ESEMPI APPLICATIVI. A cura di G.P. Beretta M. Farina A. Zavatti

Transcript

1 Progetto Strategico Ambiente Territorio agenzia regionale provenziale e ambiente dell emilia-romagna AREE DI SALVAGUARDIA DELLE CAPTAZIONI IDRICHE ESEMPI APPLICATIVI Linee guida I manuali di Arpa

2 I manuali di Arpa

3 ESEMPI APPLICATIVI A cura di G.P. Beretta M. Farina A. Zavatti

4 2002 Arpa Agenzia Regionale Prevenzione e Ambiente dell Emilia-Romagna. Via Po, Bologna Tel Fax http// arpared@sc.arpa.emr.it I manuali di Arpa Direttore: Edolo Minarelli Direttore responsabile: Giancarlo Naldi Responsabile scientifico: Adriano Zavatti Nessuna parte di questa pubblicazione può essere riprodotta, memorizzata o trasmessa in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo, elettronico, meccanico, di registrazione o altrimenti senza previa autorizzazione scritta di Arpa. Editing a cura di Giancarlo Naldi Impaginazione e illustrazioni: Claudia Ferri Stampato su carta Fedrigoni Free Life Symbol Satin, 50% pura cellulosa EFC, 40% riciclo preconsumer selezionato, 10% riciclo postconsumer deinchiostrato 4

5 Indice 11. Sperimentazione dell applicazione delle aree di salvaguardia ai pozzi della città di Modena pag Casi di perimetrazione delle aree di salvaguardia in territori della pianura modenese: 1 - Sassuolo pag Casi di perimetrazione delle aree di salvaguardia dei pozzi in territori della pianura modenese: 2 - Castelfranco Emilia pag Esperienze di applicazione della normativa sulle aree di salvaguardia: l esempio delle linee-guida della regione Piemonte pag La normativa della provincia autonoòa di Bolzano-Alto Adige sulle aree di salvaguardia: procedure ed esperienze di attuazione pag. 122 Appendice A Considerazioni preliminari sulle aree di salvaguardia delle sorgenti pag

6

7 11. Sperimentazione dell applicazione delle aree di salvaguardia ai pozzi della città di Modena Come già avvenuto nella prima parte degli anni 80 (Beretta G.P. et al., 1986), nel territorio modenese è stata applicata la metodologia di perimetrazione delle zone di rispetto precedentemente illustrata. A distanza di circa 10 anni è parso opportuno rivedere le indagini e gli studi allora eseguiti, che rivestivano un carattere di novità all interno delle problematiche legate al rapporto tra la gestione delle acque sotterranee e quella del territorio, alla luce delle normative introdotte a livello nazionale e locale, delle nuove conoscenze sull argomento e delle mutate modalità ed esigenze di approvvigionamento idrico. Nella successiva illustrazione saranno considerate quindi le captazioni a servizio della città di Modena che, per la molteplicità delle situazioni e dei problemi di tutela, può essere considerato un esempio sufficientemente rappresentativo delle condizioni di un grande acquedotto italiano. In questa città e nei comuni limitrofi è stata da tempo perseguita da parte degli Enti pubblici una politica dell approvvigionamento idrico volta a studiare le caratteristiche idrogeologiche e idrochimiche, a concentrare i prelievi nelle aree di maggiore potenzialità, a controllare la qualità delle acque in afflusso ai pozzi, a individuare le tendenze in atto dal punto di vista quali-quantitativo, a prevedere i futuri fabbisogni e a tutelare arealmente e localmente le captazioni, modellare il comportamento dell acquifero sottoposto a emungimenti di vario tipo (potabile, industriale, irriguo, domestico). Lo studio eseguito si inquadra quindi nell intenzione di definire un quadro omogeneo di protezione del territorio e delle opere di captazioni a scala della pianura compresa tra i F.Secchia e Panaro dove sono stati realizzati i pozzi Le opere di captazione della città di Modena Lo studio è stato realizzato per conto dell Azienda Municipalizzata del Comune di Modena (A.M.C.M.), revisionando con metodi più aggiornati i dati e i risultati dell indagine eseguita nel 1985 per il Comune di Modena (Beretta G.P., Fumagalli L., Pagotto A., 1986) in seguito alle modificate condizioni di sfruttamento dei campi pozzi principali di Cognento (campo acquifero A), Modena Sud (campo acquifero B), Marzaglia (campo acquifero C), dell entrata in funzione di quello di San Cesario (campo acquifero D) e dei pozzi singoli (Baggiovara e Cittanova) che servono complessivamente circa abitanti. Nell area limitrofa ai pozzi di Cognento sono ubicati anche i pozzi dell Azienda Intercomunale Municipalizzata Acqua e Gas di Mirandola (A.I.M.A.G.) che servono i Comuni della bassa pianura modenese di Bastiglia, Bomporto Camposanto, Cavezzo, Concordia, Medolla, Mirandola, San Felice sul Panaro, San Possidonio, San Prospero e di recente acquisizione Novi di Modena, Poggio Rusco, San Giacome delle Segnate, San Giovanni del Dosso e Soliera, per circa abitanti. Si arriva quindi complessivamente a abitanti serviti dai pozzi considerati. L ottima disponibilità di dati sul territorio, la loro modalità di immagazzinamento ed elaborazione hanno consentito di acquisire anche ulteriori conoscenze che permettono di continuare a gestire e salvaguardare l acquifero modenese secondo le linee-guida che da anni vengono perseguite dai vari Enti pubblici competenti in materia (Comune di Modena, Provincia di Modena, Regione Emilia-Romagna). Lo studio delle aree di salvaguardia è stata quindi anche un occasione per rivedere e aggiornare le conoscenze idrogeologiche e idrochimiche relative all area di indagine, con particolare riguardo ai settori circostanti le captazioni dell A.M.C.M.. Considerando gli obiettivi sopra individuati, sono state organizzate e realizzate le seguenti fasi operative: * revisione della bibliografia geologica, idrogeologica e idrochimica esistente; * acquisizione di dati geologici integrativi presso la Provincia di Modena; * acquisizione di dati relativi ai parametri idrogeologici misurati da vari Enti; * acquisizione di dati piezometrici relativi ai campi pozzi presso l A.M.C.M.; * acquisizione di dati piezometrici della rete di monitoraggio delle acque sotterranee C.N.R.-G.N.D.C.I.-Comune di Modena presso l ARPA-Sezione provinciale di Modena (ex P.M.P.); * esecuzione di misure piezometriche integrative; * esecuzione di prove di pompaggio sui campi pozzi dell A.M.C.M.; * acquisizione dei dati relativi ai prelievi idrici dai pozzi dell A.M.C.M.; * acquisizione dei dati relativi ai prelievi idrici dal sottosuolo presso vari Enti; * acquisizione di dati idrochimici sui campi pozzi presso l A.M.C.M.; * acquisizione di dati idrochimici della rete di monitoraggio delle acque sotterranee C.N.R.-G.N.D.C.I.-Comune di Modena presso l ARPA-Sezione Provinciale di Modena; * acquisizione dei dati relativi alla vulnerabilità degli acquiferi all inquinamento presso il C.N.R.-G.N.D.C.I. e presso il Comune di Modena; * acquisizione dei dati relativi ai centri di pericolo presso il C.N.R.-G.N.D.C.I. e presso il Comune di Modena. In base ai dati raccolti e alle misure effettuate sono state successivamente eseguite a scala regionale le seguenti elaborazioni: * ricostruzione del modello geologico del sottosuolo; * ricostruzione della distribuzione dei principali parametri idrogeologici; * individuazione del deflusso idrico sotterraneo; * identificazione delle modalità di alimentazione delle falde; * ricostruzione delle escursioni piezometriche stagionali e pluriennali; * individuazione delle caratteristiche idrochimiche delle falde captate; A scala locale un maggiore dettaglio di indagine si è reso 7

8 necessario nelle zone interessate dai campi pozzi al fine della perimetrazione delle aree di salvaguardia. L ingente quantità dei dati ai disposizione, la vastità del territorio esaminato e l importanza delle captazioni ha reso possibile la risoluzione ai problemi posti mediante l implementazione di un modello di flusso e di trasporto La ricostruzione del modello fisico dell acquifero La superficie complessiva della zona indagata è di circa 300 km 2 ed è compresa tra il F.Secchia e il F.Panaro (Fig. 11.1). Dopo aver raccolto e omogeneizzato i dati esistenti, sono stati utilizzati metodi geostatistici per cartografarne la distribuzione areale Elementi climatologici e idrologici Per determinare l entità e la distribuzione temporale degli afflussi meteorici responsabili dell alimentazione degli acquiferi nell area di studio, sono stati elaborati i dati termometrici e pluviometrici registrati a Modena nelle stazioni dell Ufficio Idrografico del Po e dell Osservatorio di Geofisica, ritenute indicative delle caratteristiche climatiche del sito e soprattutto di immediata reperibilità per gli ultimi anni di rilevazione. Si sono così ricavate la distribuzione delle temperature, delle precipitazioni e si sono calcolate l evapotraspirazione reale e le piogge eccedenti mediante l applicazione della metodologia proposta da Thornthwaite e Mather (1957). Sono stati acquisiti ed elaborati i dati dal 1931 e, considerando le finalità dello studio, è stata posta particolare attenzione all esame del periodo in quanto direttamente correlabili con altri dati idrologici e idrogeologici. A titolo di esempio in Fig sono riportati i valori di temperatura media mensile, precipitazioni mensili ed evapotraspirazione reale calcolata per l anno 1995 dai quali si evidenzia un afflusso di 712 mm e una evapotraspirazione superiore al 90% del valore degli afflussi. Il F. Secchia e il F.Panaro costituiscono il reticolo idrografico principale dell area esaminata, mentre quello secondario è rappresentato da alcuni corsi d acqua minori e da una fitta rete di canali secondari e fossi per lo più di derivazione antropica; da Ovest verso Est si rinvengono il F. Secchia, la Fossa di Spezzano, i torrenti Cerca, Grizzaga, Gherbella, Tiepido, Guerro e infine il F. Panaro. I dati sulle portate dei corsi d acqua sono limitati alle stazioni del Servizio Idrografico e si riferiscono a un periodo di tempo ridotto; dalla sintesi riportata in Fig si evidenziano valori massimi in primavera e autunno, mentre nei mesi estivi le portate tendono ad annullarsi. Per il F.Secchia si hanno afflussi medi di 1173 mm e deflussi di mm; per il F.Panaro a fronte di mm di afflussi si hanno deflussi di mm. Fig Inquadramento geografico dell'area di studio 8

9 Fig Temperatura-precipitazioni-evapotraspitazione reale alla stazione di Modena (1995) Fig Portate medie mensili del F.Secchia del F.Panaro ( ) 9

10 Per quanto attiene al regime afflussi-deflussi i F.Secchia e Panaro presentano lo stesso valore del coefficiente di deflusso (0.47) Cenni alle caratteristiche geologiche dell area Per le caratteristiche geologiche principali dell area modenese oggetto di studio si è fatto riferimento alla Carta geologica del Margine Appenninico e dell alta pianura tra i fiumi Secchia e Panaro (Provincia di Modena, 1987), in scala 1: pubblicata a cura dell Istituto di Geologia dell Università di Modena. Dall analisi eseguita emerge una struttura geologica caratterizzata dalla presenza di depositi delle conoidi quaternarie dei corsi d acqua principali (F.Secchia e Panaro) e secondari (T.Tiepido, Grizzaga, Guerro, Nizzola) nel settore compreso tra la zona pedecollinare e la pianura modenese. Complessivamente tali depositi hanno spessori variabili tra circa m nel settore pedemontano meridionale e di 300 m verso le aree settentrionali nei pressi di Modena. Essi poggiano su terreni plio-pleistocenici costituiti da argille marnose localmente siltose e sabbiose con livelli discontinui di arenarie, alla cui sommità compaiono discontinue alternanze di argille, sabbie e ghiaie, che negli affioramenti in corrispondenza delle colline pedeappenniniche risultano di origine marina. Il tetto di questi depositi presenta inclinazioni diverse, comprese in genere tra i 6-7 e i rispettivamente nella parte apicale e nella parte mediana delle conoidi, in ragione dei differenti fenomeni tettonici che hanno interessato tutto il margine appenninico-padano Idrogeologia dell area di studio Nell ambito di una schematizzazione della struttura idrogeologica della zona di studio, si è individuato un sistema attualmente sfruttato costituito da un monostrato che tende a compartimentarsi in più livelli acquiferi procedendo verso Nord. Secondo quanto emerge dagli studi più recenti (Regione Emilia-Romagna-ENI Agip, 1998), gli orizzonti acquiferi captati dai pozzi possono essere ricondotti al Gruppo acquifero A. Per una migliore comprensione della struttura idrogeologica della zona di studio, si è provveduto ad analizzare i dati di circa 200 stratigrafie e alla stesura di sezioni incrociate con scala orizzontale 1: e verticale 1:2.000 aventi direzione Sud-Nord e Ovest-Est, la cui traccia è riportata nella Fig Due esempi di tali sezioni idrogeologiche sono riportate rispettivamente nelle Figg. 11.4a e 11.4b. All intero del sistema monostrato, utilizzando una suddivisione in unità idrogeologiche, sono stati individuati tre siste- Fig Traccia delle sezioni idrogeologiche; le sezioni 2 e A sono visibili in fig. 11.4a e 11.4b 10

