Corso di Energetica A.A. 2015/2016

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1 Corso di Energetica A.A. 2015/2016 Mini Idroelettrico Parte Quinta Prof. Ing. Renato Ricci Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche Università Politecnica delle Marche

2 L estrazione incontrollata di acqua da un fiume o ruscello causa una variazione delle condizioni ambientali ed è possibile un asciugamento del letto del corso d acqua in alcuni tratti con notevole impatto sulla flora e fauna ittica. La normativa introduce allora il concetto di DEFLUSSO MINIMO VITALE (DMV) Il deflusso minimo vitale è la portata istantanea da determinare in ogni tratto omogeneo del corso d acqua che deve garantire la salvaguardia delle caratteristiche fisiche del corpo idrico, chimico-fisiche dell acqua nonché il mantenimento delle biocenosi tipiche delle condizioni naturali locali. Per salvaguardia delle caratteristiche del corso d'acqua si intende il mantenimento delle sue tendenze evolutive naturali (morfologiche ed idrologiche), anche in presenza delle variazioni artificialmente indotte nel tirante idrico, nella portata e nel trasporto solido. Per salvaguardia delle caratteristiche chimico-fisiche delle acque deve intendersi il mantenimento, nel tempo, dello stato di qualità delle acque, in linea con il perseguimento degli obiettivi di qualità previsti dagli artt. 4, 5 e 6 del D.Lgs. 152/99 e s.m.i. e della naturale capacità di autodepurazione del corso d'acqua. Per salvaguardia delle biocenosi tipiche delle condizioni naturali è da intendersi il mantenimento, nel tempo, delle comunità caratteristiche dell'area di riferimento, prendendo in considerazione anche i diversi stadi vitali di ciascuna specie. Pag. 2

3 Il DEFLUSSO MINIMO VITALE (DMV) si configura come una portata residua relativamente ad un utilizzo umano della risorsa, e non ha niente a che vedere con il regime naturale di un fiume: nei periodi di magra la portata naturale può assumere valori inferiori al DMV stesso fino ad annullarsi. In tali situazioni, il valore teorico di portata minima vitale è ottenibile, ove ritenuto necessario, con determinate azioni dei piani di bacino, il cui obiettivo principale è quello di tendere al raggiungimento di portate sufficienti a sostenere complesse situazioni ambientali, assicurando comunque la vita acquatica, in particolare attraverso il rilascio di scorte accumulate nei periodi di disponibilità della risorsa Il concetto di minimo vitale è da vedersi come portata non derivabile o portata raccomandata : se la portata del fiume scende al di sotto del DMV significa quindi che tutti i prelievi sul corpo idrico devono cessare. Per la normativa Italiana il DMV non è un concetto legato alla sola portata, ma coinvolge una serie di elementi rappresentativi dell ecosistema acquatico attraverso l utilizzo di parametri di natura biologica, microbiologica, chimica, fisica e idro. Pag. 3

4 NORMATIVA NAZIONALE IL D.Lgs. 152/99 (art.44 dell Allegato 4) ed il successivo DM 28 luglio 2004 demandano alle Regioni ed al Piano di Tutela delle Acque (PTA) la definizione quantitativa del DMV. Invero, in attesa dei Piani di Tutela e comunque per i corsi d acqua non ancora interessati dalle elaborazioni di Piano, il DMV potrà essere definito in base ai criteri e alle formulazioni adottati dalle Autorità di bacino delle Regioni. I metodi disponibili sono molteplici e si dividono in: 1. METODI REGIONALI : esprimono il DMV in funzione delle caratteristiche morfologiche ed idrologiche del bacino. Si distinguono a seconda del tipo di grandezza utilizzata come variabile indipendente. 2. METODI SPERIMENTALI: basati su tecniche di rilevamento sperimentali finalizzate all accertamento delle condizioni ambientali ottimali per una prefissata specie. Hanno validità esclusivamente locale e limitata alle specie considerate. REGIONE MARCHE L'Assemblea legislativa regionale delle Marche ha approvato il nuovo Piano di Tutela delle Acque (PTA) con delibera DACR n.145 del 26/01/2010. La pubblicazione è avvenuta con il supplemento n. 1 al B.U.R. n. 20 del 26/02/2010. Successivamente con DGR 1849/2010 del 23/12/2010 è stata effettuata una prima modifica alle norme tecniche del PTA riguardanti art. 5, comma 3: Aggiornamento ed implementazione sezione C - Analisi Economica e sezione D - Norme Tecniche di attuazione. Pag. 4

