Modellazione numerica nell ambito idrogeologico

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Gianpiero Randazzo
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1 Modellazione numerica nell ambito idrogeologico La modellazione numerica è un valido strumento per comprendere i fenomeni in atto e gli effetti sulle dinamiche della falda e sulla diffusione dei contaminanti (marea, cuneo salino ) progettare opere di controllo della falda e interventi di bonifica (pozzi, barriere permeabili reattive, funnel and gate ) esplorare differenti alternative di intervento per giungere alla soluzione ottimale valutare la vulnerabilità di un acquifero di fronte a una situazione di potenziale rischio di contaminazione definire le caratteristiche delle prove pilota e degli impianti di trattamento

2 Analisi geostatistiche L analisi geostatistica, applicata ai risultati del piano di investigazione, può essere utilizzata per: Ricostruire la distribuzione della contaminazione Definire le sorgenti della contaminazione per condurre un analisi di rischio sito specifica Elaborare raccomandazioni per ulteriori campionamenti sulla base dei risultati della simulazione

3 Analisi geostatistiche Gli studi geostatistici consentono l analisi dell incertezza della variabilità spaziale di una variabile: i valori di concentrazione nei punti dello spazio in cui essi non sono noti sono calcolati mediante metodi di interpolazione basati su stimatori non distorti e tali da ridurre al minimo l errore nella stima. In questo modo la ricostruzione della distribuzione spaziale dei contaminanti tiene conto della variabilità riscontrata in campo L analisi geostatistica pertanto consente una ricostruzione più corretta della distribuzione della contaminazione nel caso di elevato numero di dati e situazione del sottosuolo complessa Infatti: carte di rappresentazione della isoconcentrazione dei contaminanti potranno essere applicate alla contaminazione del terreno qualora le condizioni di omogeneità del sottosuolo lo consentano All.2 al Titolo V del D.Lgs 152/2006

4 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Esempio di applicazione In un sito industriale di circa 16 ettari, i risultati della caratterizzazione (102 verticali di indagine, 314 campioni) hanno mostrato: - la presenza di differenti composti inquinanti Gruppo 1 Gruppo 2 Gruppo 3 Alaclor Dieldrin Rame Cadmio Cromo Totale Piombo Idrocarburi C<12 Idrocarburi C>12 Gruppo 4 Aldrin Atrazina Clordano DDD+DDT+D DE Diclorometano Endrin Lindano alfa-hch beta-hch

5 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Esempio di applicazione In un sito industriale di circa 16 ettari, i risultati della caratterizzazione (102 verticali di indagine, 314 campioni) hanno mostrato: - la presenza di differenti composti inquinanti - un contesto geologico-stratigrafico disomogeneo PZ1 BH4 BH3 (BH1) BH2 PMC1 PZ2 profondità da p.c. (m) profondità da p.c. (m)

6 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Esempio di applicazione In un sito industriale di circa 16 ettari, i risultati della caratterizzazione (102 verticali di indagine, 314 campioni) hanno mostrato: - la presenza di differenti composti inquinanti - un contesto geologico-stratigrafico disomogeneo - distribuzione dei superamenti nelle matrici suolo e sottosuolo apparentemente casuale e difficilmente interpretabile in base alla conoscenza del sito

7 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Si è proceduto a: - Discretizzare il dominio di calcolo in celle 3D (10x10x1 m).

8 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Si è proceduto a: - Discretizzare il dominio di calcolo in celle 3D (10x10x1 m). - Analizzare e interpretare preliminarmente i dati grezzi e acquisire le informazioni statistiche di base

9 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Si è proceduto a: - Discretizzare il dominio di calcolo in celle 3D (10x10x1 m). - Analizzare e interpretare preliminarmente i dati grezzi e acquisire le informazioni statistiche di base - Calcolare e validare il variogramma, cioè la funzione che descrive la variabilità spaziale della concentrazione in funzione della distanza.

