LA GESTIONE DEI SEDIMENTI FINALIZZATA ALLA MANUTENZIONE DEGLI INVASI DELL IMPIANTO IDROELETTRICO PONT VENTOUX-SUSA

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1 MANUTENZIONE E RIABILITAZIONE DELLE DIGHE CELEBRAZIONI PER LA GIORNATA MONDIALE DELL ACQUA RISOLUZIONE ONU 47/193 TORINO, 20 MARZO 2013 LA GESTIONE DEI SEDIMENTI FINALIZZATA ALLA MANUTENZIONE DEGLI INVASI DELL IMPIANTO IDROELETTRICO PONT VENTOUX-SUSA Bonifacino Luigi Brizzo Nicola

2 LA PRESENZA DEI BACINI E DEI RELATIVI SBARRAMENTI INCIDE SIGNIFICATIVAMENTE SULLE DINAMICHE DEL TRASPORTO SOLIDO. IN TALE CONTESTO STA CRESCENDO LA CONSAPEVOLEZZA CHE E FONDAMENTALE CHE LA GESTIONE DEI SEDIMENTI RIENTRI NEI PROCESSI NATURALI, AFFIDANDO IL TRASPORTO SOLIDO AL CORSO D ACQUA. SERVONO QUINDI ADEGUATE E COORDINATE MODALITA DI GESTIONE DEI SEDIMENTI ATTRAVERSO LE QUALI OTTENERE SIA LA RINATURAZIONE E IL RIPASCIMENTO DEI CORSI D ACQUA SIA LA PULIZIA DEI BACINI, CONDIZIONI IMPRESCINDIBILI PER IL BUON GOVERNO DELLE ACQUE E LA SICUREZZA IDRAULICA DEI TERRITORI IN CASO DI PIENE. MANUTENZIONE DELL INVASO 2

3 Tipologia di operazioni per la rimozione dei sedimenti Asportazione meccanica rimozione del materiale dal bacino attraverso escavazione e trasporto dello stesso in altro sito per riutilizzo (industriale, sistemazioni ambientali) Fluitazione controllata - operazione finalizzata alla riduzione della quantità di materiale sedimentato nel bacino attraverso la rimozione dei sedimenti per erosione da parte delle portate in transito e il rilascio a valle per deflusso attraverso gli scarichi profondi Fluitazione in coda di piena gestione eventi di piena e di morbida 3

4 Tipologia di operazioni per la rimozione dei sedimenti CARATTERISTICHE QUALITATIVE DEI SEDIMENTI Fisiche caratterizzazione granulometrica del sedimento campionamento rappresentativo classificazione secondo metodologia dell AGI4 (Associazione Geotecnica Italiana) Chimiche caratterizzazione eseguita ai sensi del D. Lgs. 152/2006 4

5 I PROGETTI DI GESTIONE DEGLI INVASI CORSO DI FORMAZIONE GESTIONE DEI SEDIMENTI Aspetti procedurali Approvazione Progetto di gestione Approntamento e presentazione 4 mesi prima dell avvio del Programma di sintesi previsto dal D.M. 30/6/2004 contenente: obiettivi attesi volume di materiale da rimuovere periodo di esecuzione e durata delle operazioni cronoprogramma complessivo e esercizio delle centrali piano operativo di svaso piano operativo delle operazioni di fluitazione controllata programma di monitoraggio Affissione degli avvisi con i quali si informa la popolazione e tutti i soggetti interessati delle attività programmate presso gli Albi Pretori dei comuni interessati Pubblicazione avviso su un giornale a diffusione locale Comunicazione data effettiva avvio attività Comunicazione data effettiva fine attività 5

