INDICE DELLA PRESENTAZIONE 1. IL MODELLO CONCETTUALE IDROGEOLOGICO 2. LA PIEZOMETRIA 3. L INQUINAMENTO 4. LA BARRIERA IDRAULICA

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1 INDICE DELLA PRESENTAZIONE 1. IL MODELLO CONCETTUALE IDROGEOLOGICO 2. LA PIEZOMETRIA 3. L INQUINAMENTO 4. LA BARRIERA IDRAULICA

2 1. IL MODELLO CONCETTUALE IDROGEOLOGICO? Il "modello concettuale idrogeologico (MCI) di un sito è la rappresentazione schematica delle modalità con le quali si sviluppa la circolazione idrica nel sottosuolo.

3 IL MODELLO CONCETTUALE IDROGEOLOGICO

4 Come si ricostruisce il Modello Concettuale? Al fine di ricostruire correttamente il Modello Concettuale Idrogeologico di un sito (MCI) sono necessarie numerose informazioni relative ai parametri che caratterizzano il sottosuolo. Tramite le informazioni raccolte si deve: Effettuare la ricostruzione geologica della geometria delle litologie più permeabili (acquiferi) e di quelle a minore permeabilità mediante interpretazione delle stratigrafie dei sondaggi eseguiti Definire la distribuzione dei principali parametri idrogeologici (ad esempio permeabilità e porosità dei diversi livelli di interesse idrogeologico) identificare le fonti di alimentazione del sistema acquifero (apporti idrici da aree di monte, meteorici, di carattere antropico ad esempio irrigui, da condotte etc) identificare i punti dei prelievi idrici dal sottosuolo (pozzi, drenaggi etc) ricostruire le modalità di interscambio tra i diversi acquiferi identificati e di deflusso nei corpi idrici recettori identificare gli scambi idrici tra sistema sotterraneo e corpi idrici di superficie (laghi, fiumi, corsi d acqua secondari etc )

5 Come si ottengono le informazioni necessarie a definire il MCI? Vi sono due modalità di acquisizione delle informazioni: la ricerca documentale (dati esistenti, studi geologici e relazioni tecniche precedentemente realizzate nell area di studio) e l esecuzione delle indagini dirette in campo. Nel caso del sito di Spinetta Marengo sono stati raccolti ed esaminati gli studi precedenti resi disponibili e sono state effettuate numerose indagini, di seguito si elencano quelle svolte nel periodo : realizzazione di 105 piezometri superficiali ( circa 20 m di profondità) realizzazione di 19 piezometri profondi (circa 60 m di profondità) realizzazione di 16 piezometri profondi (circa 80 m di profondità) realizzazione di 338 carotaggi realizzazione di 160 microsondaggi realizzazione di 95 scavi/trincee analisi di 1757 campioni di terreno analisi di 3541 campioni di acqua di falda esecuzione di oltre 100 campagne di monitoraggio del livello piezometrico Realizzazione di circa 50 prove di pompaggio

6 Realizzazione indagini: sondaggi Fotografie delle carote di terreno estratte dal sondaggio e catalogate in apposite cassette Log stratigrafico Descrizione della litologia Livello di falda

7 Come si utilizzano le informazioni ottenute dai sondaggi? Log stratigrafici ottenuti da sondaggi Le informazioni stratigrafiche, opportunamente ubicate nello spazio, permettono di realizzare delle sezioni del sottosuolo in cui vengono correlate le litologie rinvenute alle differenti profondità nei sondaggi eseguiti

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9 Esempio di due sezioni idrogeologiche realizzate per il sito di Spinetta Marengo Livello A Livello B Livello C

10 In base alle informazioni rappresentate nelle sezioni idrogeologiche è stato possibile ricostruire lo schema del MCI del sito di Spinetta Marengo

11 Per completare la descrizione del MCI è necessario esaminare un aspetto fondamentale: 2. LA PIEZOMETRIA

12 Immaginiamo di tagliare e rimuovere in una data area la porzione superficiale del terreno insaturo sino alla profondità a cui si raggiunge la falda acquifera