5 REGIONE MARCHE Piano di tutela delle acque (PTA) La Regione Marche ha deciso di adottare un unica formula di calcolo del DMV per tutti i corsi d acqua incorporando in essa correzioni ponderate per i vari bacini. Il metodo è basato su quello impiegato dall autorità di Bacino del fiume Serchio (metodo Regionale con variabili morfologiche tipo Valtellina ). Il metodo costituisce una prima valutazione del DMV, in attesa di valutazioni idrologiche più dettagliate e di analisi in sito con metodi sperimentali. DMV [ qd m. v. G A S P] [ Gm E M max( N, IFF)]. q d.m.v. = RILASCIO SPECIFICO G = FATTORE GEOGRAFICO A = PARAMETRO DI ALTITUDINE MEDIA S = SUPERFICIE IMBRIFERA P = PARAMETRO DI PRECIPITAZIONE MEDIA G m = PARAMETRO GEOMORFOLOGICO E = STATO ECOLOGICO DEI CORSI D ACQUA M = MODULAZIONE DI PORTATA N = PARAMETRO DI NATURALITA IFF = INDICE DI FUNZIONALITA FLUVIALE Pag. 5

6 Pag. 6 Deflusso Minimo Vitale DMV [q d.m.v. G A S P ] [G m E M max(n, IFF) ] q d.m.v. = rilascio specifico = 1,6 [l/s km 2 ] Stabilisce una portata minima di riferimento proporzionale al bacino associato al corso d acqua in esame. I vari fattori moltiplicativi modificano questa portata di riferimento. G = fattore geografico Fattore tabulato introdotto per rendere il valore della della formula pari a circa al 10% della portata media annuale (Q m ) dei corsi d acqua della Regione, oppure inferiore al 10% per quei corsi d acqua che presentano regimi di magra più accentuati. Per gli affluenti non espressamente indicati si dovrà utilizzare il valore riferito al corso d acqua principale di cui sono tributari. Per i rimanenti corsi d acqua della fasci costiera con recapito diretto a mare, il valore da utilizzare per il parametro G è di 0,2.

7 DMV [q d.m.v. G A S P ] [G m E M max(n, IFF) ] A = parametro di altitudine media Modifica il valore della portata minima di riferimento in funzione della maggiore/minore elevazione in quota del bacino di riferimento. Hm (altitudine media) [m s.l.m.] < [(Hm-400)/2000] > ,3 A S = superficie imbrifera Il bacino imbrifero di un fiume è l'area in cui tutta l'acqua che scorre in superficie va a finire in quel fiume. (si misura in km 2 ) P = parametro di precipitazione media Modifica il valore della portata minima di riferimento in funzione della maggiore/minore piovosità del bacino di riferimento. Le precipitazioni medie annue del bacino possono essere recuperate dalla cartografia Campo medio della precipitazione annuale sui bacini idrografici delle marche nel periodo (fig. 2-A.1.4. del PTA). In alternativa si possono utilizzare dati ufficiali o serie storiche di stazioni pluviometriche locali (almeno 30 anni di dati). Pam (precip. annue medie) [mm] P < pam/1000 > ,5 Pag. 7