6 L impianto idroelettrico Pont Ventoux-Susa Corografia 6

7 L impianto idroelettrico Pont Ventoux-Susa Profilo schematico 7

8 ASPORTAZIONE MECCANICA Le operazioni di asportazione meccanica di sedimenti dal bacino sono finalizzate alla rimozione di una parte del materiale depositato nell invaso, senza produrre alcun effetto sul corpo idrico ricettore di valle. Le attività possono aver luogo in condizioni di invaso pieno o parzialmente vuoto. Dragaggio a bacino pieno con accumulo e decantazione in area dedicata L operazione prevede la rimozione dei sedimenti tramite mezzi meccanici mantenendo il serbatoio in condizioni di normale esercizio. Il materiale di interrimento viene asportato con mezzi meccanici speciali, senza svuotare il bacino, ad esempio tramite draga o benna posizionata sopra un natante o tramite sistema di aspirazione e pompaggio. Il sedimento, preventivamente asciugato sul natante stesso o in un apposita area a margine del bacino, sarà successivamente trasportato a destinazione (per interventi di ripristino ambientale, per riutilizzo come inerte, in discarica come ultima soluzione, se non ne risulta possibile il riutilizzo) Rimozione con mezzi meccanici a bacino vuoto Questo metodo richiede che il bacino venga svuotato, anche se non completamente, e mantenuto in tale situazione, in modo da procedere successivamente all'asportazione del materiale di interrimento utilizzando mezzi meccanici (escavatori, pale meccaniche, bulldozer, etc.) manovrati direttamente all'interno dell'invaso. Il sedimento, opportunamente asciugato, sarà poi trasportato a destinazione, normalmente, per il suo riutilizzo come inerte. 8

9 ASPORTAZIONE MECCANICA Rimozione con mezzi meccanici - Esecuzione Redazione del Programma di sintesi contenente: la descrizione dell intervento completa della quantità di materiale che si prevede di asportare e la sua dislocazione nel bacino (area di escavazione e sezioni) destinazione del materiale (tipicamente riutilizzo per ricoprire siti ad uso commerciale e industriale, e/o per opere di ripristino ambientale, e/o in differenti cicli di produzione industriale) modalità di esercizio del bacino (gestione delle portate defluenti in alveo, interferenza con il cantiere) modalità di escavazione, con particolare riferimento agli impatti ambientali (piste in alveo, asciugatura del sedimento, polveri) trasporto a destinazione (sporcamento delle strade, impatto sul traffico) 9

10 ASPORTAZIONE MECCANICA Rimozione con mezzi meccanici - Esempi Caratteristiche costruttive della traversa Pont Ventoux (in calcestruzzo con paratoie metalliche a settore) - 4 paratoie a settore (1 sghiaiatrice) - Quota ritenuta normale - Portata massima derivata - Portata DMV 18-5,5 m 1046,30 m s.l.m. 33 m 3 /s 1,56 m 3 /s

11 ASPORTAZIONE MECCANICA Rimozione con mezzi meccanici - Esempi Traversa Pont Ventoux Vengono eseguiti periodici interventi di asportazione del MSF di sovralluvionamento. Relativamente al periodo di esercizio (con paratoie di tenuta chiuse) avviato nel novembre 2005 sono state effettuate le seguenti asportazioni: prima metà 2007: asportazione di circa m 3 ; autunno 2008: rimozione di circa m 3 (in area prossima alle paratoie); autunno 2009: asportazione di circa m 3. I rilievi di controllo eseguiti nel settembre 2010 hanno portato a stimare un volume di interrimento di circa m 3. Ne deriva un volume medio effettivo di circa m 3 /anno, riferito al trasporto solido di fondo. Includendo il trasporto solido di sospensione il tasso annuo di interrimento a tergo della traversa di Pont Ventoux è stimabile in m 3. 11

12 ASPORTAZIONE MECCANICA Rimozione con mezzi meccanici - Esempi Pont Ventoux 12

13 ASPORTAZIONE MECCANICA Vantaggi Il materiale ha/può avere un valore commerciale Il materiale può avere notevole interesse per rinaturazioni e/o sistemazioni ambientali in zone prossime al bacino Limiti/svantaggi Il periodo di esecuzione è limitato ai giorni/mesi in cui le portate naturali sono contenute e compatibili con le opere di deviazione in alveo L area d intervento non può interessare l intero bacino Impatti sul traffico La qualità dei sedimenti ai fini della commercializzazione è sovente limitata per la presenza di percentuali elevate di limo Elevati costi per l estrazione, il trasporto e la separazione degli inerti 13

