Guardiamo al di sotto della superficie del nostro lago

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1 Guardiamo al di sotto della superficie del nostro lago Sarnico, Ottobre 2011 Facoltà di Marco Pilotti Professore di Ingegneria Idraulica di Ingegneria - DICATA - Università degli Studi di Brescia

2 Le ragioni del titolo di questa presentazione

3 Perchè occuparsi del lago? - Il contesto normativo - La Direttiva Quadro Europea sulle Acque -2000/60/CE - nel rendere operativi i programmi di misure specificate nei piani di gestione dei bacini idrografici gli stati membri [ ]devono adottare misure [ ] per impedire il deterioramento dello stato di tutti i corpi idrici superficiali, [ ] per proteggere, migliorare e ripristinare tutti i corpi idrici superficiali [ ] al fine di raggiungere un buono stato delle acque superficiali in base alle disposizioni di cui all allegato V entro 15 anni dall entrata in vigore della presente direttiva [Art. 4] 2015, 2021 o al massimo 2027 La parola chiave è stato : insieme delle variabili di un sistema fisico (biologiche, idromorfologiche, chimiche e fisico-chimiche, inquinanti specifici) che consentono di definirne la condizione. le definizioni di stato ecologico elevato, buono e sufficiente sono relativi alle condizioni di riferimento del corpo idrico, intese come stato in cui il disturbo antropico risulta essere assente o presente in maniera molto ridotta

4 Identificazione dello stato di riferimento

5 Identificazione dello stato di riferimento

6 La situazione attuale PTUA -

7 Come occuparsi della salute del lago? Obiettivo: stato finale buono rispetto allo stato di riferimento Azioni: Comprendere, Monitorare, Prevedere Ruolo del monitoraggio: Previsione del futuro comportamento mediante utilizzo di metodologie modellistiche (efficacia di contromisure, alternative, valutazione delle conseguenze dell incertezza, )

8 In quale contesto va studiato il lago? - Il bacino idrografico -

9 Il bacino idrografico di valle

10 Il Lago, problema ma soprattutto opportunità

11 I - La morfologia del lago di Iseo distanza [m] profondità [m] riferita alla sezione in scala verticale deformata (10:1)

12 I - La morfologia del lago di Iseo

13 I - La morfologia del lago di Iseo profondità [m] riferita alla sezione in scala verticale deformata (22:1) distanza [m]

14 I - La morfologia del lago di Iseo Lago Tronchi trasportati dalla corrente F.Reuss in ingresso al Lago di Lucerna, Estate, 2005

15 I - La morfologia del lago di Iseo 12.6 C 19.3 C 18.7 C 10 giugno 2009

16 I - La morfologia del lago di Iseo

17 II - L Idrodinamica del lago di Iseo

18 II - L Idrodinamica e i flussi energetici

19 II - L Idrodinamica e i flussi energetici

20 II - L Idrodinamica e i flussi energetici Stazioni Installate e Gestite da UNIBS Idraulica - SS1 : stazione anemometrica/barometrica/t a Castro SS2 : stazione anemometrica a Iseo LDS1: Lake Diagnostic Station alla Punta delle Croci TC1 : catena Termistori a Predore TC2 : sensore T a Peschiera T2-T3 : sensore T/conducibilità sull Oglio e Canale industriale T4 : sensore T a Peschiera Attività di monitoraggio gestita da UNIBS Idraulica Profilature ogni 50 cm fino al fondo di : ossigeno disciolto, conducibilità, torbidità, clorofilla A Correnti a 5, 10 e 20 m di profondità

21 II - L Idrodinamica e i flussi energetici

22 II - L Idrodinamica e i flussi energetici

23 II - L Idrodinamica e i flussi energetici I flussi energetici determinano la stratificazione termica delle acque del lago La stratificazione termica ha un ruolo fondamentale nella idrodinamica, chimica e biologia del lago In una giornata estiva entrano dalla superficie 400 GWh nel lago 30 GWh vengono portata via dall Oglio a Sarnico, in virtù della differenza di temperatura tra ingresso e uscite. Questo accumulo di energia (i.e., GWh) è sufficiente ad alzare di 0.26 C/giorno la temperatura dei primi 20 m d acqua, una enorme quantità di energia che verrà restituita la territorio circostante durante la fase di raffreddamento