13 La falda acquifera

14 La rete di monitoraggio della falda Punti di monitoraggio della falda

15 I piezometri

16 La piezometria della falda acquifera Isopieze: curve di uguale livello di falda Linee di flusso della falda

17 LA PIEZOMETRIA NELL AREA DI SPINETTA MARENGO (AL) Linee di flusso della falda Area di influenza della barriera idraulica

18 3. L INQUINAMENTO

19 L inquinamento nel sottosuolo e nella falda acquifera Sorgente della contaminazione nei terreni Propagazione della contaminazione in falda

20 L INQUINAMENTO NELL AREA DI SPINETTA MARENGO La qualità della falda è stata monitorata in tutti e tre i livelli che costituiscono l acquifero di Spinetta Marengo ed è risultato quanto segue: il Livello A è sede di una contaminazione importante risalente al secolo scorso il Livello B è risultato generalmente poco contaminato, solo localmente sono state rilevate concentrazioni più elevate e pertanto sono stati attivati presidi di pompaggio il Livello C risulta non contaminato* * Il Cr VI presenta valori di fondo naturale

21 4. LA BARRIERA IDRAULICA

22 Falda indisturbata Isopieze: curve di uguale livello di falda Linee di flusso della falda

23 Effetto sulla falda dell attivazione di un pozzo Isopieze: curve di uguale livello di falda Pozzo Linee di flusso della falda

24 Effetto dell attivazione di un pozzo sull inquinamento in falda Inquinante in falda Pozzo

25 FALDA INDISTURBATA: POZZI SPENTI Contaminante in falda Pozzi barriera H h

26 FALDA IN CONDIZIONI DINAMICHE: POZZI ATTIVATI Contaminante in falda Pozzi barriera H h

27 LA BARRIERA IDRAULICA DEL SITO SOLVAY DI SPINETTA MARENGO (AL) BARRIERA IDRAULICA impedisce la propagazione dei contaminanti verso l esterno del sito e rimuove i contaminanti dalla falda costituita da circa 30 pozzi attivi profondi circa 20 metri portata complessiva dei pozzi barriera circa 307 mc/h prevista la realizzazione di ulteriori due pozzi nel lato Ovest (in attesa di autorizzazione) ALTRI POMPAGGI accelerazione della bonifica del sito TAF (impianto di trattamento acque) abbatte le sostanze inquinanti presenti nelle acque di falda estratte dai pozzi attualmente può trattare una portata di circa 350 mc/h prevista la realizzazione di un ulteriore modulo con una capacità di circa 100 mc/h (in attesa di autorizzazione) sono attivi altri 9 pozzi profondi circa 20 metri ubicati nelle aree più contaminate del sito prevista la realizzazione di ulteriori 13 pozzi nelle aree maggiormente contaminate (in attesa di autorizzazione)

28 DETTAGLIO DELLA PIEZOMETRIA NELL AREA DELLO STABILIMENTO Area di influenza della barriera idraulica

29 DETTAGLIO DELLA PIEZOMETRIA NELL AREA DELLO STABILIMENTO Linee di flusso della falda Area di influenza della barriera idraulica Allineamento pozzi barriera

30 CALCOLO DELLA PORTATA DELLA FALDA Formula di Darcy: Q = (k i) A Q portata della falda m 3 /s k permeabilità del sottosuolo m/s i gradiente della falda adimensionale A area della sezione di flusso della falda m 2 A = L s L L larghezza della sezione di flusso della falda s spessore della sezione di flusso della falda 95 m.s.l.m. Quota del piano campagna s A L 85 m.s.l.m. 75 m.s.l.m. Quota del livello di falda Quota della base della falda superficiale

31 (k i) velocità di Darcy della falda distribuzione dei valori di permeabilità K varia in funzione delle caratteristiche dei materiali che costituiscono il sottosuolo i rappresenta la pendenza della superficie della falda acquifera m.s.l.m. 86,4 86,2 86,0 85,8 i = 0,01 m.s.l.m. 86,8 86,6 55 i = 0,002 m 86,4 86,2 m

32 Tratto L [m] s [m] DL DH i k [m/s] Q [mc/h] k*i [m/g] , ,4 0,004 0,002 75,6 0, ,4 0, , ,2 0, ,4 0,008 0,002 86,4 1, ,001 0,0006 3,132 0, ,4 0, , , ,143 L tot , Q tot [mc/h] Piezometria Agosto 2014

