statici: TESSITURE e PARAMETRI IDROGEOLOGICI Banca dati TANGRAM Intervalli di profondità 10 m 20 m 23 m 30 m 34 m 44 m Sabbia ghiaiosa con limo verde Limo Ghiaia con sabbia Argilla Tessiture Sabbia ghiaiosa con limo verde Attribuzione di pesi ai livelli stratigrafici secondo le norme dell Associazione Geotecnica Italiana Attribuzione dei valori di porosità efficace secondo dati di letteratura DESCRIZIONE Ghiaia Sabbia Limo Argilla Ghiaiosa POROSITA EFFICACE

15 CALCOLO della DISTRIBUZIONE della POROSITA EFFICACE GOCAD: creazione delle superfici e importazione dei punti 220 m s.l.m. 155 m s.l.m. 105 m s.l.m. 84 m s.l.m. 86 m s.l.m. -41 m s.l.m. Istogramma delle frequenze 3772 pozzi con stratigrafia, archiviati e codificati

16 CALCOLO della DISTRIBUZIONE della POROSITA EFFICACE GOCAD: creazione della griglia tridimensionale (SGRID) 220 m s.l.m. 155 m s.l.m. 105 m s.l.m. 84 m s.l.m. 86 m s.l.m. CELLE: 250*250*~3 m -41 m s.l.m. VOLUME ACQUIFERO: m3

17 CALCOLO della DISTRIBUZIONE della POROSITA EFFICACE GOCAD: calcolo della distribuzione della porosità efficace (DSI) 220 m s.l.m. 155 m s.l.m. VOLUME dei PORI: 105 m s.l.m. 84 m s.l.m. 86 m s.l.m. -41 m s.l.m. POROSITA (%) m3 (circa il 22% del volume totale) FREQUENZA POROSITA (%) Minimo: 12,49 25 percentile: 19,33 Mediana: 21,04 75 percentile: 22,58 Massimo: 27,19

18 NORD CONFRONTO SEZIONE TRADIZIONALE - SEZIONE GOCAD Sezione tradizionale * SUD NORD Sezione GOCAD SUD Porosità (%) * Sezione tratta da Provincia di Milano, 1995, Le risorse idriche sotterranee nella provincia di Milano, Vol. 1: Lineamenti idrogeologici UBICAZIONE SEZIONI Sezione tradizionale Sezione GOCAD

19 Dati dinamici: PIEZOMETRIE e RETI di MONITORAGGIO Rete ARPA regionale + idrometri Rete ARPA regionale LEGENDA Curve isopiezometriche Pozzi Rete Regionale ARPA (circa 40) Idrometri Pozzi Rete Provinciale (circa 150) Rete provinciale

20 SUPERFICI PIEZOMETRICHE CALCOLATE dal 1977 al 2005

21 SUPERFICI PIEZOMETRICHE CALCOLATE dal 1977 al 2005

22 Esempio: DICEMBRE 1977 DETERMINAZIONE del VOLUME di TERRENO SATURO VOLUME di TERRENO SATURO: m 3

23 Esempio: DICEMBRE 1977 DETERMINAZIONE del VOLUME di ACQUA POROSITA (%) VOLUME dei PORI = VOLUME ACQUA: m 3

24 DISTRIBUZIONE dell ACQUA per CLASSI di POROSITA Esempio: DICEMBRE 1977: volume di acqua vs classi di porosità 7,E+09 6,E+09 m3 acqua 5,E+09 4,E+09 3,E+09 2,E+09 1,E+09 1,E porosità (%) VOLUME ACQUA TOTALE nel 1977: m 3

25 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 12%

26 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 12%

27 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 12% 14%

28 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 12% 14%

29 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 12% 14% 16%

30 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 12% 14% 16%

31 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 12% 14% 16% 18%

32 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 12% 14% 16% 19% 18%

33 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 20% 12% 14% 16% 19% 18%

34 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 20% 12% 14% 16% 19% 21% 18%

35 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 20% 12% 14% 16% 19% 21% 22% 18%

36 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 20% 12% 14% 16% 19% 21% 23% 22% 18%

37 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 20% 12% 14% 16% 19% 21% 23% 22% 24% 18%

38 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità 13% 15% 17% 20% 25% 12% 14% 16% 19% 21% 23% 22% 24% 18%

39 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità Classi Classi di porosità Classi di di porosità porosità 19% 24% 17% 25% 12% 15% 20% 21% 23% 22% 18% 13% 14% 26% 16%

40 DISTRIBUZIONE SPAZIALE delle CLASSI di POROSITA (da 12% a 27%) Esempio: SETTEMBRE 2004 Classi di porosità Classi Classi di porosità Classi di di porosità porosità 19% 24% 17% 25% 27% 12% 15% 20% 21% 23% 22% 18% 13% 14% 26% 16%

41 DISTRIBUZIONE dell ACQUA per CLASSI di POROSITA negli anni Volumi d'acqua vs Classi di porosità dal 1977 al ,E+09 m3 acqua 6,E+09 5,E+09 4,E+09 3,E+09 2,E+09 dic-77 set-80 set-85 set-90 set-95 set-00 set-05 1,E+09 1,E porosità (%)

42 DISTRIBUZIONE dell ACQUA per CLASSI di POROSITA negli anni Volumi d'acqua vs Classi di porosità dal al ,E+09 7,E+09 m m3 3 acqua 6,E+09 6,E+09 5,E+09 5,E+09 4,E+09 4,E+09 3,E+09 3,E+09 2,E+09 2,E+09 dic-77 set-00 set-80 set-01 set-85 set-02 set-90 set-03 set-95 set-04 set-00 set-05 set-05 1,E+09 1,E+09 1,E+08 1,E porosità (%) % porosità

43 VARIAZIONE del TERRENO SATURO e della DISPONIBILITA IDRICA

44 VARIAZIONE del TERRENO SATURO e della DISPONIBILITA IDRICA Volume Acqua nel sottosuolo milanese m3 acqua Miliardi 38 37, , , , , anni

45 CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE per la STIMA della DISPONIBILITA IDRICA a SCALA PROVINCIALE/REGIONALE BANCA DATI IDROGEOLOGICA condivisa, necessaria alla ricerca e alla gestione del territorio; CONOSCENZA DELLA DISTRIBUZIONE AREALE dei dati statici (geometrie del sistema e parametri idrogeologici) E TEMPORALE dei dati dinamici (precipitazioni, idrometrie, piezometrie); ETEROGENEITA DEL SISTEMA IDROGEOLOGICO: arealmente e verticalmente (elaborazioni 3D) per stimare il deflusso sotterraneo; TREND PIEZOMETRICO (a scale provinciale e regionale), quale risposta del sistema è fondamentale temporalmente per correlarlo con le voci di bilancio e arealmente per stimare un bilancio idrico sotterraneo; STIMA DELLA RICARICA con modelli di percolazione per quantificare arealmente il contributo delle voci di bilancio (precipitazioni e irrigazioni) BILANCIO IDROGEOLOGICO ANNUALE E PLURIANNUALE