14 I PROGETTI DI GESTIONE DEGLI INVASI CORSO DI FORMAZIONE FLUITAZIONE IN CODA DI PIENA Applicazione al bacino di Pont Ventoux Il principale criterio alla base dell impostazione delle modalità di gestione del MSF afferente all invaso è quello di poter effettuare una gestione che sia effettivamente ordinaria, con esecuzione frequente di interventi poco impattanti che consentano il più possibile il transito verso valle del materiale solido ed il mantenimento di condizioni di equilibrio su base annuale nei fenomeni di interrimento. In linea generale, in ragione delle caratteristiche idrogeologiche del torrente Dora Riparia, risulta di principale importanza l attuazione di un attenta gestione dei periodi di fusione nevosa, in cui si possono avere consistenti apporti di MSF, con particolare attenzione alle fasi di morbida e di piena. In tali periodi occorre cercare di minimizzare la formazione di nuovi depositi e concentrare le attività di movimentazione a valle di quelli già presenti, con tecniche di spurgo o fluitazione. In particolare si prevede, in condizioni di portata naturale in ingresso superiore alla massima derivabile (con riferimento ai limiti di concessione o alla programmazione di esercizio) più il DMV, di evitare ove possibile lo sfioro al di sopra della traversa, mantenendo il livello di regolazione mediante apertura parziale di una o più paratoie. Tale accorgimento consente di mantenere attiva una corrente di fondo in grado di mitigare la formazione di depositi a tergo dello sbarramento e di non interrompere eccessivamente la continuità del trasporto solido naturale, rendendo l opera di sbarramento più trasparente al transito del MSF. In condizioni di sfioro infatti la quantità di MSF che tende ad essere intercettata dalla traversa risulta sensibilmente maggiore, relativamente sia al trasporto di fondo (completamente fermato) che di sospensione (parziale deposito). Si evidenzia come l operazione non comporti verosimilmente un sostanziale incremento delle concentrazioni di MSF rispetto alla corrente in ingresso a monte, in quanto il livello di invaso ordinario viene mantenuto, per cui non vi sono aree normalmente rigurgitate in cui si instaurino con la manovra condizioni di ruscellamento. 14

15 I PROGETTI DI GESTIONE DEGLI INVASI CORSO DI FORMAZIONE FLUITAZIONE IN CODA DI PIENA - Applicazione al bacino di Pont Ventoux Piena Le regole operative dell impianto prevedono in condizioni di piena la graduale apertura delle paratoie a settore, partendo dalla sghiaiatrice, con eventuale mantenimento (ove si voglia proseguire la derivazione) del livello di invaso di regolazione. Per portate superiori a 450 m 3 /s tale regolazione non è più possibile, e le paratoie saranno completamente aperte. E comunque opportuno procedere all apertura completa delle paratoie (e sospendere la derivazione) già per portate assai inferiori (indicativamente nel campo m 3 /s, in funzione del carico solido in ingresso), permettendo alla corrente di veicolare quanto più possibile il MSF a valle. La presenza di un effetto di rigurgito, pur con paratoie parzialmente aperte, amplifica infatti la tendenza al deposito, il quale peraltro avviene già anche in condizioni naturali a causa della strettoia presente più a valle (ponte ferroviario). Le condizioni di apertura sono da mantenere anche nella fase di esaurimento ( coda di piena, indicativamente 1-5 giorni), fino al raggiungimento di concentrazioni di SST e portate compatibili con l esercizio. Monitoraggio Non è previsto monitoraggio. 15

