MONITORAGGIO E CONTROLLO DELL INQUINAMENTO DEL FIUME ARNO NEL COMPRENSORIO DEL CUOIO - LIFE (A 2.5)

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Severina Russo
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1 MONITORAGGIO E CONTROLLO DELL INQUINAMENTO DEL FIUME ARNO NEL COMPRENSORIO DEL CUOIO - LIFE (A 2.5) Alberto Antinori in tecs sistemi Spa ENEA (Roma): Tecnologie EDSS ed emergenze ambientali/industriali, esigenze e soluzioni Sommario Gli obiettivi I partecipanti Il sistema la struttura i dati i modelli gli output Conclusioni 1

2 GLI OBIETTIVI - 1 Realizzazione di una Banca Dati georeferenziata supportata da uno strumento GIS (Geographic( Information System) GLI OBIETTIVI - 2 Sviluppo di un modello dinamico di qualità fluviale: previsione dell evoluzione evoluzione della qualità fluviale in conseguenza a input di dati simulazione diversi scenari analisi what if? pianificazione interventi 2

3 GLI OBIETTIVI - 3 Analisi dei metodi di controllo dell'inquinamento Analisi e pianificazione degli interventi possibili Ottimizzazione dei controlli e degli interventi Efficace e rapido supporto alle decisioni ALTRE ATTIVITA DI RICERCA E SVILUPPO Trasporto dell inquinamento fluviale in mare Previsione delle portate dell Arno nei periodi di magra Estensione dei modelli di qualità fluviale all intero bacino dell Arno 3

4 TEA TEA CONSORZIO CONSORZIO PISA PISA RICERCHE RICERCHE Università Universitàdi di Pisa Pisa ENTI ENTI ASSOCIATI ASSOCIATI ARPAT ARPAT Pisa Pisa PIN PIN Prato Prato PHYSIS PHYSIS CNUCE CNUCE Provincia Provincia di di Firenze Firenze in in tec tec s sistemi sistemi spa spa Sistemi Sistemi Territoriali Territoriali srl srl STRUTTURA DEL SISTEMA CAMPAGNE DI RACCOLTA DATI MONITORAGGIO IN TEMPO REALE DATI STORICI BANCA DATI MODELLO BIOCHIMICO MODELLO IDRAULICO RAPPRESENTAZIONE GEOGRAFICA SISTEMA DI OUTPUT: GESTIONE GRAFICI, E CONTROLLO TABELLE (SISTEMA ESPERTO) INPUT: SCOPO, SCENARIO 4

5 AMBIENTE SOFWARE Si è adottata la tecnologia GIS perché: Permette l integrazione l di dati eterogenei su una comune base geografica Permette di sviluppare interfacce utente amichevoli ed intuitive, non solo grafiche, ma anche e soprattutto geografiche E stata realizzata una integrazione completa tra modelli di simulazione e Sofware GIS (ArcView TM ) I DATI DATI STORICI (campionamenti in alveo da ARPAT) DATI MISURATI (campagne di raccolta ad hoc) DATI DI SUPPORTO (forniti da Autorità di Bacino e Regione Toscana integrati nel sistema) 5

6 Dati GIS (Regione Toscana, Autorità di bacino, ARPAT) altimetria uso del suolo idrografia Arno limiti comunali toponimi potabilizzatori depuratori stazioni di monitoraggio ARPAT stazioni di misura LIFE viabilità geologia aree inondabili dati storici 6

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11 UTILIZZO MODELLI DI QUALITA valutazione dell impatto ambientale di scarichi di varia natura ed entità sull ecosistema fluviale individuazione delle zone a rischio (concentrazione di ossigeno disciolto) stima degli effetti di variazioni climatiche stagionali pianificazione degli interventi definizione di limiti allo scarico differenziati Fenomeni di trasporto in acque superficiali - 1 I fenomeni di trasporto degli inquinanti nelle acque superficiali sono legati a convezione diffusione reazione delle sostanze chimiche disciolte o sospese nell acqua 11

12 Fenomeni di trasporto in acque superficiali - 2 v x=0 t =0 fiume Modelli di qualità fluviale - 1 Sono utilizzati, in generale, modelli dinamici monodimensionali Il sistema di equazioni che risulta si basa sul principio di conservazione della generica grandezza c i ed ha la forma ACCUMULO = INGRESSO - USCITA + GENERAZIONE 12

13 Modelli di qualità fluviale - 2 (A x t c ) i (A x x u c ) i A x x D L c i x A x r dove: A x = sezione di flusso (sezione bagnata) u u = velocità media nella sezione D L = coefficiente di dispersione assiale r i = velocità di produzione (o scomparsa) di c i Modelli di qualità fluviale - 3 Forme simili dell'equazione si utilizzano per esprimere la conservazione della massa e della quantità di moto (sottomodello( idraulico) la conservazione dell'energia termica (sottomodello termico) il bilancio dei vari componenti chimici/biochimici considerati (sottomodello biochimico). 13