11 a b Fig a b - Sezioni idrogeologiche schematiche Nord Sud (in alto) e Ovest Est (in basso); per l ubicazione si demanda alla figura mi acquiferi principali, idraulicamente comunicanti tra di loro: * acquiferi ghiaioso-sabbiosi della conoide principale del F. Secchia; * acquiferi ghiaiosi-sabbiosi della conoide principale del F. Panaro; * acquiferi ghiaioso-sabbiosi delle conoidi minori e dei terrazzi più elevati. Essi sono posti generalmente a profondità comprese tra 70 e 100 m, ma talora possono essere rinvenuti anche a maggiori profondità nel settore del F. Secchia (oltre 300 m dal piano campagna). Analizzando le numerose stratigrafie disponibili e più affidabili è stato possibile valutare lo spessore totale dei livelli sfruttabili, elaborando una apposita carta mediante metodologie geostatistiche (Fig. 11.5); nel computo degli spessori si sono considerati i livelli più produttivi prevalentemente costituiti da litotipi ghiaiosi e/o sabbiosi. Escludendo situazioni locali, si nota un progressivo inspessimento degli acquiferi verso Nord. 11

12 Fig Carta dello spessore complessivo del sistema acquifero multistrato Inoltre appare interessante la corrispondenza tra l andamento delle isopache e le caratteristiche geologiche che permette di riconoscere le strutture di conoide dei F. Secchia e Panaro. La prima di queste, estendendosi dalle zone pedecollinari fino al settore occidentale del Comune di Modena (Marzaglia), rappresenta un importante zona produttiva con spessori sfruttabili che possono raggiungere nelle zone più settentrionali valori superiori a 100 m (centrale di Marzaglia). Di estensione più limitata risulta essere la conoide del F. Panaro; l acquifero raggiunge uno spessore sfruttabile massimo di circa m. Il contributo alla potenzialità del sistema acquifero a opera delle conoidi dei corsi d acqua minori è in genere limitato a zone ristrette (Montale e Castelnuovo Rangone), con spessori potenziali di acquifero che al massimo raggiungono valori di m. Queste unità sono sovrapposte a un ulteriore litozona prevalentemente argillosa (unità idrogeologica argilloso-sabbiosa) nella quale si rinvengono acquiferi sabbiosi e più raramente ghiaioso-sabbiosi, con falde aventi facies tipicamente ridotte (e in alcuni casi salmastre), per lo più non captate per gli usi potabili. Tale unità idrogeologica costituisce la base del sistema acquifero principale (Fig. 11.6) e, alla luce degli studi più recenti (Regione Emilia-Romagna-ENI Agip, 1998) può essere ricondotta all unità del Gruppo acquifero B. Una buona corrispondenza tra assetto strutturale e morfologia del tetto del substrato si osserva ad esempio in prossimità del margine collinare dove la presenza di un sistema di faglie determina un rapido approfondimento di tali superfici in direzione Nord (circa 100 m in 2 km), in accordo con i lineamenti tettonici appenninici che bordano il limite pedeappenninico. Nel settore orientale l approfondimento del substrato argilloso appare traslato verso Nord in ragione della presenza di due faglie appenniniche che determinano un rigetto più graduale dei terreni in oggetto. Dall analisi della cartografia risulta inoltre molto evidente l improvviso sollevamento della base del substrato in corrispondenza dell allineamento Fiorano-Formigine, da porre in relazione con la probabile presenza di un alto strutturale che sembra poi proseguire verso Nord-NordEst, fino al territorio di Modena. L interfaccia acqua dolce-acqua salata, in base ai dati AGIP, si troverebbe a poche decine di metri di profondità nelle aree pedecollinari per poi approfondirsi bruscamente fino a raggiungere diverse centinaia di metri nella media pianura. L alimentazione delle falde è costituita dalle precipitazioni nel settore pedecollinare e da fenomeni di dispersione lungo il subalveo dei corsi d acqua nelle rimanenti aree. Nel settore centrale e settentrionale dell area in esame le falde sono confinate o semi-confinate e caratterizzate da fenomeni di drenanza, in prossimità dei corsi d acqua e nel settore collinare sono libere e intercomunicanti tra loro. Nel settore apicale del F. Secchia l acquifero principale è 12

13 Fig Carta della base dell'acquifero caratterizzato dalla presenza di una prima falda libera e una seconda semiconfinata, contraddistinte da un forte dislivello in termini di quota piezometrica (anche m a Sassuolo) dovuto principalmente alla forte alimentazione operata dal F. Secchia. Il dislivello piezometrico tra le due falde sovrapposte tende a ridursi sensibilmente verso Nord (1-2 m all altezza di Formigine), fino a raggiungere valori trascurabili in prossimità del Comune di Modena. I livelli acquiferi comunemente sfruttati dai pozzi nella zona d indagine sono normalmente costituiti da un sistema acquifero monostrato che nella realtà risulta suddiviso in diversi orizzonti più o meno separati dalla presenza di livelli impermeabili. In prossimità della zona collinare si rinvengono piccole falde freatiche drenate dalle valli dei corsi d acqua minori; sebbene siano di spessore e di estensione limitata esse contribuiscono all alimentazione della falda dell alta pianura, contenuta nei depositi ghiaioso-sabbiosi di elevata permeabilità e produttività Flusso idrico sotterraneo L andamento del flusso idrico sotterraneo è stato ricostruito utilizzando i dati storici rilevati nelle reti di controllo piezometrico della Regione Emilia Romagna, del Comune di Modena, del C.N.R.-G.N.D.C.I e dell Università di Modena, mentre per l elaborazione della piezometria più recente si è proceduto all esecuzione di una campagna piezometrica integrativa, appositamente effettuata nel corso del Per un utile confronto, utilizzando i dati disponibili presso l Ufficio Idrografico, è stata ricostruita la piezometria relativa al 1951 (Fig. 11.7), periodo antecedente all intenso sviluppo della zona e quindi da ritenersi rappresentativo di una situazione pressoché indisturbata della superficie della falda. L analisi delle diverse piezometrie nel corso degli anni permette di evidenziare alcune condizioni mantenutesi costanti nel tempo, di seguito brevemente commentate: * L evidente curvatura delle isopieze lungo il F. Secchia indica il suo importante ruolo d alimentazione svolto nei riguardi delle acque sotterranee; * La situazione del F. Panaro si mostra meno definita in quanto lungo il suo corso si possono alternare tratti di ricarica, di drenaggio e di equilibrio nei confronti delle falde; * Un ruolo importante è rivestito dai corsi d acqua minori compresi tra Secchia e Panaro e principalmente dagli affluenti di quest ultimo corso d acqua; * Nella zona tra Formigine e Castelnuovo Rangone la morfologia delle superfici piezometriche risulta fortemente divergente, in relazione alla presenza di acquiferi contraddistinti da basse trasmissività; * La differente spaziatura delle isolinee, che si osserva procedendo da Sud verso Nord, è sintomo di importanti cambiamenti sia nelle condizioni idrauliche della falda, che nella potenzialità degli acquiferi; in effetti nel settore meridionale i valori del gradiente idraulico sono compre- 13

14 Fig Piezometria dell anno 1951 si tra 0.5 3%, mentre in quello settentrionale si ha una progressiva diminuzione a valori di 0.01%. Le variazioni più significative, emerse da un analisi storica dell andamento della piezometria e più in particolare dal raffronto tra la situazione del 1951 e quelle del periodo analizzato ( ), sono rappresentate dai notevoli abbassamenti dei livelli che possono raggiungere valori di oltre 10 m. Lo spostamento verso Nord della linea dei fontanili e l estinzione dei fenomeni di artesianesimo tipici dell area di Cognento (che si verificavano negli anni 20-30) sono una testimonianza del fenomeno precedentemente accennato (Consorzio Interprovinciale per la Bonifica di Burana, 1931; Ministro dei Lavori Pubblici, 1935). L abbassamento del livello piezometrico, provocato dall incremento dei prelievi ha contribuito a produrre nei pressi della città di Modena un cono di depressione di notevole estensione areale. Tale abbassamento è stato favorito da un generale approfondimento degli alvei principali (F. Secchia e Panaro) attestatosi intorno a 7 8 m. Per quanto riguarda l anno 1995 (Figg e 11.9) e in particolare l autunno, dall analisi della piezometria emerge un generale rapporto di interdipendenza tra acque superficiali e acque sotterranee, evidenziato dalla generale curvatura delle linee piezometriche in corrispondenza dei corsi d acqua. Lungo il F. Secchia si verificano importanti fenomeni di alimentazione delle falde che interessano l intero tratto del corso d acqua dall abitato di Sassuolo sino a Modena. Medesimo discorso può essere fatto per il F.Panaro dove si registra una alimentazione nel settore pedecollinare di Vignola e Spilamberto; nel tratto posto più a valle l abbassamento delle isoipse sembra indicare la presenza di fenomeni di drenaggio da parte del corso d acqua. Parziali fenomeni di ricarica della falda si verificano anche in corrispondenza dei corsi d acqua minori (T. Tiepido e Grizzaga) laddove si ha un inflessione delle isopieze verso Nord. L andamento della superficie piezometrica nella parte collinare meridionale presenta un gradiente idraulico molto elevato a causa soprattutto della prevalenza di acquiferi di ridotta trasmissività e dell inclinazione del substrato marino, che costituisce il sostegno della falda Altre importanti strutture piezometriche si notano a Ovest di Spilamberto dove si constata la presenza di un asse di drenaggio causato da un elevato prelievo e dalla presenza di una struttura di paleoalveo. Di estensione e importanza superiore risulta essere la depressione piezometrica nel territorio di Modena, concentrata attorno ai campi acquiferi di Cognento, Modena Sud e Marzaglia. Tale depressione, che si spinge fino al territorio di Formigine, è la conseguenza diretta del notevole prelievo dei campi acquiferi sopra menzionati, quantificabile complessivamente in un valore medio di circa l/s; ulteriori 14