24 II - L Idrodinamica del lago di Iseo

25 II - L Idrodinamica del lago di Iseo Evoluzione temporale del profilo di temperatura in estate sotto l effetto del vento Il vento induce ampie oscillazioni del termoclinio Il campo delle correnti ne è totalmente condizionato

26 II - L Idrodinamica del lago di Iseo In realtàla rotazione terrestre aggiunge ulteriore complessitàalla oscillazione, che acquisisce componenti trasversali al lago

27 II - L Idrodinamica del lago di Iseo

28 II - L Idrodinamica del lago di Iseo Il quadro finale è di grande complessità e variabilità, anche se caratterizzato da comportamenti prevalenti Le oscillazioni del termoclinio nei primi 5 modi orizzontali Tesi Dottorato Giulia Valerio, 3/2011

29 II - L Idrodinamica del lago di Iseo decomposizione anaerobica Circolazione nel 2005 e nel 2006! Il motore di questo movimento è il vento e l evoluzione termica stagionale La miscelazione verticale ha profondi effetti chimici e biologici tempo di ricambio effettivo delle acque del lago interruzione del processo di scambio di nutrienti (verso l alto) e di ossigeno (verso il basso) effetti sull ecosistema di un possibile cambiamento climatico!

30 II - L Idrodinamica del lago di Iseo

31 Il Lago come occasione di educazione ambientale e di introduzione al pensiero tecnico-scientifico L esperienza nelle scuole medie ( )

32 III - Il lago come occasione di educazione ambientale Quanto è profondo il lago di Iseo? Torre Eiffel 324 m piramide di Cheope 140 m 55 m 1.4 m

33 III - Il lago come occasione di educazione ambientale Batimetria: βαθυς (profondo) e µετρον (misura) a l -258 m -251 m l = a 2 + b2? b Ing. Francesco Salmoiraghi (1884) Istituto Idrografico della Marina, Tenente Cocchi (1966)

34 III - Il lago come occasione di educazione ambientale

35 Gli obblighi del contesto normativo e gli strumenti conoscitivi La Direttiva Quadro Europea sulle Acque -2000/60/CE - gli stati membri [ ]devono adottare misure [ ] per impedire il deterioramento dello stato di tutti i corpi idrici superficiali, [ ] per proteggere, migliorare e ripristinare tutti i corpi idrici superficiali [ ] al fine di raggiungere un buono stato delle acque superficiali [Art. 4] Per poter conseguire la realizzazione di uno stato finale in corrispondenza di un istante temporale futuro è necessario disporre una strategia d intervento giustificata da un modello che sia in grado di descrive l evoluzione dello stato a partire dal vincolo di uno stato iniziale.

36 Cosa significa fare un modello matematico? Un esempio semplice: la crescita della popolazione N ( t + 1) = N( t) + rn ( t) = (1 + r) N( t) rt N ( t) = N(0) e N ( ) =! crescita Malthusiana N( t + 1) = (1 + r) N( t) kn( t) r N ( ) = k crescita secondo Verhulst (1838) 2 popolazione d equilibrio Un modello è una formalizzazione matematica di concetti fisici semplificati Richiede la conoscenza di dati sperimentali per determinare gli aspetti non concettuali in esso contenuti Possiede un potere predittivo Le predizioni sono sbagliate se le ipotesi alla base sono sbagliate o se sono sbagliati i dati usati nella identificazione dei suoi parametri

37 Il modello idrodinamico Conservazione della massa Bilancio della quantità di moto Bilancio della energia Relazioni costituitive ρ + div ρ v = 0 t ρ v + ρ v v = ρ f p + µ v + t ( ρe) + v( ρe + p) = ( k T e ) t ' ( µ + µ ) div v discretizzazione delle equazioni, condizioni iniziali e al contorno, soluzione numerica (modello numerico) Equazioni risolventi: Navier Stokes Il confronto con il dato reale è fondamentale per la comprensione dei limiti e per il conseguente miglioramento di ogni modello

38 Il modello chimico-ecologico

39 Il Lago come Genius Loci

40 Ecomuseo del Lago d Iseo

41 Grazie per la vostra attenzione