ANALISI DI ALTERNATIVE PER LA MITIGAZIONE DELLE SICCITÀ TRAMITE IL DSS AQUATOOL: APPLICAZIONE AL SISTEMA DI APPROVVIGIONAMENTO IDRICO AGRI-SINNI.

Presentazione sul tema: "ANALISI DI ALTERNATIVE PER LA MITIGAZIONE DELLE SICCITÀ TRAMITE IL DSS AQUATOOL: APPLICAZIONE AL SISTEMA DI APPROVVIGIONAMENTO IDRICO AGRI-SINNI."— Transcript della presentazione:

1 ANALISI DI ALTERNATIVE PER LA MITIGAZIONE DELLE SICCITÀ TRAMITE IL DSS AQUATOOL: APPLICAZIONE AL SISTEMA DI APPROVVIGIONAMENTO IDRICO AGRI-SINNI

2 PRESENTAZIONE DEL PROBLEMA E OBIETTIVI
Acqua bene scarso e insostituibile Risorse spesso sovrasfruttate e sprecate Utilità della gestione In una situazione di fabbisogni prossimi alle disponibilità le siccità possono mettere in crisi l’approvvigionamento idrico: è improbabile in sistemi evoluti poter reperire nuove risorse convenzionali, si rende necessario allora attingere a riserve storiche (falde acquifere profonde) o attuare degli interventi integrativi di mitigazione, che prevedano il riuso, il risparmio o il recupero idrico; in alternativa con una gestione oculata si possono ridurre i deficit o almeno attenuarli, anche a costo di distribuirli su periodi più lunghi. Si è preso in esame il caso di studio relativo al sistema di approvvigionamento idrico dell’Agri-Sinni per costruire e calibrare un modello di simulazione del sistema al fine di: Stimare l’affidabilità del servizio per le diverse utenze storicamente e nella configurazione attuale Valutare l’effetto di alcune possibili misure di mitigazione delle siccità Proporre uno scenario di evoluzione strutturale e gestionale del sistema che possa far fronte alle esigenze attuali e future

3 SICCITA’ E MISURE DI MITIGAZIONE
Siccità: situazione climatica ricorrente, di occasionale e sensibile riduzione delle disponibilità idriche rispetto ai valori normali per un periodo di tempo significativo e su un’ampia estensione Definibile in ogni fase del ciclo idrologico: siccità meteorologica, idrologica, operativa sui sistemi idrici Disponibilità per gli usi finali dipendente da fenomeni naturali ma anche da processi antropici Deficit per mancanza oggettiva o per scelta gestionale Effetti sull’intera società: perdite economiche, sovrasfruttamento di risorse in esaurimento, inaridimento dei suoli, costi ambientali, decadenza della qualità delle acque Misure di mitigazione: interventi volti a contenere o annullare i deficit nel servizio di approvvigionamento idrico al presentarsi delle siccità. Seguono il principio della non-linearità dei danni con i deficit. Hanno effetti quindi in termini sia di affidabilità del servizio che di abbattimento dei deficit; si possono distinguere misure strutturali e non strutturali, e a lungo o breve termine.

4 LA MODELLAZIONE PER L’ANALISI DELLE MISURE DI MITIGAZIONE DELLE SICCITA’
Interconnessione e complessità dei sistemi idrici rendono opportuna la modellazione, per la comprensione e la previsione dei processi, o per la ricerca di soluzioni ottimali matematicamente basate. Modelli realizzabili per la simulazione, l’ottimizzazione o ibridi. Fasi della modellazione: Definizione degli obiettivi e di un programma, scelta del software Sviluppo del sistema fisico Sviluppo degli apporti idrologici Definizione delle relazioni idrologiche interne Inserimento delle domande idriche Rappresentazione delle regole operative coerente con il software Inserimento in un database di dati di input e loro documentazione Calibrazione/validazione di alcuni parametri Individuazione limiti del modello e possibilità di miglioramento All’utilizzo del modello segue una fase di interpretazione dei risultati delle simulazioni e ottimizzazioni condotte con riferimento ai limiti del modello e dei dati disponibili