15 Fig Piezometria dell autunno 1995 Fig Piezometria della primavera

16 depressioni dovute ai prelievi da pozzo caratterizzano la zona di Sassuolo (campi acquiferi S.A.T. e Acquedotto di Formigine-Fiorano in località Magreta). Di minor estensione, a causa del limitato prelievo ( l/s) e della buona rialimentazione a opera del Fiume Panaro, risulta essere la depressione piezometrica in corrispondenza del campo acquifero A.M.C.M. di S. Cesario. La piezometria relativa alla primavera 1995 (Fig. 11.9) presenta un andamento molto simile a quello descritto per l autunno dello stesso anno. Il rapporto tra l idrografia sotterranea e superficiale manifesta la stessa interdipendenza, con una marcata ricarica da parte dei corsi d acqua principali F. Secchia e Panaro e una minore influenza di quelli secondari (T. Grizzaga, Tiepido, Nizzola e Guerro). Si nota inoltre un generale innalzamento dei livelli piezometrici, in accordo con la ciclica fluttuazione stagionale individuata nell area di studio, che determina salvo variazioni locali periodi di massimo e minimo innalzamento rispettivamente nella stagione primaverile e in quella autunnale. Merita particolare attenzione la minore estensione areale della depressione piezometrica causata dai prelievi dei campi acquiferi modenesi (Cognento, Marzaglia e Modena Sud); in questo caso il limite meridionale di tale depressione non interessa più il territorio di Formigine, in quanto la stessa è confinata a Nord della località di Casinalbo. Praticamente invariata rispetto all autunno 95 appare al contrario la superficie piezometrica in corrispondenza della centrale di S. Cesario. Per quanto riguarda il gradiente idraulico si registrano variazioni sensibili rispetto all autunno successivo, soprattutto nella zona a Nord di Modena (0.13% e 0.05%, rispettivamente nell Autunno e Primavera 1995) Escursioni del livello piezometrico L analisi delle variazioni temporali del livello piezometrico all interno dell area di studio rappresenta un parametro fondamentale per l elaborazione di un modello sul comportamento degli acquiferi. Per tale scopo si è provveduto all elaborazione dei seguenti dati: * oscillazioni del livello piezometrico nel Comune di Modena nel periodo sulla base dei dati misurati dall Ufficio Idrografico del Po; * oscillazioni del livello piezometrico in base ai dati forniti dalla rete regionale, con misure a cadenza semestrale (primavera-autunno), effettuate durante il periodo ; * oscillazione del livello piezometrico nei pozzi delle centrali A.M.C.M. (Cognento, Modena Sud, Marzaglia, S.Cesario e frazionale Baggiovara), elaborati grazie ai dati raccolti a frequenza mensile del periodo ; * relazioni tra altezza di pioggia efficace (mm) e oscillazioni del livello piezometrico relativamente ai pozzi delle centrali A.M.C.M. Cognento (pozzo A1), Modena Sud (pozzo B1), Marzaglia (pozzo C2) e S. Cesario (pozzo D1) (Figg ). L esame dei diagrammi mostra come nei pozzi di Cognento, Modena Sud e Marzaglia si sia manifestato un marcato abbassamento del livello della falda alla fine degli anni ottanta (fino a circa 5 m), che aveva suscitato notevoli preoccupazioni in seguito al periodo di siccità. Successivamente la ripresa degli apporti meteorici ha condotto il livello a quote superiori a quelle registrate nei periodi precedenti. I pozzi del campo di San Cesario mostrano una tendenza più acomune NUMERO POZZO ENTE TRASMISSIVITA' CONDUCIBILITA' IDRAULICA CASTELFRANCO EMILIA 42CE-P1 COMUNE DI CASTELFRANCO EMILIA 5.8E-02 CASTELFRANCO EMILIA 44CE-P2 COMUNE DI CASTELFRANCO EMILIA 5.3E-02 CASTELFRANCO EMILIA CONSORZIO FINALE EMILIA 1.5E E-03 CASTELNUOVO RANGONE 125GC COMUNE DI CAVIDOLE 2.0E E-04 CASTELVETRO 4BIS INALCA 1.6E E-05 CASTELVETRO CBIS INALCA 1.3E E-05 CASTELVETRO (131) 3.4E-04 MODENA A1 A.M.C.M. - COGNENTO 3.2E E-03 MODENA A3 A.M.C.M. - COGNENTO 2.3E E-04 MODENA A7 A.M.C.M. - COGNENTO 6.6E E-03 MODENA A8 (nuovo) A.M.C.M. - COGNENTO 6.2E E-03 MODENA A8 (vecchio) A.M.C.M. - COGNENTO 8.5E E-04 MODENA A11 A.M.C.M. - COGNENTO 4.2E E-03 MODENA A12 A.M.C.M. - COGNENTO 6.0E E-03 MODENA B1 A.M.C.M. - MODENA SUD 3.3E E-03 MODENA B2 A.M.C.M. - MODENA SUD 1.5E E-03 MODENA B3 A.M.C.M. - MODENA SUD 1.3E E-03 MODENA C2 A.M.C.M. - MARZAGLIA 3.6E E-03 MODENA C3 A.M.C.M. - MARZAGLIA 1.3E E-03 MODENA BAGGIOVARA A.M.C.M. - BAGGIOVARA 2.5E E-03 MODENA CITTANOVA A.M.C.M. - CITTANOVA 1.4E-02 SAN CESARIO SUL PANARO D1 A.M.C.M. - SAN CESARIO 3.8E E-04 SAN CESARIO SUL PANARO D5 A.M.C.M. - SAN CESARIO 2.7E E-04 SAN CESARIO SUL PANARO D6 A.M.C.M. - SAN CESARIO 1.9E E-04 SAN CESARIO SUL PANARO FORNACE PATTAROZZI FORNACE PATTAROZZI 7.9E E-04 SASSUOLO S.A.T.A8 S.A.T. - SASSUOLO 2.5E E-04 SPILAMBERTO SIPE - NOBEL 4.0E-03 VIGNOLA MO32 - P1 SAVIOLI 5.3E-03 VIGNOLA MO32 - P2 A.P.C.A. FRIGORIFERO 4.9E-03 Tab Quadro riassuntivo dei risultati delle prove di pompaggio. 16

17 Fig Pioggia efficace-oscillazione falda nel pozzo A1 della Centrale Cognento ( ) Fig Pioggia efficace-oscillazione falda nel pozzo B1 della Centrale Modena Sud ( ) variabile, anche per l attivazione del prelievo intervenuta nel frattempo Parametri idrogeologici Al fine di caratterizzare il comportamento idraulico dei diversi corpi geologici individuati nel sottosuolo e per poter ricostruire in modo affidabile l andamento areale dei parametri idrogeologici nell area studiata sono stati censiti ed elaborati i dati esistenti ed eseguite nuove prove in sito indirizzate a definire i parametri trasmissività T (m 2 /s) e conducibilità idraulica k (m/s) sia per l area delle centrali dell A.M.C.M. che per tutta l alta pianura Modenese. In particolare sono state eseguite revisioni ed elaborazioni dei dati esistenti, che sono riconducibili essenzialmente a due fonti distinte: 17

18 Fig Pioggia efficace-oscillazione falda nel pozzo C2 della Centrale Marzaglia ( ) Fig Pioggia efficace-oscillazione falda nel pozzo D1 della Centrale San Cesario ( ) * valori di trasmissività noti in letteratura e determinati mediante prove di pompaggio (riassunti in Tab. 11.1); * valori di trasmissività determinati mediante opportune elaborazioni (in questa sede è stato adottato il metodo di Cassan, 1980) a partire dai valori noti di portata specifica Qs (l/s m); mentre sono state effettuate presso i campi pozzi dell A.M.C.M. nuove prove di pompaggio (indicate in Tab. 11.1) volte a determinare i parametri idrogeologici degli acquiferi captati, nonché il grado di efficienza idraulica delle opere di captazione esistenti. Per ragioni connesse alle modalità di utilizzo ordinario dei pozzi da parte dell A.M.C.M., le prove eseguite sono state del tipo a portata variabile a gradini e mediante questo tipo di 18

19 Fig Carta della distribuzione areale dei valori di trasmissività indagine è stato possibile determinare l efficienza idraulica, la curva caratteristica del pozzo, la trasmissività e la conducibilità idraulica degli acquiferi captati. Dall esame della carta delle trasmissività (Fig ) si evidenzia che gli elevati valori di trasmissività sono ubicati in corrispondenza dei campi acquiferi dell A.M.C.M. e in particolare di quelli delle centrali di Cognento, Marzaglia e San Cesario, a conferma dell idoneità delle scelte gestionali finora effettuare. Particolarmente produttiva risulta la zona di Marzaglia dove, anche grazie all effetto alimentante del F. Secchia, si possono mantenere portate di sfruttamento elevatissime grazie a valori della trasmissività prossimi a m 2 /s. Buone caratteristiche si riscontrano anche nella zona in cui è ubicata l attuale centrale di Cognento in cui il valore medio di trasmissività è attorno ai m 2 /s, mentre la centrale di Modena Sud è contraddistinta da valori inferiori a m 2 /s. Anche la centrale di San Cesario, pur presentando valori di trasmissività discreti (3, m 2 /s), garantisce una buona disponibilità di risorse idriche grazie al contributo alimentante del F. Panaro. L area in cui è previsto il posizionamento del nuovo campo pozzi posto a Sud di Cognento presenta buone caratteristiche di trasmissività, con valori medi prossimi a m 2 /s, essendo inserita lungo l asse di alta potenzialità che raggiunge verso Sud la località di Casinalbo. Dai dati a disposizione non emergono comunque aree in cui indirizzare eventuali nuovi consistenti sfruttamenti della falda a scopo idropotabile al di fuori dei campi pozzi attualmente utilizzati dai diversi Enti comunali e Consorzi acquedottistici operanti sul territorio. Nel complesso l area dell alta pianura modenese presenta un incremento regolare della trasmissività muovendosi dal margine collinare (dove i valori sono nell ordine di m 2 /s) verso l abitato di Modena (dove si raggiungono valori dell ordine di m 2 /s), a nord del quale la trasmissività decresce piuttosto bruscamente. Nell ambito delle conoidi, sulla base di quanto esposto al punto precedente, i valori di trasmissività massimi si riscontrano nella parte mediana mentre valori modesti sono presenti nelle parti apicali e terminali delle medesime. Tale andamento è congruente sia con la struttura idrogeologica risultante dallo studio delle sezioni geologiche tracciate lungo le conoidi che con l andamento della carta piezometrica dalla cui osservazione si evidenziano tre gradienti piezometrici distinti in corrispondenza dei principali cambiamenti dei valori della trasmissività: gradiente elevato nelle parti apicali (2,7%), basso nelle parti centrali (0,1%) e in quelle terminali delle conoidi (0,3%). Volendo infine operare un ulteriore distinzione tra unità idrogeologiche si osserva che i valori più alti di trasmissività si riscontrano nell ambito delle conoidi principali del Secchia e del Panaro, mentre le zone di minore potenzialità idrica appaiono quella costituite dalle conoidi minori e in particolare nei territori di Spezzano, Maranello, Solignano e 19

20 Castelnuovo Rangone, dove la trasmissività risulta costantemente inferiore ai 10-3 m 5 /s Uso delle acque sotterranee La valutazione dei quantitativi idrici estratti dal sottosuolo nell ambito dell area indagata, presenta alcune difficoltà di determinazione in quanto per numerose categorie di prelievo non risultano noti i reali emungimenti, ma solo valori stimati. Le informazioni relative al prelievo idrico sono state acquisite, sotto forma di volumi di acqua emunti su base annua per ogni Comune, facendo riferimento essenzialmente alle schede delle aziende acquedottistiche e ai dati bibliografici disponibili. Per il prelievo civile sono stati reperiti i prelievi mensili effettuati da ciascun pozzo delle aziende acquedottistiche operanti nell area per gli anni Per i prelievi privati si è fatto riferimento ai valori riportati nel Catasto Scarichi dell ottobre 1995 forniti dall Assessorato Difesa del Suolo e dell Ambiente dell Amministrazione Provinciale di Modena, espressi in m 3 /anno per ogni singolo insediamento produttivo (industriale, zootecnico etc.). Per una più facile lettura dei dati a disposizione, si è provveduto a una preliminare distinzione tra prelievi pubblici e privati, indicando nel primo caso il Comune, l Ente d appartenenza e rispettivi prelievi annui (Tab. 11.2) e nel secondo caso l emungimento effettuato in ogni singolo Comune (Tab. 11.3); nel computo dei prelievi privati sono state considerate sia le aliquote legate alle attività produttive industriali che quelle relative all ambito agricolo-zootecnico. La quantità d acqua emunta nell area di studio a scopi acquedottistici rappresenta la parte preponderante del totale dei prelievi effettuati. Tali dati, a differenza di quelli relativi ai prelievi industriali, sono caratterizzati da una maggiore affidabilità in quanto viene eseguito un controllo diretto e sistematico sul volume emunto a opera di ogni singolo Ente acquedottistico presente nell area di cui viene fornito di seguito un elenco: - Azienda Municipalizzata Comune di Modena (A.M.C.M.), con campi acquiferi in località Marzaglia (n.3 pozzi), Cognento (n.11 pozzi), Modena Sud (n.5 pozzi), San Cesario (n.3 pozzi), più tre opere di captazione frazionali ubicate nelle località Marzaglia, Cittanova e Baggiovara; - A.I.M.A.G., con campo acquifero in località Cognento (n.10 pozzi); - Acquedotto di Formigine-Fiorano, con un campo acquifero in località Tabina di Formigine (n.4 pozzi), più altre 5 opere di captazione sparse nel Comune di Formigine (località Magreta, Casinalbo, la Ghiarola e centro abitato) e 2 nel Comune di Fiorano; da questo acquedotto deriva acqua per scopo potabile anche il Comune di Maranello; - Servizi Ambiente e Territorio del Comune di Sassuolo (S.A.T.) con campi acquiferi in località S. Cecilia (n.6 pozzi), il Dosile (n.6 pozzi, di cui uno inattivo nel 1990, n. 7 pozzi, di cui uno inattivo nel 1995), Quattro Ponti (n.2 pozzi disattivati nel 1991), S.Michele dei Mucchietti (n.1 pozzo), Berlete (n.1 pozzo realizzato di recente); - Acquedotto di Maranello, attualmente costituito da un campo acquifero attivo ubicato nel Comune di Modena in località S.Martino di Mugnano (n.3 pozzi) e da uno inattivo dal 1980 posto a Nord-Ovest dell abitato di Castelnuovo Rangone; COMUNE ENTE PRELIEVI PUBBLICI (mc/anno) CASTELFRANCO EMILIA COMUNE CASTELFRANCO EMILIA COMUNE DI FINALE EMILIA CASTELNUOVO RANGONE COMUNE CASTELVETRO COMUNE FIORANO AQ. FIORANO - FORMIGINE FORMIGINE AQ. FIORANO - FORMIGINE MODENA A.I.M.A.G MODENA A.M.C.M MODENA COMUNE DI MARANELLO NONANTOLA COMUNE SAN CESARIO SUL PANARO A.M.C.M SAN CESARIO SUL PANARO COMUNE SASSUOLO S.A.T SAVIGNANO SUL PANARO COMUNE SPILAMBERTO COMUNE VIGNOLA COMUNE Tab Dati relativi ai prelievi pubblici dei singoli enti acquedottistici presenti sull area di studio. COMUNE PRELIEVI PRIVATI (mc/anno) CASTELNUOVO RANGONE CASTELVETRO FIORANO FORMIGINE MARANELLO MODENA SAN CESARIO SUL PANARO SASSUOLO SPILAMBERTO TOTALE Tab Dati relativi ai prelievi privati operati da ogni singolo comune presente nell area di studio. 20

