Attività di modellistica idrogeologica in Arpa Toscana

Arpa Toscana negli ultimi anni ha iniziato ad utilizzare la modellistica numerica applicata all’idrogeologia, in ambito di pianificazione e gestione del territorio, approfondendo le conoscenze sullo stato quali-quantitativo delle falde acquifere presenti nel sottosuolo e dei corpi idrici superficiali a esse connesse.

La modellistica idrogeologica negli ultimi anni si è rilevata per ARPAT uno strumento indispensabile per il miglioramento dello stato quali-quantitativo delle falde acquifere presenti nel sottosuolo e dei corpi idrici superficiali ad esse connesse.

La modellistica viene costruita per rappresentare, in modo “semplificato”, un sistema idrogeologico complesso allo scopo di verificarne il funzionamento o di prevederne l’evoluzione nel tempo. Essa costituisce una tecnica specialistica di particolare efficacia nella comprensione di un sistema acquifero e rende possibile la definizione e la replica dei fenomeni che si svolgono in questo ambiente, nonché la simulazione di scenari futuri, anche per l’eventuale progettazione di interventi di mitigazione.

In particolare i modelli di flusso permettono di verificare le componenti del bilancio idrico dell’acquifero e le variazioni delle condizioni piezometriche e rappresentano la base su cui sviluppare i modelli di trasporto per la simulazione del trasporto di inquinanti o del fenomeno di intrusione salina, piuttosto diffuso lungo le coste toscane.

Va sottolineato che un modello matematico deve sempre basarsi su un modello concettuale del sistema acquifero ben definito in termini idrogeologici ed idrodinamici. Peraltro lo sviluppo di un modello matematico chiarisce spesso alcuni meccanismi di funzionamento del sistema idrogeologico simulato, approfondendo le conoscenze su cui è basato il modello concettuale.

ARPAT ha iniziato ad occuparsi di modellistica idrogeologica dal 2003 con uno studio idrogeologico per processi di arricchimento da nitrati nella pianura del Fiume Cecina. L’attività è proseguita verificando modelli di flusso e/o trasporto inseriti in progetti sottoposti a VIA e a procedimenti autorizzativi, ovvero realizzandone di specifici per gestire condizioni di inquinamento di falde acquifere e/o simulare scenari di possibili impatti futuri.

Tra i casi di studio affrontati da ARPAT si descrivono brevemente quelli relativi allo sviluppo di un modello numerico di flusso e trasporto del sistema acquifero della pianura del Cecina (LI,PI) con l’uso di elaborazioni GIS ed al modello per lo studio dell’interferenza sulle acque sotterranee del tracciato interrato passante ferroviario alta velocità nel comune di Firenze.

Evoluzione della rete di flusso e delle concentrazioni
Evoluzione della rete di flusso e delle concentrazioni (Figura per modello di flusso e trasporto nella Pianura di Cecina)

Il modello di flusso e trasposto nella Pianura di Cecina è stato sviluppato, nell’ambito di un accordo di programma con la Regione Toscana, a seguito di interventi di bonifica della falda acquifera inquinata da organoalogenati in località Poggio Gagliardo (Comune di Montescudaio).

La zona sorgente della contaminazione è stata riconosciuta in un’area industriale – artigianale dove in passato erano operanti una lavanderia industriale e una conceria, in seguito dismesse. In questo sito sono state eseguite la caratterizzazione ambientale, la progettazione della bonifica e la gestione della MISE (Messa In Sicurezza di Emergenza). Infine è stato definito un piano di monitoraggio per il pennacchio di contaminazione in uscita dall’area sorgente, non trattenuto dalla MISE. La modellizzazione ha permesso di calibrare con efficienza il funzionamento della MISE, supportare il programma di monitoraggio e aggiornare il quadro conoscitivo geologico – stratigrafico.

Simulazione dell'effetto sbarramento
Simulazione dell’effetto sbarramento (Figura per modello impatto stazione alta velocità della città di Firenze)

Gli studi per la modellazione della nuova stazione ferroviaria ad alta velocità della città di Firenze riguardano il comportamento idrogeologico dello scavo circondato da pareti di calcestruzzo che determinano un effetto di sbarramento contro il principale acquifero del fiume Arno, formato da ghiaie e sabbie alluvionali. La direzione del flusso di acqua sotterranea locale è quasi perpendicolare al lato più lungo dello scavo e, come misure di mitigazione permanente dell’innalzamento del livello dell’accqua nel sottosuolo (attenuato al momento da pozzi di presa e di resa su entrambi i lati dello scavo), il progetto considera una serie di condotti perforati orizzontalmente sui due lati dello scavo collegati da una tubazione. Il modello di flusso realizzato, pur in attesa di una verifica in corso d’opera con test sul campo, sembra indicare un buon funzionamento del sistema di mitigazione progettato.

a cura di Stefano Menichetti e Stefano Tessitore

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