16 FLUITAZIONE CONTROLLATA L operazione di fluitazione o spurgo consiste nel rilascio a valle di sedimenti in concentrazioni compatibili con le prescrizioni contenute nei Piani di Tutela delle Acque (PTA) e con gli obiettivi di qualità dei corpi idrici, con specifico riferimento agli usi potabili e alla vita acquatica (DM 30 giugno 2004) e secondo i limiti di legge del D. L.gs.152/06. E finalizzata alla riduzione della quantità di materiale sedimentato nel bacino e prevede la rimozione dei sedimenti per erosione da parte delle portate in transito e il rilascio a valle per deflusso attraverso gli scarichi profondi. Deve essere prevista nel Progetto di Gestione dell invaso e per la sua effettuazione sarà redatto ed approvato un Piano Operativo (o Programma di Sintesi) che tra le altre informazioni darà evidenza della fluitabilità del sedimento anche attraverso i risultati di test ecotossicologici effettuati sul sedimento stesso e/o sull eluato del sedimento del bacino e del corpo idrico recettore. Nel documento saranno inoltre definite le condizioni operative tra le quali: - Dati caratteristici del serbatoio - Caratteristiche dei sedimenti - Volume del materiale da rimuovere - Periodo di effettuazione - Durata delle operazioni - Limiti di concentrazione dei solidi sospesi da rispettare nel corpo idrico recettore - Modalità di gestione delle acque nel bacino ed in particolare della portata di diluizione - Monitoraggio - Azioni di mitigazione 16

17 FLUITAZIONE CONTROLLATA Fasi operative In senso generale, le attività si articolano nelle seguenti fasi: abbassamento progressivo del livello dell invaso fino a quote prossime o pari alla quota minima di regolazione del bacino tramite utilizzo dell opera di derivazione; apertura graduale dello scarico di fondo al fine di evitare rilasci non controllati; controllo/regolazione della torbidità delle acque scaricate a valle dell invaso mediante l eventuale utilizzo contemporaneo degli scarichi disponibili e/o della derivazione che permettano di rilasciare dal bacino portate di acqua chiara per diluire i deflussi scaricati; rilascio a valle di una portata torbida per un tempo e una concentrazione sufficiente alla rimozione di un quantitativo di materiale prefissato (operazione svolta sotto continuo controllo dei principali parametri di caratterizzazione); terminate le operazioni di fluitazione, chiusura dello scarico di fondo, riduzione delle portate scaricate in alveo e ripristino delle quote di invaso del bacino. 17

18 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea Giaglione (TO) Caratteristiche costruttive della vasca Val Clarea (diga in materiali sciolti fuori alveo) - Quota coronamento - Quota massima regolazione - Quota minima regolazione - Quota soglia opera di presa - Volume totale di invaso - Volume utile di invaso - Altezza rilevato 1034,50 m s.l.m. 1030,50 m s.l.m. 1017,00 m s.l.m. 101,00 m s.l.m m m 3 30 m GPR2081/AI 18

19 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Fase esecutiva 19

20 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Clarea Giaglione (TO) Corografia 20

21 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea L acqua per la fluitazione è derivata dalla presa Clarea a mezzo di una tubazione che la immette nel bacino attraverso il coronamento. Un opportuno collettore consente di veicolare la portata derivata (max l/s) a vari punti d immissione, che operando alternativamente, provoca l incisione locale dei depositi e la movimentazione dei sedimenti. La corrente carica di MSF è convogliata entro la galleria dell opera di presa Clarea Alta, raggiungendo la vasca di carico di Ramat, quindi, attraverso una condotta della c.le di Chiomonte, allo scarico della c.le omonima e infine alla presa della c.le di Susa. In particolare, la portata complessiva (fluitazione + turbinata da centrale Chiomonte + derivata da traversa Chiomonte) è immessa nella galleria di adduzione verso la centrale di Susa, dove viene turbinata e restituita in alveo a valle della diga delle Gorge di Susa. In questo nodo idraulico confluisce anche la portata turbinata dall impianto Pont Ventoux - Susa (centrale di Giaglione), e parte del rilascio complessivo viene immesso nel canale di derivazione della successiva centrale ENEL, in sponda destra. 21