21 - Acquedotto di Castelnuovo Rangone, attualmente con un campo acquifero ubicato in località Cavidole (n.4 pozzi); - Acquedotto di Castelvetro, con due campi acquiferi, uno ubicato in località S.Eusebio (n.2 pozzi) e uno a Nord- Ovest del centro abitato (n.3 pozzi); - Acquedotto di Spilamberto, che preleva acqua da un campo acquifero a Nord-Est del centro abitato in località S.Vito (n.2 pozzi) e da altri 5 pozzi distribuiti rispettivamente a Nord (n.3 pozzi), al centro (n.1 pozzo) e a Sud (n.1 pozzo) del territorio comunale; - Acquedotto di Vignola che emunge acqua da 8 pozzi posti a pochi metri dalla riva sinistra del F. Panaro, distribuiti in due campi di 4 pozzi ciascuno, posti rispettivamente a Nord e a Sud dell abitato; - Acquedotto di Castelfranco Emilia costituito da 7 pozzi raggruppati in tre differenti campi acquiferi posti a Sud del centro abitato; - Consorzio Acquedottistico di Finale Emilia composto da 6 pozzi posti nel Comune di Castelfranco Emilia in località Fondo Canale; - Acquedotto di Savignano sul Panaro che preleva acqua da due campi acquiferi posti nelle località Bacchirolo (n.4 pozzi) e Manelle (n.2 pozzi); - Acquedotto di Nonantola costituito da un campo acquifero principale formato da 3 pozzi posti in località Nosadella, a Sud-Ovest del centro abitato. In base ai dati raccolti si può procedere alle seguenti valutazioni. I prelievi pubblici effettuati a opera dell A.M.C.M. attraverso i campi acquiferi di Cognento, Modena Sud, Marzaglia e San Cesario costituisce, corrispondono a oltre 23.9 milioni di m 3 /anno, che risultano quasi il 46% del sollevato pubblico totale dell intera area. Se si considera invece l aliquota sollevata all interno del Comune di Modena, alla quale si sommano ai prelievi operati dall A.M.C.M. (con l esclusione del campo acquifero di S.Cesario) quelli dell A.I.M.A.G., si ottiene un totale di oltre 26 milioni di m 3 /anno che corrispondono a circa il 51% del totale dei prelievi pubblici nell area di studio. Nel computo dei prelievi privati sono stati compresi anche i volumi idrici prelevati dall attività industriale e zootecnica. Tale aliquota, attestandosi su valori medi di oltre 10 milioni di m 3 /anno, rappresenta in termini percentuali il 17% sul totale dell emungimento nell area. Dalla Tab emerge una certa disomogeneità nella distribuzione dei consumi idrici sul territorio in accordo con la differente distribuzione delle attività produttive: prelievi molto elevati, oltre a essere concentrati nel territorio del Comune di Modena, si rinvengono infatti in corrispondenza dei comuni pedecollinari di Sassuolo, Spilamberto e Fiorano. Tale situazione, che per il caso di Modena è dovuta alla notevole concentrazione di attività quali officine metalmeccaniche e industrie alimentari, nel caso dei Comuni pedecollinari trova spiegazione nelle consistenti attività legate all industria delle ceramiche (Sassuolo e Fiorano). Nell area rimanente, Comuni di Castelnuovo Rangone, Spilamberto, Formigine e Castelvetro, predominano aziende alimentari (macellazione e conserviere), con prelievi talora elevati ma concentrati in aree di minore estensione. Per una corretta stima dei prelievi privati, bisogna comunque considerare che i dati a disposizione sono probabilmente sottostimati; si evidenzia tuttavia che, a partire dall anno 1984, alcune aziende hanno iniziato un processo di ammodernamento e di ottimizzazione delle infrastrutture, attraverso l utilizzo di processi di riciclo dell acqua nell attività produttiva, che ha sensibilmente ridotto i consumi idrici. Tale fenomeno, sviluppatosi principalmente nel territorio del Comune di Modena e nelle zone pedecollinari di Sassuolo, Fiorano e Maranello, ha comportato nel caso di aziende con sollevato superiore a m 3 /anno una riduzione percentuale del consumo idrico pari a circa il 50%. Se si confronta il consumo medio privato attuale (17% del totale) con quello effettuato nel corso del 1989 (20.9% del totale), desunto grazie a studi precedenti (A.M.C.M., 1989), si constata che negli ultimi 5-6 anni i processi d ammodernamento delle attività produttive hanno comportato una riduzione sul sollevato totale pari a circa il 4%. Sempre sulla base degli studi precedenti si rileva che il prelievo irriguo risulta sviluppato in modo abbastanza omogeneo su tutta l area considerata, presentando tuttavia maggiori concentrazioni in corrispondenza delle conoidi del F.Panaro e dei corsi d acqua minori Tiepido, Nizzola e Guerro. Nel territorio meridionale posto al di fuori del Comprensorio di Modena gli emungimenti più elevati si concentrano a Formigine e Castelvetro. Di questa categoria di prelievo risulta poco conosciuta la reale entità, essendo funzione di diverse variabili tra cui l entità delle precipitazioni estive e le modalità degli eventi piovosi. Conseguentemente la quantificazione degli emungimenti da falda a scopo irriguo può essere eseguita unicamente attraverso metodologie di tipo indiretto, come ad esempio in relazione ai consumi di energia elettrica desunti dai contratti estivi di sollevamento. In base agli ultimi dati a disposizione si può stimare che l entità del sollevato a uso irriguo nel periodo estivo risulta in media pari a 18.6 milioni di m 3 costituendo circa il 23% del prelievo globale dell anno idrologico e circa il 37% del sollevato totale del semestre primaverile-estivo Qualità delle acque sotterranee Nell area esaminata sono disponibili numerosi dati idrochimici in ragione della presenza di più reti di monitoraggio delle acque sotterranee gestite da diversi Enti a partire dal Per le finalità dello studio sono stati utilizzati i dati rilevati semestralmente nell ambito della rete di monitoraggio che attualmente consiste in oltre 110 punti di controllo ed è gestita dal Servizio Igiene Pubblica dell A.S.L. 16 e dal Comune di Modena-Settore Risorse e Tutela Ambientale. I numerosi parametri chimici ricercati, utili sia per la determinazione delle caratteristiche naturali delle acque che per l identificazione di eventuali fenomeni di inquinamento indotti dalle attività antropiche presenti nell area, consentono di seguirne le relative evoluzioni spazio-temporali. Data l importanza che hanno per le modalità di ricarica della falda, si riporta nelle Tabb un quadro riassuntivo delle caratteristiche medie delle acque superficiali dei maggiori corsi d acqua. Sulla base delle caratteristiche idrochimiche già note riguar- 21

22 PARAMETRI F. PANARO stazione 3 - Ponte Chiozzo stazione 4 - Marano stazione 5 - Spilamberto portata (m3/s) ph Durezza ( F) conducibilità elettrica (ms/cm) ammoniaca (mg/l) < 0,05 < 0,05 < 0,05 nitrati (mg/l) solfati (mg/l) cloruri (mg/l) sodio (mg/l) potassio (mg/l) calcio (mg/l) magnesio (mg/l) alcalinità (mg/l) boro (mg/l) < 200 < 200 < 200 Tab Valori medi delle concentrazioni di alcuni parametri misurati sul F. Panaro (95 percentile degli anni ) (da Provincia di Modena - Arpa 1997) PARAMETRI F. SECCHIA stazione 3 - Ca di Paccia - Toano stazione 4 - Castellarano stazione 5 - Campogalliano portata (m3/s) ph Durezza ( F) conducibilità elettrica (ms/cm) ammoniaca (mg/l) nitrati (mg/l) solfati (mg/l) cloruri (mg/l) sodio (mg/l) potassio (mg/l) calcio (mg/l) magnesio (mg/l) alcalinità (mg/l) boro (mg/l) Tab Valori medi delle concentrazioni di alcuni parametri misurati sul F. Secchia (95 percentile degli anni ) (da Provincia di Modena - Arpa 1997) PARAMETRI T. FOSSA T. Guerro T. Nizzola T.Tiepido Torre Oche Foce P.te Guerro S. Donnino Castelnuovo Fossalta T. Gherbella T. Grizzaga portata (m3/s) ph Durezza ( F) conducibilità elettrica (ms/cm) ammoniaca (mg/l) nitrati (mg/l) solfati (mg/l) cloruri (mg/l) sodio (mg/l) potassio (mg/l) 9.3 calcio (mg/l) magnesio (mg/l) alcalinità (mg/l) 294 boro (mg/l) 955 Tab Valori medi delle concentrazioni di alcuni parametri misurati sui corsi d acqua minori (media dell anno 1997) (da provincia di Modena - Arpa, 1997) danti l area in esame sono stati analizzati solo alcuni parametri ritenuti significativi per valutare eventuali variazioni intervenute negli ultimi tre anni, a partire cioè dalla data a cui si riferiscono le elaborazioni contenute nella pubblicazione più recente concernente il chimismo dell alta e media pianura modenese (Boraldi V., et al., 1994, Provincia di Modena-ARPA, 1997). Una particolare attenzione è stata prestata alla distribuzione areale e all evoluzione temporale dei nitrati, che rappresentano i composti che comportano i maggiori problemi per la qualità delle acque destinate al consumo umano. Questi composti sono infatti presenti in vaste aree della medio-alta pianura modenese e nei pozzi del campo acquifero di Modena Sud dell A.M.C.M., che per tale motivo hanno dovuto essere temporaneamente abbandonati. La presenza dello ione nitrato è da ascriversi principalmente 22