8 Pag. 8 Deflusso Minimo Vitale DMV [q d.m.v. G A S P ] [G m E M max(n, IFF) ] G m = parametro geomorfologico Parametro legato alle caratteristiche geomorfologiche locali dell alveo, (es. perimetro bagnato, raggio idraulico, rapporto larghezza/profondità, ). Viene indicato dall Autorità competente al rilascio della concessione. In attesa di ulteriori studi a riguardo, assume un valore tra 0,9 e 1,1. Classe valore Stato Eologico (SECA) I Elevato 1 II Buono 1.1 III Sufficiente 1.2 IV Scadente 1.3 V Pessimo 1.4 E = stato ecologico dei corsi d acqua = indice SECA Si assume il valore del fattore corrispondente allo stato ecologico(determinato in funzione dell indice SECA) della stazione ARPAM ubicata immediatamente a valle della derivazione. Se il corso d acqua non è monitorato, si prende come riferimento lo stato ecologico dell asta fluviale principale immediatamente a valle della confluenza. Il valore da utilizzare è il minimo degli ultimi cinque anni. L elenco delle stazioni ARPAM è riportato nel PTA della Regione Marche. M = modulazione di portata Descrive le esigenze di variazione dei deflussi nell arco dell anno determinate dagli obiettivi di tutela dei singoli tratti del corso d acqua (esigenze dell ittiofauna, diluizione degli inquinanti, diversificazione del regime di flusso), aumentando i valori del DMV minimi ottenuti dalla formulazione. In particolare, può essere utilizzato per aumentare i deflussi nei periodi di riproduzione e prima fase del ciclo vitale della ittiofauna. In assenza di studi specialistici locali viene lasciato pari ad 1. E

9 DMV [q d.m.v. G A S P ] [G m E M max(n, IFF) ] IFF = indice di funzionalità fluviale Anche per questo parametro viene associato il valore più elevato del tratto fluviale interessato dalla derivazione. I tratti da considerare sono gli stessi dell indice di naturalità N. I valori da assegnare alle varie classi sono ancora da determinare (per ora vale quindi 1); in ogni caso saranno compresi tra 1 e 1,2. N = parametro di naturalità Al parametro viene associato il valore dell indice di naturalità più elevato del tratto fluviale interessato dalla derivazione. Nel caso di restituzione in alveo, N sarà determinato nel tratto compreso tra l opera di presa e l opera di restituzione. Altrimenti sarà determinato in un tratto a valle la derivazione di estensione determinata dall Autorità concedente e comunque non inferiore a 10 km. I valori previsti sono indicati nella tabella. Pag. 9

10 DMV [q d.m.v. G A S P ] [G m E M max(n, IFF) ] METODO ALTERNATIVO PER LA COMPONENTE IDROLOGICA Se il richiedente è in grado di determinare la portata media annua naturalizzata Q m ed eventualmente la curva di durata del corso d acqua interessato, questi potrà proporre all autorità concedente un diverso metodo che prevede il calcolo della del DMV come una percentuale compresa tra il 5 ed il 10 % della Q m. Tale percentuale è esclusivamente funzione del regime di magra del corso d acqua in condizioni naturali. Una percentuale inferiore al 10% potrà essere adottata solo per i corsi d acqua con regime di magra più marcato dove: Q 355 < 10% Q m Il PTA della Regione Marche prevede una serie di metodologie per la stima della Q m (pgg sez. B del PTA). Utilizzando tali metodologie ed in caso di assenza di misure della curva di durata delle portate o di analisi specifiche sul regime di magra, la percentuale da utilizzare è tabellata in funzione del bacino. Per gli affluenti non espressamente indicati si dovrà utilizzare il valore riferito al corso d acqua principale di cui sono tributari. Per i rimanenti corsi d acqua della fasci costiera con recapito diretto a mare, il valore da utilizzare è il 5%. Q 355 = portata media giornaliera superata per almeno 355 giorni l anno Pag. 10

11 ECCEZIONI 1. Per Bacini idrografici sottesi con superficie imbrifera </= 100 kmq o con altitudine media >/= 750 m s.l.m. l Autorità concedente può consentire l introduzione di un fattore correttivo al DMV idr tra 1 e Per Bacini idrografici sottesi con superficie imbrifera </= 100 kmq e con altitudine media >/= 750 m s.l.m. il valore minimo del DMV complessivo non dovrà essere inferiore ai 50 l/s. 3. Per i corsi d acqua del bacino del Tronto (soggetto all Autorità di Bacino Interregionale) il parametro G = 1 4. Il fiume Nera a monte con la confluenza del torrente Ussita e lo stesso torrente Ussita seguono il metodo di calcolo utilizzato dall Autorità di Bacino del fiume Tevere (pgg sez. B del PTA). Pag. 11