10 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Quindi: - Sono stati generati i valori di concentrazione dei composti nello spazio e l incertezza associata mediante l impiego di -stimatori stocastici multivariati Stime e deviazione standard delle stime per il DDT

11 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Quindi: - Sono stati generati i valori di concentrazione dei composti nello spazio e l incertezza associata mediante l impiego di -stimatori stocastici multivariati -simulazioni condizionate multivariate - Tra i differenti interpolatori è stato scelto quello che ha riprodotto il legame tra la distribuzione della contaminazione lungo l asse N-S e lo sviluppo temporale del sito industriale Media delle simulazioni Devizione standard delle simulazioni

12 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Per ciascun composto, la distribuzione delle concentrazioni nei terreni ottenuta dall analisi geostatistica è stata interpretata sovrapponendola alle informazioni disponibili, relative a: - evidenze analitiche - informazioni logistiche, storiche e operative I risultati sono stati applicati alla progettazione della bonifica: È stato considerata, come confronto per ciascun parametro, la CSC per siti a uso commerciale industriale

13 La geostatistica per la valutazione della contaminazione Sono state prodotte: 1) per ogni contaminante per ogni metro di profondità, carte dei superamenti del limite a maglia 10x10 m P.C. P.C. 1 m dal p.c. 1 m dal p.c. 2 m dal p.c. 2 m dal p.c. 3 m dal p.c. 3 m dal p.c. 4 m dal p.c. 4 m dal p.c. 5 m dal p.c. 5 m dal p.c. 6 m dal p.c. 6 m dal p.c. 7 m dal p.c. 7 m dal p.c.

14 La geostatistica per la valutazione della contaminazione 2) La carta della contaminazione totale = evidenziate tutte le celle in cui si prevede di riscontrare il superamento di almeno un parametro (quindi,in ultima analisi, quelle su cui bisognerebbe intervenire)

15 Sistema informativo territoriale GIS Per i Siti di Interesse Nazionale, potrà essere realizzata una banca-dati informatizzata collegata ad un Sistema Informativo territoriale (SIT/GIS) per permettere la precisa archiviazione di tutti i dati relativi al sito e dei risultati di ogni tipo di investigazione All. 2 al Titolo V del D.Lgs 152/2006 ANALISI DI LABORATORIO DATI CARTOGRAFICI INDAGINI AMBIENTALI La progettazione ambientale implica la gestione e l elaborazione di un elevata quantità di informazioni di diversa natura.

16 Sistema informativo territoriale GIS Il Geodatabase consente un accesso SEMPLICE ed EFFICACE alle informazioni. INFORMATIZZAZIONE DEL DATO INCLUSIONE IN UNA BANCA DATI

17 Sistema informativo territoriale GIS BrownFieldGIS Lo Studio Geotecnico Italiano ha progettato una banca dati georeferenziata per la gestione dei dati ambientali.

18 Sistema informativo territoriale GIS BrownFieldGIS Lo strumento è composto da:

19 Sistema informativo territoriale GIS BrownFieldGIS Un database in formato Microsoft Access

20 Sistema informativo territoriale GIS BrownFieldGIS Un software per la gestione alfanumerica dei dati

21 Sistema informativo territoriale GIS BrownFieldGIS Strumenti per l interrogazione del database in ambito GIS

22 Sistema informativo territoriale GIS BrownFieldGIS

23 Sistema informativo territoriale GIS Applicazioni RAPPRESENTAZIONE DELLE INFORMAZIONI GEOGRAFICHE

24 Sistema informativo territoriale GIS Applicazioni INTERPOLAZIONE DEI DATI RACCOLTI NEL GEODATABASE

25 Sistema informativo territoriale GIS Applicazioni VALORE CALCOLATO > VALORE MISURATO VALORE CALCOLATO < VALORE MISURATO INTERFACCIA CON I CODICI DI CALCOLO PER LA MODELLAZIONE IDROGEOLOGICA

26 CONCLUSIONI Gli strumenti illustrati, sofisticati e potenti, sono comunque complessi e caratterizzati da un efficacia fortemente dipendente dal numero e dalla qualità dei dati a disposizione Sono pertanto giustificati laddove siano disponibili molte informazioni e i tempi di intervento siano compatibili con la loro implementazione La loro costruzione e taratura richiede tempi variabili, in funzione della complessità e delle dimensioni del problema da affrontare Possono interagire tra loro aumentando la reciproca efficacia se correttamente interfacciati Sono dei sistemi aperti poiché la loro costruzione può guidare la scelta di ulteriori approfondimenti di indagine e, quindi, possono essere continuamente aggiornati e affinati

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