23 Fig Diagramma rappresentante i prelievi complessivi dell'a.m.c.m. ( ) alla tipologia degli insediamenti produttivi presenti sul territorio (macelli, lavorazione carni, industrie chimiche, colture specializzate, allevamenti suinicoli) che convogliano nel terreno un eccesso di apporti azotati che può essere sia di tipo diffuso, legato principalmente all elevato rapporto tra il numero dei capi di bestiame allevati e la superficie disponibile per lo smaltimento dei liquami, che di tipo localizzato, in seguito a smaltimenti concentrati non controllati. Il fattore principale che veicola l inquinante verso la falda è costituito dal dilavamento operato sia dalle acque meteoriche che dalle acque di falda le quali durante i periodi di risalita dei livelli prendono in carico i nitrati accumulatisi nel mezzo non saturo, che esercita così una funzione di regolatore della dispersione ; si è riscontrato infatti che i valori di concentrazione fluttuano in funzione diretta con i livelli freatici rilevati (Boraldi V., Marino L., Paltrinieri N., Tacconi E. e Zavatti A., 1994). La contaminazione da nitrati è legata inoltre alla vulnerabilità degli acquiferi, a sua volta connessa allo spessore e alla continuità dei livelli poco permeabili posti nello strato non saturo. Va comunque precisato che i pozzi considerati dalla rete di monitoraggio non sono attualmente selezionati in base alla profondità degli acquiferi captati e pertanto nelle elaborazioni condotte non viene presa in esame una possibile differenziazione verticale nella distribuzione dei nitrati. L osservazione delle carte riferite alle campagna di campionamento del 1995 (Figg ) individuano alcuni aspetti ormai consolidati relativi alla distribuzione areale della contaminazioni da nitrati: - bassi valori di concentrazione (inferiori a 10 mg/l) lungo le aste dei fiumi Secchia e Panaro, le cui acque operano una forte diluizione; - presenza di una vasta fascia nella parte apicale delle conoidi minori in cui i valori della concentrazione superano costantemente la C.M.A., comprendente in particolare gli abitati di Maranello, Solignano, Castelnuovo Rangone, Spilamberto, dove si hanno numerosi insediamenti e una vulnerabilità dell acquifero medio-alta; - evidenza di una fascia allungata da Maranello sino alla zona della centrale di Modena Sud, con valori di picco superiori a 140 mg/l a Est dell abitato di Casinalbo, la cui probabile formazione è connessa alla presenza di apporti di ricarica provenienti prevalentemente dalla superficie e da insediamenti antropici localizzati particolarmente a rischio per quanto concerne la contaminazione da nitrati; - permanenza del picco a Nord di Spilamberto, riconducibile probabilmente a un episodio di inquinamento industriale risalente alla fine degli anni 70 che si protende tuttora oltre il Panaro sino a Nord-Ovest di San Cesario con valori della concentrazione costantemente superiori a 100 mg/l (si sottolinea che le operazioni di disinquinamento e messa in sicurezza degli impianti risalenti all inizio degli anni 80 hanno sortito effetti benefici particolarmente evidenti nell area immediatamente a valle della sorgente d inquinamento dove i valori sono inferiori alla C.M.A.); - presenza di un altra zona contaminata piuttosto estesa tra Piumazzo e Castelfranco Emilia legata probabilmente a un forte dilavamento del suolo agrario interessato da una intensa attività agricola e zootecnica; - l unica area che non sembra interessata dalla contaminazione da nitrati (valori di concentrazione inferiori ai 10 mg/l), è posta a Est di Modena e può essere correlata con la presenza di acquiferi caratterizzati da facies ridotte, come testimoniato dalla contemporanea presenza di ferro e di ammoniaca. Tranne alcune difformità locali presenti soprattutto nella parte apicale delle conoidi, la distribuzione dello ione nitrato non ha subito particolari modificazioni nella distribuzione areale degli ultimi anni. 23

24 Fig Carta della distribuzione dei nitrati (primavera 1995) Fig Carta della distribuzione dei nitrati (autunno 1995) 24

25 Riguardo alle centrali A.M.C.M. vanno sottolineati i seguenti aspetti: * le opere di captazione pubbliche maggiormente interessate da nitrati risultano quelle appartenenti al campo pozzi di Modena Sud interessato dalla parte terminale della fascia inquinata proveniente dal settore di Formigine e richiamata dall effetto dei pompaggi; * la depressione provocata da questi pozzi costituisce una sorta di effetto barriera nei confronti della centrale di Cognento (pozzi A), nella quale i valori della concentrazione rimangono ampiamente al di sotto di quella massima ammissibile per le acque destinate al consumo umano; poiché le future scelte gestionali prevedono l abbandono dei pozzi del campo B a favore di un espansione verso Sud del campo pozzi di Cognento, è stato successivamente valutato anche l effetto di questo spostamento dei prelievi sulla propagazione dei nitrati mediante l implementazione di un modello di trasporto. È interessante osservare come in seguito alla progressiva riduzione del prelievo di Modena Sud da 4 a 1.5 milioni di m 3 /anno a partire dal 1990 si sia manifestato un sensibile incremento delle concentrazioni dei nitrati nei pozzi del campo di Cognento senza peraltro modificare sostanzialmente la direzione principale di propagazione; *i pozzi C di Marzaglia, aventi concentrazioni costantemente inferiori a 10 mg/l essendo direttamente alimentati dalle acque del F.Secchia e avendo i filtri sufficientemente profondi, non dovrebbero essere esposti al rischio di contaminazione; * la situazione della centrale di San Cesario è profondamente differenziata tra la situazione dei pozzi D1 e D6, che presentano valori della concentrazione dei nitrati ampiamente inferiori al limite di potabilità, e quella del pozzo D5 pesantemente compromessa dalla propagazione del pennacchio originato presso Spilamberto, che persiste da almeno un ventennio con valori di concentrazioni superiori al doppio della CM.A.. L evoluzione temporale dei nitrati nelle acque sotterranee captate dalle centrali A.M.C.M. è stata ricostruita in base all analisi dei diagrammi riportati nelle Figg che illustrano sinteticamente la situazione relativa al periodo Implementazione del modello di flusso degli acquiferi modenesi Dopo aver raccolto e informatizzato i dati a disposizione relativi all area oggetto di studio, è stato affrontato dapprima il problema della formulazione del bilancio discretizzato e successivamente la sua applicazione per le fasi di taratura e di simulazione del comportamento idraulico del sistema acquifero. Per la determinazione del campo di moto delle falde si è ricorsi al codice numerico alle differenze finite MODFLOW del Servizio Geologico degli U.S.A. (McDonald M.G., Harbaugh A.W., 1981) nelle versioni più aggiornate Impostazione del modello di flusso L analisi e l elaborazione dei dati geologici e idrogeologici disponibili ha permesso di identificare nell area di studio la presenza di limiti naturali al contorno dell area di studio, di differenti e complessi orizzonti interessati dalle opere di captazione delle acque sotterranee e di assi di drenaggio principali e di spartiacque piezometrici che influenzano la direzione del flusso idrico sotterraneo; questi fattori hanno condizionato la scelta dell area da modellare e le condizioni al contorno. Data la finalità dello studio e il dettaglio delle informazioni a disposizione sull intero areale investigato si è reso necessario semplificare il sistema idrogeologico, identificando un acquifero multistrato sede di una falda libera che tende a divenire semiconfinata e confinata procedendo da Sud verso Nord. Fig Relazione tra la concentrazione dei nitrati e l evoluzione piezometrica nel pozzo A1 (Cognento) nel periodo

26 Fig Relazione tra la concentrazione dei nitrati e l evoluzione piezometrica nel pozzo B5 (Modena Sud) nel periodo Fig Relazione tra la concentrazione dei nitrati e l evoluzione piezometrica nel pozzo C1 (Modena Sud) nel periodo In riferimento al bilancio idrico dell area sono state individuate tra le voci di ricarica l afflusso da monte, le piogge efficaci e le perdite dai corsi d acqua, nonché gli apporti irrigui nel semestre relativo, mentre per le voci di uscita si è considerato il deflusso a valle, il prelievo idrico sotterraneo e il drenaggio dei corsi d acqua. Il modello concettuale così identificato è stato trasformato in una forma adatta per la modellazione, definendo la griglia, le 26 condizioni iniziali, la discretizzazione temporale, le condizioni al contorno, trasferendo poi entro la griglia i parametri discretizzati dell acquifero. Per quanto concerne quest ultimo aspetto è importante rilevare che questi dati si presentano in talune circostanze con distribuzione areale irregolare: concentrati in alcuni settori, scarsi in altri e con grado di attendibilità differente. Il problema del trasporto delle informazioni al centro delle

27 Fig Relazione tra la concentrazione di nitrati e l evoluzione piezometrica nel pozzo D5 nel periodo maglie della griglia è stato minimizzato sia dalle procedure geostatistiche adottate che dal buon numero di informazioni disponibili sul territorio Discretizzazione spaziale Sulla base delle considerazioni sopra esposte e dei dati disponibili, l area del dominio modellato risulta di forma irregolare in ragione del fatto che sui lati Ovest e Sud sono stati utilizzati quali limiti al contorno il F. Secchia e il margine collinare pedeappenninico. Il rettangolo che racchiude l area presa in esame presenta un lato maggiore in direzione Est-Ovest di 28 km di lunghezza e un lato minore in direzione Nord-Sud di 21 km; la superficie complessiva dell area modellizzata è di circa 588 km 2 ed è stata discretizzata secondo una griglia composta da 56 colonne (direzione Sud-Nord) e 42 righe (direzione Ovest- Est) (Fig ). Quale dimensione delle maglie sono state scelte celle quadrate di 500 m di lato in modo da garantire un giusto compromesso tra la distribuzione dei dati di input e il grado di approssimazione richiesto. Per le applicazioni relative alla perimetrazione delle zone di rispetto dei campi acquiferi dell A.M.C.M. si è invece operato, per necessità di un maggior dettaglio, un infittimento della griglia del modello utilizzando maglie quadrate di 50 m di lato nell area indicata in Fig In considerazione degli elementi stratigrafici desunti dalle stratigrafie dei numerosi pozzi per acqua perforati nell area e delle sezioni geologiche ricostruite al fine di identificare la struttura idrogeologica degli acquiferi è emersa la difficoltà di identificare e suddividere, seppure schematicamente su tutto il territorio investigato, i caratteri geometrici dei differenti complessi acquiferi multistrato che sono stati invece identificati a una scala più locale. Pertanto sulla base di questo schema idrogeologico di riferimento la discretizzazione verticale del modello consta di un unico strato identificato dal parametro trasmissività Discretizzazione temporale e condizioni iniziali Considerato lo scopo dell implementazione del modello, la sua taratura è stata eseguita in regime stazionario e utilizzando come condizioni iniziali le misure piezometriche effettuate nel periodo autunnale del 1995, in quanto le più complete e aggiornate a disposizione sull intero territorio di indagine Condizioni al contorno La ricostruzione della struttura idrogeologica dell area di studio e la morfologia della superficie piezometrica ha permesso di evidenziare la presenza di limiti naturali idrogeologici schematizzati nel modo seguente: Lato OVEST In relazione all andamento delle isopiezometriche lungo il corso del F. Secchia, che delimita a Ovest l area modellata determinando un importante azione di alimentazione della falda, è stato adottato un limite a potenziale imposto. Lato SUD Come limite di modello per il lato Sud è stato utilizzato il margine collinare pedeappenninico fatta eccezione per l estremo settore Sud-occidentale dell area che interessa parte della piana del F. Secchia e Sud-orientale che interessa parte della piana del conoide del F. Panaro al suo sbocco nella zona di pianura. Poiché come evidenziato dalle isopieze il margine collinare 27

28 Fig Localizzazione griglie di dettaglio (grid m) non può essere considerato come un limite del tutto impermeabile, sono stati adottati quali condizioni al contorno limiti a flusso imposto per il margine pedecollinare e potenziale imposto per le maglie che ricadono nei settori delle piane delle conoidi dei fiumi Secchia e Panaro. Lato EST A differenza dei precedenti il lato Est non è stato individuato sulla base di elementi morfologico-idrografici, ma scegliendo un limite che comprendesse l intero Comune di S. Cesario e che dall analisi delle isopiezometriche si potesse all incirca considerare parallelo all andamento delle linee di flusso principali (limite a flusso nullo). Data però localmente la complessità della morfologia della superficie piezometrica e la distanza dall area di specifico interesse, lungo tale limite sono state adottate condizioni al contorno a potenziale imposto. Lato NORD Il limite settentrionale dell area di studio è rappresentato ancora in gran parte dal corso del F. Secchia (con condizioni pertanto di flusso imposto) mentre solo nel settore più orientale, di minore interesse e influenza per il modello di flusso, sono state considerate condizioni al contorno caratterizzate da limiti a potenziale imposto Distribuzione dei parametri La risoluzione dell equazione discretizzata alle differenze finite presuppone la conoscenza per ogni singola maglia del modello dei parametri strutturali e idrogeologici, ottenuti direttamente dai valori puntuali utilizzati per la ricostruzione del modello fisico e rielaborati con analisi statistica. Questa metodologia non altera il valore e la distribuzione delle grandezze calcolate nella fase di caratterizzazione fisica dell acquifero. In particolare sono state utilizzate le carte della trasmissività (Fig ), della base e dello spessore dell acquifero (rispettivamente Figg e 11.5) e della quota piezometrica (Figg e 11.9). La ricarica superficiale è stata ottenuta sommando maglia per maglia il contributo relativo alle piogge efficaci e alle perdite da corsi d acqua, considerando le litologie presenti. Essendo nota l ubicazione dei pozzi, i prelievi idrici da falda sono stati distribuiti sul territorio considerando i dati medi aggiornati dell A.M.C.M. (1995) ed elaborando il prelievo medio annuo (1994) per gli altri prelievi pubblici e privati Fase di taratura La fase di taratura del modello è consistita nella ricostruzione della situazione piezometrica dell autunno Il metodo utilizzato è quello diretto che consiste nel partire dai dati ottenuti dalla ricostruzione del modello fisico dell acquifero e dalle sollecitazioni esterne, per poi eseguire 28