33 IL MODELLO MATEMATICO DI FLUSSO Rappresentazione tridimensionale del sottosuolo, eseguita suddividendo l area di studio con un griglia di celle rettangolari a ciascuna delle quali vengono assegnate le proprietà idrogeologiche del terreno (permeabilità, porosità, ecc.), basate sui dati di campo (modello concettuale idrogeologico). E possibile inoltre, tramite apposite funzioni, rappresentare anche fiumi, pozzi, infiltrazione di acque piovane nel terreno, ecc. Il modello di flusso è stato realizzato con il software MODFLOW, che risolve automaticamente l equazione del flusso idrico sotterraneo (legge di Darcy) per ogni cella del modello. Il risultato del calcolo fornisce per ciascuna cella il livello della falda, la direzione e la velocità di flusso e gli scambi di acqua tra una cella e l altra. Quest ultimo risultato consente di eseguire in modo molto preciso e dettagliato un bilancio di flusso attraverso una qualsiasi sezione contenuta all interno dell area del modello.

34 MODELLO MATEMATICO DI FLUSSO - risultati Risultato del modello di flusso: il modello, se correttamente costruito seguendo il modello concettuale, è in grado di riprodurre fedelmente la piezometria reale e, di conseguenza, la portata della falda. ISOPIEZE calcolate dal modello Direzione di flusso della falda POZZI barriera inseriti nel modello Il modello matematico è quindi un utile strumento per il calcolo del bilancio di flusso attraverso una sezione, che altrimenti risulterebbe complicato da eseguire e di prima approssimazione, a causa delle variazioni di permeabilità/velocità di flusso lungo la sezione, oltre che dello spessore della sezione stessa (che varia in accordo con l andamento dei differenti livelli di ghiaia o argilla presenti nel sottosuolo).

35 CALIBRAZIONE DEL MODELLO DI FLUSSO Lo scopo della calibrazione è quello di minimizzare il più possibile la differenza ( residuo ) tra i livelli di falda effettivamente misurati sul campo e quelli risultanti dalla simulazione modellistica. Se un modello è ben calibrato, significa che è in grado di riprodurre fedelmente i livelli e le direzioni di flusso della falda, così come risultano dalle misure eseguite in campo. La bontà della calibrazione viene valutata con una serie di parametri statistici, il più importante dei quali è l errore medio assoluto : più è basso più il modello rappresenta correttamente la realtà.

36 MODELLO MATEMATICO DI FLUSSO bilancio di flusso Esempio del bilancio di flusso ad agosto 2014 Flusso richiamato da valle dai pozzi 58 mc/h Flusso proveniente da monte 230 mc/h Flusso in uscita dallo stabilimento 0 mc/h Il bilancio di flusso si esegue disegnando nel modello il poligono desiderato, il modello procederà quindi a calcolare l acqua in entrata ed in uscita attraverso di esso. In questo caso è stato calcolato il bilancio di flusso attraverso una sezione corrispondente all allineamento dei pozzi costituenti la barriera idraulica. Portata estratta dai pozzi barriera 330 mc/h Nella figura sono indicate le varie voci del bilancio: ACQUA IN INGRESSO AL Flusso richiamato dal basso dai pozzi 42 mc/h POLIGONO flusso proveniente da monte (blu) flusso richiamato da valle dall azione dei pozzi (verde) Flusso richiamato dalla falda profonda dai pozzi (magenta) ACQUA IN USCITA DAL POLIGONO portata estratta dai pozzi barriera (nero) eventuale flusso in uscita dallo stabilimento verso valle

37 MODELLO MATEMATICO DI FLUSSO bilancio di flusso Esempio del bilancio di flusso ad agosto 2014 Qui di seguito sono riepilogati i risultati del bilancio di flusso Flusso proveniente da monte 230 mc/h Flusso richiamato da valle dall azione dei pozzi 58 mc/h Portata estratta dai pozzi barriera 330 mc/h Flusso richiamato dal basso dall azione dei pozzi 42 mc/h Portata in uscita dallo stabilimento 0 mc/h

38 FINE