22 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Fase esecutiva 22

23 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Fase esecutiva Ottimizzazione delle procedure esecutive 23

24 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Fase esecutiva 24

25 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Fase esecutiva 25

26 I PROGETTI DI GESTIONE DEGLI INVASI CORSO DI FORMAZIONE FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea Gestione delle operazioni e monitoraggio in corso d opera Sezioni di monitoraggio GS-V01 GS-V02 Parametri rilevati: SSED [ml/l]: solidi sospesi sedimentabili; SST [mg/l]: solidi sospesi totali; O2 [mg/l]: ossigeno disciolto; O2% [%]: percentuale di saturazione dell ossigeno disciolto; NTU [NTU]: torbidità dell acqua. 26

27 I PROGETTI DI GESTIONE DEGLI INVASI CORSO DI FORMAZIONE Concentrazione solidi in sospensione C FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea Persistenza [g/l] [ore] C assoluta in alveo misurata a valle del rilascio Cmax = 40 <= 0,5 Cmax = 20 <= 1,5 C differenziale tra i valori a monte (naturale) e valle del rilascio 10<= C <15 <= 3 5<= C <10 <= <= C < 5 1 settimana C < 2.5 indefinito Monitoraggio dei solidi sospesi totali Il monitoraggio in continuo dei SST nella sezione di controllo sulla Dora a Susa, quindi a valle dell immissione della portata liquida e del relativo carico solido, ha garantito il rispetto dei valori di concentrazione indicati in tabella; in particolare, avendo in programma un periodo di fluitazione della durata di 2 mesi, mantenere il differenziale tra la torbidità naturale e quella a valle del rilascio < 2.5 g/l Per un controllo puntuale e continuo è stata allestita una postazione di misura della torbidità a mezzo di torbidimetro Lange tipo SC100 27

28 I PROGETTI DI GESTIONE DEGLI INVASI CORSO DI FORMAZIONE Monitoraggio biologico FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea Prima e dopo la fluitazione (maggio e luglio 2012) sono state condotte campagne per la caratterizzazione biologica ante- e postoperam presso i siti previsti dal Progetto di Gestione e dal Programma di Sintesi, comprendenti: la caratterizzazione della comunità macrobentonica, con valutazione dell indice IBE e dell indice STAR_ICMI (indice multimetrico STAR), quest ultimo con rappresentazione disaggregata per singolo habitat; Il campionamento quantitativo dell ittiofauna. I siti indagati, definiti dal Progetto di Gestione, sono tre, tutti ubicati sul torrente Dora: CH-M01, a monte della centrale di Chiomonte (tratto sotteso dall impianto di Salbertrand-Chiomonte); CH-V01, a valle della centrale di Chiomonte (tratto sotteso dall impianto di Chiomonte-Susa); GS-V03, a valle della diga delle Gorge di Susa e della confluenza del torrente Cenischia. 28

29 I PROGETTI DI GESTIONE DEGLI INVASI CORSO DI FORMAZIONE CH-M01 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea Monitoraggio biologico Immagini dei siti CH-V01 GS-V03 29

30 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea Monitoraggio portate 30

31 FLUITAZIONE CONTROLLATA Monitoraggio solidi sospesi Curva di correlazione solidi sospesi sedimentabili (SSED) e solidi sospesi totali (SST) 31