29 diversi run, modificando di volta in volta i valori di alcuni parametri strutturali del modello sino a ottenere un accettabile convergenza con i valori reali. In altri termini, mediante un procedimento trial and error, si cerca di minimizzare lo scarto tra i valori di piezometria calcolati (modello teorico) con quelli realmente misurati (modello reale) fino a ottenere un modello giudicato rappresentativo dell oggetto in esame. I parametri di input del modello che hanno necessitato di una calibrazione più accurata sono risultati quelli relativi alle portate entranti a monte del sistema e i parametri idrogeologici degli acquiferi e soprattutto la trasmissività, che ha subito locali modifiche nei suoi valori assoluti, sebbene se ne sia mantenuto l andamento regionale. Nel complesso le variazioni inserite in fase di taratura sono modeste e testimoniano la bontà del lavoro di caratterizzazione effettuato. La piezometria ricostruita dal modello di flusso e il campo di direzione principale del flusso idrico sotterraneo sono rappresentati in Fig I risultati della taratura possono essere considerati del tutto soddisfacenti in quanto le differenze di livello tra i valori misurati e simulati nel settore meridionale, di più specifico interesse per lo studio, risultano inferiori al metro e buona è la ricostruzione dell andamento regionale, mentre nel settore più settentrionale prossimo alla pedecollina si osservano, seppure in ambiti estremamente localizzati errori di poco superiori laddove il gradiente idraulico della falda è molto elevato e la discretizzazione prescelta non può fornire un dettaglio sufficiente. Dopo aver validato il modello anche per altre condizioni piezometriche, le operazioni di taratura sono state sospese a un grado accettabile di compromesso, al fine di non apportare variazioni dei parametri idrogeologici non giustificabili da un punto di vista fisico. Il risultato raggiunto è stato pertanto ritenuto rappresentativo perché il modello possa essere applicato per gli obiettivi prefissati dallo studio Implementazione del modello di trasporto Un seconda fase della modellazione è consistita nella messa a punto di un modello di trasporto dei contaminanti nelle acque sotterranee allo scopo di ricostruire scenari di evoluzione della qualità delle acque, utili per le esigenze di tipo gestionale della risorsa idrica ricostruendo la distribuzione dei nitrati in falda come derivante dalle analisi chimiche effettuate sui pozzi della rete di controllo e su quelli dell A.M.C.M. (oltre 130 punti di rilevazione) e ipotizzando diverse configurazioni del flusso idrico sotterraneo. Tra i differenti codici di calcolo disponibili e testati è stato utilizzato MT3D: a modular three-dimensional transport model (S.S. Papadopulos & Associates, Inc.), che permette di superare alcuni problemi quali l oscillazione artificiale e la dispersione numerica e di ottenere allo stesso tempo errori molto bassi nel bilancio di massa chimico (inferiori a 1%). Il codice MT3D ha una struttura suddivisa in moduli simile al codice numerico di flusso MODFLOW ; ogni modulo risolve uno dei differenti termini (advettivo, diffusivo-disper- Fig Piezometria e linee di flusso taratura autunno 1995 (m s.l.m.) 29

30 sivo, sorgente e reazioni chimiche) che compaiono nell equazione generale del trasporto. Per la risoluzione dell equazione il codice MT3D utilizza un metodo misto Euleriano Lagrangiano. In particolare per il termine advettivo il metodo classico delle caratteristiche - M.O.C. (il campo di moto di riferimento è quello calcolato da MODFLOW per il modello di flusso) ha fornito risultati soddisfacenti. Il termine dispersivo è stato valutato sulla base di abachi e di correlazioni con la velocità advettiva e le dimensioni dell area interessata dalla propagazione. Il modulo riguardante le reazioni chimiche non è stato utilizzato a causa dello specifico comportamento in falda dei contaminanti simulati; l approssimazione introdotta, trascurando i fenomeni di adsorbimento, non altera in modo apprezzabile i risultati conseguiti anche in ragione delle reali modalità di propagazione dei nitrati già presenti nelle acque sotterranee, che presentano perlopiù un comportamento prossimo a quello dell acqua. Il termine sorgente è stato mantenuto uguale in tutti gli scenari in quanto, date le finalità delle simulazioni da realizzare, si è scelto di partire da valori di concentrazione di nitrati in falda pari a quelli rilevati nell autunno 1995 (Fig ); tali valori sono stati idoneamente discretizzati per le singole maglie del modello. Non potendo a una scala così ampia identificare tutte le sorgenti di contaminazione e l entità del rilascio che giustifica le concentrazioni misurate in sito, si è operato ipotizzando concentrazioni costanti nel tempo lungo il bordo pedecollinare, lungo il corso del F. Secchia e in corrispondenza dei punti di massima concentrazione posti internamente ai due pennacchi principali di contaminazione compresi tra Castelnuovo Rangone e Fiorano (concentrazioni nelle acque sotterranee superiori a 100 mg/l). Questa scelta comporta alcune limitazioni e approssimazioni in quanto nelle maglie a concentrazione variabile si può osservare localmente un irreale riduzione delle concentrazioni di nitrati nel tempo, non altrimenti giustificabile se non con una reale riduzione dell apporto del carico inquinante. Ciò non interferisce comunque con il tipo di informazioni che si vogliono ottenere dalle simulazioni realizzate, che hanno l obbiettivo principale di mettere in evidenza l interferenza delle diverse configurazioni di prelievo dai campi acquiferi dell A.M.C.M. e non le concentrazione esatte attese ai pozzi, per le quali sarebbe invece necessario ricorrere a indagini e studi di maggior dettaglio, finalizzati alla definizione areale delle sorgenti di contaminazione e dei relativi apporti di contaminante in falda Risultati del modello di flusso: il bilancio idrico sotterraneo Uno dei principali risultati conseguibili dall implementazione di un modello idrogeologico di flusso è la quantificazione del bilancio idrico delle risorse sotterranee contenute nel settore della pianura modenese in esame. Nella valutazione dei risultati del bilancio idrico occorre tenere in considerazione che l area studiata corrisponde a un bacino idrogeologico ben definito, chiuso su tutti i lati a eccezione di parte di quello Nord ed Est da limiti di tipo idrogeologico. I risultati di questa elaborazione vengono rappresentati schematicamente in Tab evidenziando i valori e l incidenza percentuale delle singole voci, rispetto alle entrate/uscite complessive del sistema idrogeologico. Per quanto attiene le voci di ricarica il fattore a cui compete la maggiore incidenza è quello relativo all alimentazione operata dal F. Secchia che, in ragione di un contributo valutato in circa 980 l/s, rappresenta il 38% delle entrate complessive. La seconda voce in termini di importanza è costituita dall infiltrazione efficace, dovuta alle sole precipitazioni in ragione del periodo utilizzato per la taratura del modello, che rappresenta un valore percentuale del 28% circa. Percentualmente alla suddetta voce seguono il termine relativo agli afflussi dalla collina, che costituisce circa il 14% delle entrate complessive e quello relativo agli afflussi da monte, che rappresenta circa il 7%. Incidenza molto ridotta, almeno per il periodo preso in considerazione assumono le infiltrazioni dai corsi d acqua secondari quali ad esempio la Fossa di Spezzano, il Canale di Modena e i torrenti Grizzaga e Tiepido (circa 1.3%). Un altra voce valutata è l alimentazione operata dal Fiume Panaro nel tratto compreso tra Vignola e Spilamberto, che rappresenta un importante elemento idrogeologico interno all area modellata e il cui contributo è circa il 13% del totale delle entrate. ricarica (l/s) % sul totale delle entrate afflusso dalla collina infiltrazioni efficaci afflusso da monte (settore di conoide) alimentazione Fiume Secchia alimentazione Fiume Panaro limite est canali TOTALE uscita (l/s) % sul totale delle entrate deflusso a valle prelievi da falda drenaggio fiume Secchia drenaggio fiume Panaro limite est totale Tab Bilancio idrico (fase di taratura - autunno 1995) 30

31 Ai fini della schematizzazione del modello rientra anche il termine di entrata dal limite orientale del settore investigato, che rappresenta solo circa l 1% delle entrate in quanto come già evidenziato tale limite è stato impostato per lo più lungo la direzione di flusso principale del sistema idrogeologico di questo settore di pianura (limite a flusso nullo). Nell insieme il totale delle entrate, relativamente alle condizioni verificate in taratura, raggiunge un valore di portata pari a circa 2610 l/s. Per quanto riguarda le uscite complessive da falda la voce che riveste maggior importanza è costituita dai prelievi da pozzo che, ammontando circa a 1950 l/s, rappresentano il 75% del totale delle entrate. Il prelievo complessivo per l intera area del modello è dovuto all incirca all 83% al prelievo pubblico e al 17% a quello privato; relativamente a quello pubblico circa il 46% (750 l/s) è da attribuire ai pozzi delle centrali di Modena e San Cesario dell A.M.C.M.. Un ulteriore voce passiva del bilancio idrico è quella relativa al drenaggio operato dal F. Secchia nel tratto compreso tra S. Michele dei Mucchietti e la traversa di Castellarano, laddove si hanno perdite quantificabili in circa 55 l/s e nel tratto a valle dall altezza di Campogalliano con uscite stimate in circa 180 l/s, le quali incidono sul bilancio complessivo per il 9%. Anche il F. Panaro esercita un azione drenante nei confronti della falda, valutata in circa 80 l/s nel tratto più meridionale dell area esaminata (Savignano sul Panaro), in circa 125 l/s a valle del Comune di S. Cesario e in circa 125 l/s nel tratto a monte di S. Anna, incidendo complessivamente del 12% rispetto al totale delle uscite. Segue in ordine d importanza il deflusso a valle, espresso da un flusso idrico mediamente orientato in direzione SW-NE, che risulta molto ridotto data la presenza poco più a monte delle principali centrali di pompaggio della città di Modena, rappresentando all incirca il 3% del totale delle uscite. Infine analogamente a quanto già evidenziato per il limite est del modello, è stata calcolata complessivamente da tale limite un uscita pari al 1% del totale Perimetrazione delle aree di salvaguardia dei campi acquiferi dell A.M.C.M.: protezione statica Il campo di moto ricostruito è stato utilizzato sia per l implementazione di modelli locali di maggior dettaglio, utilizzati per la perimetrazione delle zone di rispetto dei pozzi dei campi acquiferi, sia per una prima ricostruzione delle modalità di propagazione degli inquinanti (in particolare i nitrati) al variare delle configurazioni del prelievo dai campi acquiferi in oggetto. Per la delimitazione delle aree di salvaguardia delle opere di captazione è stato adottato il criterio cronologico, valutando mediante modello numerico di calcolo le isocrone 60, 180 e 365 giorni che caratterizzano i tempi di sicurezza, utili per la definizione dei limiti delle zone di rispetto. Le zone di tutela assoluta vengono mantenute secondo le indicazioni del Dlgs 152/99 (raggio non inferiore a 10 m ove possibile), mentre le zone di rispetto sono state suddivise in zone di rispetto ristretta (t=60 giorni) e allargata (t=180 e 365 giorni). Si ricorda che nel caso di un acquifero protetto su tutta l estensione delle zone di rispetto si potrebbe consentire la riduzione della vincolistica territoriale, pur mantenendo l esigenza del monitoraggio delle acque sotterranee in arrivo ai pozzi. Il modello idrogeologico di dettaglio, illustrato per i campi di Modena Sud-Cognento, San Cesario e Marzaglia rispettivamente nelle Figg a, 11.24b e 11.24c, indica che gli acquiferi captati dai pozzi possono rientrare nella categoria di protetti. Per la ricostruzione delle linee di flusso il codice numerico usato si basa sul metodo del tracciamento delle particelle proposto da Zheng (1990) che utilizza un metodo di interpolazione lineare e un approssimazione Runge-Kutta di quarto ordine; il codice di calcolo numerico utilizzato è PATH3D (Zheng C.,1990). Dal calcolo delle traiettorie delle particelle per tempi specificati (metodo di tracciamento delle particelle a ritroso ) si sono definite infine le zone di rispetto dei campi acquiferi secondo il criterio cronologico. Per la valutazione del prelievo prelievo idrico da adottare per i campi pozzi di Cognento, Modena Sud e Marzaglia si è ricorsi alla portata equivalente, data dalla somma tra il valore medio delle portate estratte da ciascun pozzo e la relativa deviazione standard calcolata per il periodo , in quanto ritenuta maggiormente significativa del regime medio del pompaggio di tali poli estrattivi; nel campo di San Cesario in ragione del suo utilizzo discontinuo nel corso degli anni e delle basse portate estratte, si è deciso di utilizzare in termini cautelativi i valori delle portate massime registrate in tale opere di captazione, corrispondenti a 70 l/s per il pozzo D1, 60 l/s per il pozzo D5 e 75 l/s per il pozzo D6. Nella perimetrazione delle zone di rispetto del campo A è stato inoltre considerato il funzionamento del nuovo pozzo A12 (ubicato in cartografia come N1) a cui è stato attribuito un valore di portata media pari a 40 l/s. I valori di portata attribuiti ai pozzi di ciascuna centrale per la delimitazione delle aree di salvaguardia sono riportati nella Tab Le dimensioni delle zone di rispetto ottenute sono riportate in Tab Considerando tutti i campi acquiferi dell A.M.C.M., la situazione che è stata definita prevede la protezione statica mediante vincoli e regolamentazioni su un area complessiva dedicata alla tutela idrogeologica (zone di rispetto ristretta e allargata) di circa 828 ha, che salgono a 953 ha nella nuova configurazione attribuita al campo acquifero di Cognento. All interno di tali zone si trovano centri di pericolo costituiti in prevalenza da attività zootecniche ed estrattive; sono inoltre presenti centri urbani e artigianali e serbatoi interrati di idrocarburi, nonché un modesto impianto di depurazione delle acque. Il grado di protezione locale degli acquiferi captati consentirebbe una riduzione di tali aree e della vincolistica in quanto eventuali contaminazioni in esse prodotte non sono in grado di far risentire in modo immediato gli effetti sulle acque captate dai pozzi. L attuale stato di degrado delle acque deriva infatti da zone più vulnerabili poste più a monte come indicato nelle cartografie predisposte dal C.N.R.-G.N.D.C.I. In sostanza la situazione idrogeologica che è stata ricostruita in questo e negli altri studi sulla pianura modenese potrebbero consentire di proporre agli altri Enti (Comune di 31