14 Modelli di qualità fluviale - 4 Le interazioni tra i vari sottomodelli permettono una soluzione sequenziale del sistema modello idraulico modello termico modello biochimico MODELLI UTILIZZATI Modello biochimico WODA (Kraszewsky( Kraszewsky, Soncini-Sessa Sessa) QUAL2E (EPA) Modello idraulico (Physis( Physis) Il sistema può supportare qualsiasi modello (implementazione di interfaccia ad-hoc) 14

15 Rappresentazione dell asta fluviale con i principali affluenti, fogne e scarichi distribuiti Usciana Era Malucco Chiecina Bisenzio Egola Mugnone Poggi e Chiesi Ombrone Signa F5 F4 Torri F3 Greve Capraia L. F6 Capraia L. F7 Stagno Streda Empoli F8 Pesa Rimaggio Empoli F9 Fucecchio F10 Elsa Orme CAMPAGNE DI RACCOLTA DATI Modello di qualità: : definizione della dinamica che lega lo stato di inquinamento alle cause che lo provocano Necessità di taratura: dati affidabili dati raccolti in regime di stazionarietà idraulica dati raccolti lungo la linea caratteristica 15

16 CAMPAGNE DI RACCOLTA DATI I dati storici disponibili non sono utilizzabili a fini modellistici Cause: non esistono misure di portata prelievi su affluenti non contestuali a quelli in Arno; dati non raccolti lungo una linea caratteristica CAMPAGNE DI RACCOLTA DATI Necessità: progettazione e realizzazione di campagne sperimentali finalizzate alla calibrazione dei modelli. 16

17 CAMPAGNE DI RACCOLTA DATI LUGLIO 95 OTTOBRE 95 MARZO 96 FEBBRAIO 97 SETTEMBRE 97 STRUTTURA DEL SISTEMA CAMPAGNE DI RACCOLTA DATI MONITORAGGIO IN TEMPO REALE DATI STORICI BANCA DATI MODELLO BIOCHIMICO MODELLO IDRAULICO RAPPRESENTAZIONE GEOGRAFICA SISTEMA DI OUTPUT: GESTIONE GRAFICI, E CONTROLLO TABELLE (SISTEMA ESPERTO) INPUT: SCOPO, SCENARIO 17

18 INPUT Idraulici (portata nelle sezioni notevoli) Geografici (geometria sezioni in alveo, lunghezze delle tratte) Chimici (concentrazioni parametri di qualità puntuali e distribuite) Climatologici (temperatura, latitudine, data) Tarature modelli (costanti di reazione) 18

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20 OUTPUT Tabelle Grafici di massima Grafici di qualità Mappe tematiche Plottaggi (cartografia) 20

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23 SISTEMA ESPERTO Sistema informatico di alto livello, basato sulla conoscenza, capace di formulare ipotesi di vario tipo e di verificarle tramite passi di simulazione ANALISI DI TIPO WHAT IF INDIVIDUAZIONE ANOMALIE E CAUSE SUGGERIMENTO CURE 23

24 SISTEMA DI MONITORAGGIO E CONTROLLO Obiettivi raggiunti Il sistema rappresenta uno strumento indispensabile per il governo del territorio consente di definire il carico inquinante sostenibile da parte dei vari tratti dell Arno presi in esame SISTEMA DI MONITORAGGIO E CONTROLLO valutazione dell impatto ambientale di scarichi di varia natura ed entità sull ecosistema fluviale individuazione delle zone a rischio (bassa concentrazione di ossigeno disciolto) stima degli effetti di variazioni stagionali di temperatura e portata pianificazione degli interventi 24

25 Partecipanti Consorzio Pisa Ricerche, Centro TEA: Prof. Ing. Leonardo Tognotti: coordinatore Prof. Ing. Paolo Andreussi P.I. Paolo Ciandri Ing. Michele Bonuccelli Sig.ra Sonia Spinetti Collaboratori Università di Pisa: D.ssa Elena L. Rizzuti Dr. Carlo Sperduti Ing. Silvia Gherardini Ing. Serena Bottaini Collaboratori Università di Udine: Ing. Marina Campolo Ing. Alfredo Soldati Ing. Matteo Nicolini Partecipanti ARPAT, Dipartimento Provinciale Pisa: Dr. Vladimiro Giaconi Dr. Raffaello Nottoli Dr. Carlo Cini Sig. Primo Baroni Sig. S.Vivoli PHYSIS Ing. David Settesoldi Dr. Giuseppe Cocchi CNUCE Dr. Paolo Mogorovich 25

26 Partecipanti PIN Prato, Università di Firenze Ing. Federico Preti Prof. Enio Paris INTECS Sistemi Fabrizio Sciarra Alberto Antinori Sistemi Territoriali Paolo Basile Gianluca Fagiuoli 26

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