32 Monitoraggio biologico GIORNATA MONDIALE DELL ACQUA 2013 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Risultati Le due sezioni ubicate presso Chiomonte hanno presentato una migliore qualità biologica e sostanzialmente stabile tra i due campionamenti effettuati. In sintesi si è trovato che la comunità macrobentonica è scarsa e poco strutturata, ma presenta comunque alcuni taxa di un certo pregio, quali ad esempio i Plecotteri. Per quanto riguarda l ittiofauna, le catture in entrambi i siti non sono risultate particolarmente numerose e hanno interessato esemplari trote fario ed un esemplare di torta marmorata; non si sono rilevate differenze ante e post. Il sito di monitoraggio di Susa presenta una qualità biologica assai peggiore, con ittiofauna scarsa ed una comunità macrobentonica scarsa e caratterizzata dai taxa più resistenti, di minor pregio. Non vi sono state sostanziali differenze tra i campionamenti ante e post, anzi a valle delle operazioni di fluitazione si riscontrato un lieve miglioramento della comunità macrobentonica (la quale dovrebbe essere più sensibile agli effetti negativi dell incremento di MSF trasportato). Va detto che questo tratto della Dora ha subito pesanti alterazioni idromorfologiche che infatti si presenta come un tratto di canale ad acqua veloce, con difese spondali in doppia sponda e fondo alveo spianato, caratterizzato inoltre da regimi idrologici modificati (per i vari prelievi in cascata) e significative escursioni di portata nell arco della giornata, per quanto riguarda il contributo sia della Dora che del Cenischia. 32

33 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Fase esecutiva Periodo attività: 10 maggio - 11 giugno 2012 (metà di quello programmato) Operatività: continua per 5 giorni consecutivi (dal lunedì al venerdì) seguita da 48 ore di interruzione per garantire la riqualificazione del corso d acqua e per non interferire nel fine settimana con le attività fruitive del torrente; quindi 32 gg. effettivi di intervento Portata media: dell acqua entrante al bacino, derivata dal torrente Clarea, è stata di circa 300 l/s Attività di monitoraggio dei SST: eseguite in apertura delle operazioni e successivamente ogni 7/10 gg Sintesi del monitoraggio: Andamento delle misure di torbidità 16/5/

34 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Risultati Monitoraggio solidi sospesi totali Attraverso la registrazione del torbidimetro installato a Susa, la misura della portata alla sezione GS-V02, la concentrazione dei SST alla traversa di Pont Ventoux, considerando un peso specifico del MSF pari a kg/m 3, deriva un volume complessivamente evacuato di circa m 3. Considerando il solo periodo dal 13 maggio al 11 giugno il volume evacuato complessivo è di circa m 3, per una media di circa 943 m 3 /giorno. In realtà tale risultato è da ritenersi sovrastimato in quanto i rilievi batimetrici hanno confermato una asportazione quantificabile in circa m 3 di sedimento dal bacino di Val Clarea. 34

35 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Risultati Batimetria ante operazioni 35

36 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Risultati 36

37 FLUITAZIONE CONTROLLATA Bacino Val Clarea - Risultati Batimetria post operazioni 37

38 FLUITAZIONE CONTROLLATA - Risultati 38

39 I PROGETTI GIORNATA DI GESTIONE MONDIALE DEGLI INVASI DELL ACQUA CORSO DI FORMAZIONE 2013 FLUITAZIONE CONTROLLATA Invaso Gorge di Susa Serbatoio Gorge di Susa (ad arco gravità in calcestruzzo) - Quota massima regolazione - Volume totale di invaso - Altezza - Portata DMV 531,20 m s.l.m m 3 30,75 m 1,82 m 3 /s 39

40 I PROGETTI GIORNATA DI GESTIONE MONDIALE DEGLI INVASI DELL ACQUA CORSO DI FORMAZIONE 2013 FLUITAZIONE CONTROLLATA Invaso Gorge di Susa Risultati Volumi fluitati: 7000 m 3 (resa 25 m 3 /ora) Torbidità allo scarico: mg/l Torbidità a Susa: mg/l 40

41 I PROGETTI GIORNATA DI GESTIONE MONDIALE DEGLI INVASI DELL ACQUA CORSO DI FORMAZIONE 2013 FLUITAZIONE IN CODA DI PIENA - Applicazione all invaso Gorge di Susa