32 Modena, Regione Emilia-Romagna) la riduzione della zona di rispetto ristretta e la perimetrazione di quella allargata a 180 o 365 giorni con vincoli più limitati Pozzi di Cognento (A) All interno delle zone di rispetto (Figg e 11.26) si ha una discreta urbanizzazione (ad esempio la zona artigianale di Cognento) e la presenza di rilevanti infrastrutture quali l Autostrada del Sole, la ferrovia Milano-Bologna e la tangenziale sud di Modena. Altri centri di pericolo sono costituiti da allevamenti di suini e bovini che tuttavia si localizzano perlopiù all esterno delle isocrone 60 giorni a eccezione di un caso identificato di un pozzo A9. Secondo la cartografia C.N.R.-G.N.D.C.I., 1992 le zone di salvaguardia interessano un acquifero con grado di vulnerabilità basso rispetto agli inquinamenti provenienti dalla superficie. Un ulteriore configurazione delle zone di rispetto è stata calcolata sulla base delle previste modifiche alla disposizione dei pozzi nella centrale di Cognento (Figg e 11.28), che prevedono la realizzazione di 5 nuovi pozzi in un setto- Fig Sezioni idrogeologiche schematiche dei campi acquiferi di Modena Sud-Cognento, San Cesario e Marzaglia. 32

33 centrale di Cognento valore adottato (l/s) A1 43 A2 12 A3 43 A5 16 A6 30 A7 62 A9 61 A10 35 A11 15 A12 40 centrale di Modena Sud B1 32 B2 23 B3 21 B4 26 B5 48 Centrale di Marzaglia C1 208 C2 42 C3 123 Centrale di San Cesario D1 70 D5 60 D6 75 pozzi frazionali BAGGIOVARA 8 CITTANOVA 2 MARZAGLIA 2 nuovo campo N2 60 N3 60 N4 60 N5 60 N6 60 Tab Portate di pozzi utilizzate in fase di simulazione per la delimitazione delle fasce di rispetto. re posto a Sud del campo attuale e l abbandono di 4 tra gli esistenti (A1, A2, A5 e A6). Questa nuova configurazione associata a un incremento della portata complessivamente emunta dal Campo determina una maggiore estensione delle zone di rispetto, facendo ricadere al suo interno anche gran parte dell abitato di Cognento e di altri centri di pericolo quali allevamenti di bovini e suini posti comunque al di fuori dell isocrona 180 giorni. Tra le infrastrutture viarie più rilevanti (Autostrada del Sole, Ferrovia Milano-Bologna e tangenziale Sud di Modena) si osserva che l Autostrada del Sole attraversa le isocrone 60 giorni in corrispondenza dei nuovi pozzi N3 e N Pozzi di Modena Sud (B) Come per i pozzi di Cognento anche quelli di Modena Sud si caratterizzano per essere inseriti in un tessuto urbano ancor più denso (Figg e 11.29). Localmente si hanno centri di pericolo costituiti da allevamenti di bestiame, serbatoi di idrocarburi, industrie con scarichi organici in fognatura, che risultano comunque al di fuori delle zone di rispetto perimetrate sebbene sopra gradiente idraulico rispetto ai pozzi di Cognento. Questo campo acquifero è interessato da uno stato di degrado delle acque sotterranee proveniente dalle zone poste a monte e responsabile della presenza di nitrati anche al di sopra della concentrazione massima ammissibile per il consumo umano. Come nel caso precedente le zone di salvaguardia interessano un acquifero con grado di vulnerabilità basso rispetto agli inquinamenti provenienti dalla superficie Pozzi di Marzaglia (C) All interno delle zone perimetrate (Figg e 11.31) e ai bordi dell isocrona 365 giorni si hanno diversi centri di pericolo: allevamenti, cave attive e ritombate, un impianto di depurazione delle acque e il tracciato della ferrovia Milano- Bologna. Va comunque rilevato che nell ambito di questo campo acquifero si sfruttano acquiferi molto profondi, come confermano la riduzione della concentrazioni in solfati, composti traccianti della conoide del F. Secchia e ciò riduce ulteriormente la vulnerabilità delle risorse idriche. In base alla cartografia del C.N.R.-G.N.D.C.I., 1989 si ha un grado di vulnerabilità medio-basso, in prossimità delle captazioni, che tende progressivamente a diventare da alto a elevato verso Ovest, cioè avvicinandosi all alveo del F. Secchia dal quale proviene gran parte del flusso idrico sotterraneo. Questo corso d acqua inoltre nella parte posta a Nord del campo pozzi lambisce le isocrone delle zone di rispetto allargate Pozzi di San Cesario (D) Si è in presenza di una situazione simile a quella di Marzaglia, caratterizzata inoltre dal passaggio, in questo settore della pianura modenese da falda libera a falda in pressione. L unico centro di pericolo presente all interno delle zone di rispetto (Figg e 11.33) è costituito da un allevamento bovino. Altri centri di pericolo (cave ritombate e in attività e un allevamento di suini) sono localizzati all esterno dell isocrona 365 giorni; si osservano industrie con scarichi organici in riva sinistra del F. Panaro e inorganici in riva destra. L ambito territoriale è caratterizzato da unità con vulnerabilità variabile da alta a estremamente elevata. Si ricorda che tra i pozzi del campo A.M.C.M. il pozzo D5 risulta interessato dalla presenza di rilevanti concentrazioni di nitrati dovute alla propagazione di un pennacchio pregresso di probabile origine industriale posto nell area di POZZI Zona di rispetto ristretta Allargata (t=180 giorni) allargata (t=365 giorni) COGNENTO (A) COGNENTO (A) (nuova configurazione) MODENA SUD (B) MARZAGLIA (C) SAN CESARIO (D) BAGGIOVARA Tab estensione delle zone di rispetto dei pozzi A.M.C.M.; protezione statica (misura in m.). 33

34 Fig Perimetrazione delle zone di rispetto e piezometria dinamica relative al campo Cognento Spilamberto. In questa situazione appare necessario un intervento di disinquinamento per il recupero della captazione all approvvigionamento potabile Pozzo di Baggiovara Nella zona è segnalato un esteso degrado qualitativo delle acque sotterranee dovuto alla presenza di nitrati. Localmente sono inoltre presenti diversi centri di pericolo, che non sono comunque inseriti all interno delle zone di rispetto calcolate. Di immediato interesse per la qualità delle acque sono due allevamenti di suini e bovini posti rispettivamente a 750 e 1250 m di distanza dal pozzo in posizione immediatamente a monte secondo la direzione principale del flusso. Altri allevamenti di bestiame non sembrano influenzare direttamente la qualità delle acque in afflusso ai pozzi, così come la presenza di industrie con scarichi inorganici e organici. Il pozzo di Baggiovara interessa un acquifero che presenta grado di vulnerabilità da basso a medio secondo la cartografia del C.N.R.-G.N.D.C.I., Il monitoraggio delle acque in afflusso ai pozzi e il controllo del territorio: protezione dinamica La conservazione delle possibilità di approvvigionamento con acque qualitativamente idonee viene garantita solo dal- Fig Protezione statica del campo acquifero di Modena Sud-Cognento: isocrone 34

35 Fig Perimetrazione delle zone di rispetto e piezometria dinamica nel previsto campo A l integrazione della protezione statica con il sistema di monitoraggio e controllo, che viene definito con il termine di protezione dinamica. Sono stati censiti ai limiti delle zone di rispetto dei campi acquiferi i pozzi di idonee caratteristiche di completamento (profondità e intervalli filtrati all incirca in corrispondenza degli stessi intervalli captati dai pozzi A.M.C.M.) e accessibili alle misure piezometriche e ai campionamenti analitici. Nei settori dove non erano già presenti pozzi per acqua si è provveduto alla localizzazione delle nuove perforazioni da eseguire e a indicare le caratteristiche dei pozzi di monitoraggio da realizzare. Le caratteristiche a cui devono rispondere i pozzi di monitoraggio sono: * accessibilità: il pozzo deve essere facilmente raggiungibile e allacciato alla rete elettrica in ogni periodo dell anno e il campionamento deve poter essere effettuato rapidamente; * riproducibilità: il pozzo e le opere annesse non devono influenzare la qualità delle acque campionate; devono essere perciò evitati i campionamenti a valle di cisterne, autoclavi e di qualsiasi filtro, addolcitore, etc. che possa modificare alcuni parametri chimici e microbiologici. * significatività: il pozzo deve rappresentare le caratteristiche dell acquifero da cui attinge. Fig Protezione statica del campo acquifero di Cognento-nuova configurazione: isocrone Per ogni pozzo scelto dovrebbe esserne individuato uno alternativo con le stesse caratteristiche che possa sostituire, se necessario, quello campione in modo da non lasciare sco- 35

36 Fig Perimetrazione delle zone di rispetto e piezometria dinamica relative al campo Modena Sud Fig Perimetrazione delle zone di rispetto e piezometria dinamica relative al campo Marzaglia 36

37 perta nessuna area di possibile passaggio di un pennacchio inquinante. Va sottolineato inoltre che, sulla base dell esperienza, una rete di pozzi deve essere revisionata dopo alcuni anni in seguito al deterioramento subito dai pozzi stessi o a altri impedimenti legati ad altre ragioni, quali l abbandono da parte dei proprietari o la chiusura di attività produttive i cui pozzi fanno parte della rete. Per quanto attiene alla tipologia e alla frequenza dei controlli da eseguire sui pozzi della rete di monitoraggio locale finalizzata alla gestione della protezione dinamica, possono essere fornite le seguenti indicazioni. Al limite delle zone di rispetto si devono eseguire i seguenti controlli all attivazione della rete (due volte nel primo anno a distanza di circa un semestre): * misura iniziale del livello piezometrico in concomitanza delle rilevazioni sui pozzi delle centrali; * prelievo iniziale di acque e caratterizzazione idrochimica di base (maggiori anioni e cationi), indicatori (durezza, conducibilità elettrica specifica), temperatura, ph ed Eh, ammoniaca, ferro, manganese, metalli pesanti, fitofarmaci. Fig Protezione statica del campo acquifero di Marzaglia: isocrone Nel primo anno di attività si propone inoltre di misurare con cadenza mensile o trimestrale i parametri idrochimici maggiormente critici per l approvvigionamento (nitrati) ed eventuali altri parametri che dovessero essere ritenuti importan- Fig Perimetrazione delle zone di rispetto e piezometria dinamica relative al campo S. Cesario 37

38 Fig Protezione statica del campo acquifero di San Cesario: isocrone ti sulla base dei risultati delle prime due campagne semestrali di caratterizzazione. Negli anni successivi si procederà a rilevazioni più mirate e in relazione all isocrona presidiata, ovvero con cadenza minima stabilita dal tempo di sicurezza dell isocrona (es: 180 o 365 giorni). Nei nuovi pozzi di monitoraggio da perforare potrebbero essere installate a titolo sperimentale centraline (una per campo acquifero) per la rilevazione automatica di alcuni parametri che al momento sembrano più affidabili (livello piezometrico, temperatura, ph, Eh, ossigeno disciolto e conducibilità elettrica specifica). Per quanto concerne i campi acquiferi di Marzaglia e San Cesario, prospicienti i corsi d acqua principali, si consiglia un attività di monitoraggio più attenta anche per la presenza di laghi di cava e attività estrattive. Nelle zone di protezione (a grande scala) eventuali rilevazioni eseguite in conseguenza di specifici studi settoriali dovranno collegarsi con le modalità di gestione della rete di monitoraggio del C.N.R.-G.N.D.C.I. e in collaborazione con gli altri Enti che attualmente si occupano del controllo ambientale. In sintesi i pozzi di monitoraggio proposti sono riassunti in Tab Pozzi di monitoraggio delle centrali di Cognento e Modena sud L ubicazione dei pozzi individuati come punti di controllo della qualità delle acque sotterranee affluenti alla centrale di Cognento e Modena Sud è riportata nella Fig Sono stati scelti 18 pozzi in grado di coprire quasi tutto il fronte a eccezione delle zone in cui è stata prevista la perforazione di nuovi pozzi di monitoraggio. 38

39 Pozzi Pozzi di monitoraggio esistenti da realizzare (t=180 giorni) (t=365 giorni) (t=180 giorni) (t=365 giorni) altro COGNENTO (A) MODENA SUD (B) MARZAGLIA (C) SAN CESARIO (D) BAGGIOVARA Tab Numero dei pozzi di monitoraggio a tutela dei pozzi (protezione dinamica). Fig Protezione dinamica del campo acquifero di Modena Sud-Cognento: pozzi di monitoraggio 39

40 I pozzi di controllo esistenti sono così distinguibili: -3 pozzi ubicati in corrispondenza della isocrona 180 giorni della centrale di Cognento; -9 pozzi ubicati in corrispondenza della isocrona 365 giorni della centrale di Cognento; -6 pozzi ubicati in corrispondenza della isocrona 365 giorni della centrale di Modena Sud. Tali pozzi, pur presentando profondità comprese tra 32 e 60 m, dovrebbero fornire un quadro idrochimico comunque indicativo del grado di compromissione degli acquiferi captati dai pozzi delle centrali che, mettendo in produzione le falde comprese tra 34 e 119 m di profondità, si possono ritenere meno esposti a fenomeni inquinanti di origine antropica. I pozzi di monitoraggio sono così previsti: -2 pozzi (PMA1e PMA2) ubicati in corrispondenza della isocrona 365 giorni della centrale di Cognento; -1 pozzo (PMB1) ubicato in corrispondenza della isocrona 365 giorni del pozzo B1; -1 pozzo (PMB2) ubicato in corrispondenza della isocrona 365 giorni della centrale di Modena Sud Pozzi di monitoraggio della centrale di Marzaglia L ubicazione dei pozzi individuati come punti di controllo della qualità delle acque sotterranee affluenti alla centrale di Marzaglia è riportata nella Fig ; tali punti di controllo risultano comunque distanti dalla isocrona 365 e pertanto si ritiene consigliabile integrarli con la costruzione di 5 nuovi pozzi di monitoraggio così disposti: *2 pozzi a ridosso dell isocrona 365 giorni (PMC1 e PMC2) a monte delle opere di captazione individuate come C2 e C3; *1 pozzo (PMC5) in corrispondenza dell isocrona 180 giorni del pozzo C1 presso l alveo del F.Secchia; *2 pozzi (PMC3 e PMC4) ubicati a valle delle opere di captazione. Fig Protezione dinamica del campo acquifero di Marzaglia: pozzi di monitoraggio 40

41 Pozzi di monitoraggio della centrale di San Cesario Nei pressi dei pozzi costituenti la centrale di San Cesario non sono stati individuati pozzi già esistenti con caratteristiche adatte per essere utilizzati come punti di monitoraggio, per cui si rende necessaria la costruzione di nuovi pozzi di monitoraggio a salvaguardia di ciascuna opera di captazione. Tali pozzi di controllo saranno ubicati in sinistra idrografica del F. Panaro in quanto gli episodi di inquinamento interessanti le falde captate dai pozzi D non potrebbero che essere originati nell ambito del territorio comunale di Spilamberto, data l assenza di centri di pericolo nell area compresa tra la centrale e il F. Panaro, su cui è necessario predisporre una costante rilevazione analitica della qualità delle sue acque. I nuovi pozzi, siti nel Comune di Spilamberto, sono denominati rispettivamente PMD1, PMD5 e PMD6 (Fig ) Scenari di gestione futura dei campi pozzi È stato utilizzato il modello di trasporto per ricostruire scenari di evoluzione della qualità delle acque, utili per le esigenze di tipo gestionale della risorsa idrica. È stata simulata la propagazione dei nitrati in quanto ritenuti i composti di maggiore interesse che sono in grado di influenzare l approvvigionamento idrico. In sostanza si sono considerati questi composti già presenti in falda, con una massa tale da fornire la distribuzione delle concentrazioni osservate e ipotizzando le seguenti condizioni: 1. propagazione dei nitrati nella configurazione attuale di prelievo dai campi A (500 l/s) e B (50 l/s) 2. propagazione dei nitrati nella configurazione attuale di prelievo dal campo D (200 l/s) Fig Protezione dinamica del campo acquifero di San Cesario: pozzi di monitoraggio 41

42 3. propagazione dei nitrati con incremento del prelievo dal campo B (circa 220 l/s) 4. propagazione dei nitrati nella pianificata configurazione di sfruttamento dal campo A (l/s) A titolo esemplificativo si propongono gli scenari 1 e Propagazione dei nitrati nella configurazione attuale di prelievo dai campi A e B Questo scenario simula l evoluzione temporale dei nitrati nel settore di conoide interessato dai campi acquiferi di Cognento (A) e Modena Sud (B), immaginando di mantenere inalterata l attuale configurazione di sfruttamento delle acque sotterranee, valutata complessivamente in circa 500 l/s (pozzi A1, A2, A5, A6, A7, A10, A11) e circa 50 l/s (pozzi B1, B3 e B4). Il campo di moto ricostruito in questa configurazione è quello ottenuto in fase di taratura; il dettaglio della piezometria dinamica risultante (m s.l.m.) è rappresentato in Fig Nelle Figg è riportata la distribuzione areale dei nitrati (mg/l) rispettivamente dopo 1, 5 e 10 anni dal perdurare di questa situazione e a partire dalla concentrazione in falda rilevata nell Autunno Sebbene sia poco probabile l ipotesi di considerare immutate per un periodo di tempo così lungo le condizioni di sfruttamento e le condizioni al contorno del sistema fisico modellizzato, i risultati della simulazione sono interessanti perché mostrano la tendenza evolutiva che assumerebbe il pennacchio di nitrati presente ormai da quasi un decennio a monte dei campi acquiferi in esame (pennacchio allungato all incirca in direzione Sud-Nord da Maranello al Campo B). L esame della tendenza evolutiva dei nitrati, oltre a evidenziare un generalizzato incremento nel tempo della concentrazione in nitrati nei pozzi dei campi acquiferi, sembrerebbe rilevare che la riduzione del prelievo operata nel campo B di Modena Sud a partire dal 1990 (a causa di concentrazioni superiori alla C.M.A.) determini un più sensibile incremento in nitrati nei pozzi del campo A. Ciò si potrebbe spiegare con la differente configurazione morfologica assunta dalla superficie piezometrica al variare del regime di prelievo operato nel campo B; la riduzione della depressione piezometrica in corrispondenza del campo B sarebbe responsabile pertanto di una riduzione dell effetto barriera operato nei confronti della propagazione del pennacchio inquinante anche verso il campo A di Cognento. Una conferma dell effetto di interferenza del regime e della distribuzione del prelievo di acque sotterranee sulle modalità di propagazione del pennacchio risulta evidente dalle simulazioni effettuate in questo scenario. Si osserva infatti dalle Fig come il perdurare della situazione attuale del prelievo dai due campi acquiferi in esame sia responsabile di una deviazione via via più accentuata verso la depressione di Cognento del pennacchio di nitrati, determinando così un peggioramento qualitativo delle acque prelevate, che nel tempo verrebbero a superare i limiti della C.M.A.. L asse principale di contaminazione verrebbe in sintesi così a ruotare da Nord-Est (direzione verso il Campo B) verso Nord (direzione verso il Campo A). Non significativa, in ragione dei limiti dell approccio adottato per rappresentare la sorgente inquinante, è infine la riduzione di concentrazione che si osserva nel tempo a Ovest del campo A; essa è infatti fittizia in quanto nella schematizzazione assunta la sorgente di inquinamento non è stata man- Fig Scenario 1: piezometria dinamica (m s.l.m.) 42

43 Fig Scenario 1: distribuzione dei nitrati (mg/l) dopo 1 anno Fig Scenario 1: distribuzione dei nitrati (mg/l) dopo 5 anni

44 Fig Scenario 1: distribuzione dei nitrati (mg/l) dopo 10 anni tenuta costante nel tempo, ma decresce in ragione dell azione di pompaggio operato dai pozzi in funzione Propagazione dei nitrati con incremento del prelievo dal campo B Con questo scenario si è valutato il comportamento dell evoluzione del pennacchio di nitrati in corrispondenza dei campi di Modena Sud e Cognento, già descritto nello scenario 1, modificando però l entità del prelievo dal campo B attualmente molto ridotto a causa del superamento in più pozzi dei valori di concentrazione massima ammissibile. Si è pertanto simulato di operare un prelievo complessivo di circa 220 l/s, equivalente alla portata media estratta dal campo B nel 1986 (anno precedente all inizio della riduzione del prelievo); questo valore di portata ha controllato per diversi anni la configurazione del flusso idrico sotterraneo in questo settore e di conseguenza le modalità di propagazione del pennacchio inquinante. La ripartizione della portata per i singoli pozzi è la seguente: B1: 74 l/s, B2: 24 l/s, B3: 43 l/s, B4: 32 l/s e B5: 47 l/s. Nel campo di Cognento si sono invece mantenute le portate medie attualmente sollevate (200 l/s), analogamente a quanto ipotizzato nello scenario 1. Dall esame degli elaborati cartografici riportati nelle Figg , che rappresentano rispettivamente la nuova configurazione della piezometria dinamica e la distribuzione 44 dei nitrati dopo 1, 5 e 10 anni dal perdurare di tale situazione, si rilevano sensibili differenze nella propagazione del pennacchio rispetto a quanto ottenuto nello scenario 1. In particolare dalle carte di Figg e si osserva come il pennacchio mantenga l asse principale della contaminazione diretto verso Nord-Est, in direzione del campo di Modena Sud, e i pozzi del campo A vengano discretamente salvaguardati dall arrivo di questo pennacchio inquinante grazie alla morfologia piezometrica che si viene a configurare. Si osserva infine come la diminuzione in valore assoluto della concentrazione in prossimità dei pozzi del campo A nelle tre simulazioni effettuate (1, 5 e 10 anni) sia fittizia, per le ragioni di schematizzazione delle sorgenti di contaminazione già descritte in precedenza Piano di intervento per la protezione delle captazioni A.M.C.M. Nell ambito delle operazioni finalizzate alla conservazione della possibilità di approvvigionamento idrico con acqua di idonee caratteristiche qualitative (in riferimento al Dlgs 152/99) si possono effettuare le seguenti considerazioni, che sono utili per la previsione del rischio, l impostazione di misure per una mitigazione dei suoi effetti a scala locale e per limitare il livello di vulnerabilità del sistema idrico. Al fine di classificare in modo univoco le diverse fasi di gestione dell approvvigionamento idrico sono state conside-

45 Fig Scenario 3: piezometria dinamica (m s.l.m.) Fig Scenario 3: distribuzione dei nitrati (mg/l) dopo un anno rate le situazioni di gestione ordinaria, allarme, emergenza e gestione straordinaria. Adottando il metodo proposto in Beretta G.P., 1992, sono riportate nelle Figg le situazioni rilevabili nei campi pozzi dell A.M.C.M.. 45

46 Fig Scenario 3: distribuzione dei nitrati (mg/l) dopo 5 anni Fig Scenario 3: distribuzione dei nitrati (mg/l) dopo 10 anni 46