5 IL DSS AQUATOOL: MODULO SIMWIN
Permette di schematizzare e introdurre graficamente la configurazione del sistema e delle relative basi di dati associati (caratteristiche fisiche, condizioni di operazione) per le simulazioni e ottimizzazioni. Utilizza un algoritmo di simulazione/ottimizzazione per eseguire l’allocazione su scala mensile, sfruttando i dati idrologici procedenti dall’esterno, operando su uno schema ad archi e nodi, per cui valgono i principi di conservazione della massa e continuità. Elementi modellabili: Nodi con e senza capacità di accumulo, canali, apporti idrologici, domande e impianti idroelettrici, relativi punti di presa, acquiferi, elementi di ritorno, ricariche artificiali, pompaggi addizionali Implementa le regole di gestione con tre modalità complementari: Priorità per ciascuna utenza (a partire da 0, priorità massima), relativa alle prese anziché alle domande, ed anche per definire le relazioni fra i diversi serbatoi. Volumi obiettivo per i diversi invasi. Restrizioni legate a indicatori di allarme, per limitare erogazioni, attività di pompaggio, rilasci in alveo, derivazioni, flussi attraverso particolari canali.

6 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
Soggetto a siccità severe, anche di recente, pur possedendo ottime disponibilità idriche. Le sue prestazioni saranno valutabili dopo la costruzione del modello idrologico-gestionale. Carenza storica di interconnessioni, oggi in via di superamento. Due grandi acquedotti trasferiscono risorsa verso l’acquedotto pugliese.

7 IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI: SCHEMI DI SERVIZIO
Individuabili due sottosistemi (Agri e Sinni) interconnessi.

8 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI INFRASTRUTTURE PRINCIPALI
Invasi: Due con capacità di ordine grandezza superiore Regolazione pluriennale possibile a Monte Cotugno Gannano è una traversa con accumulo significativo Cogliandrino ha uso idroelettrico Serbatoio V min Vmax Marsico N. 1.69 7 Gannano 0.0 2.62 Pertusillo 13.0 155 M. Cotugno 97 530 Cogliandrino 2.3 12.4 Connessioni: Due grandi adduttori potabili verso la Puglia Interconnessioni fra 3 traverse e Monte Cotugno La condotta forzata che pesca nel serbatoio di Cogliandrino scarica nel Noce, fuori sistema Nome Descrizione Qmax [m3/s] c.le cogliandrino max turbinabile 18 sarmento-cotugno Derivazione 20 potabile pertusillo Missanello-Puglia 4.5 sauro-cotugno 12 t agri-cotugno Agri-cotugno Sauro+t.Agri Adduttore del sinni M.Cotugno-Puglia

9 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
APPORTI IDROLOGICI Utilizzate 8 serie di deflussi, di cui 7 ricostruite con regressioni. Deflussi mensili da ottobre 1963 a settembre 2005, sulle 8 sezioni di interesse per il sistema modellato. Si nota una flessione a partire dagli anni ’80, con cali vistosi dei deflussi annui medi a Pertusillo e Monte Cotugno Cogliandr. M. Cotugno Sarmento Marsico Nuovo Sauro Pertusillo Traversa Agri Gannano Totale media 80,99 285,13 85,25 11,82 65,66 241,06 97,63 99,76 967,30 med 83/05 73,73 265,85 76,62 11,88 65,30 200,28 92,99 97,86 884,52

10 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI DOMANDE CONSIDERATE
TIPO domanda tot Civ Bernalda-Pisticci 3.2 Montalbano 9.8 Matera 18.9 Bari-Salento 202.9 Ind ILVA Taranto 12.6 Agr CB Stornara-Tara 36.7 CB BM Agri - A.Min. 80 CB Alta Val d'Agri 18 CB BM Cotugno 120.5 CB BM Sarmento 2 CB Ferro Sparviero 9.2 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI DOMANDE CONSIDERATE

11 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
DOMANDE IRRIGUE

12 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
VINCOLI ECOLOGICI Poche indicazioni cogenti, la stima è stata effettuata tramite le espressioni: DMVj = DMVbase * (Dj - DMVbase) DMVbase=DMVunitario×Sup.d’interesse×n°ggmese×86400/1000/100000 fiume sezione [l/s] [hm3/anno] tot oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep agri marsico - 1,86 0,12 0,16 0,21 0,24 0,23 0,22 0,19 0,14 0,10 0,09 0,08 Pertusill 750 23,65 37,32 2,36 3,25 4,43 4,55 4,46 4,50 3,93 2,91 1,88 1,62 1,55 1,87 Gannan 700 22,08 20,11 1,25 1,44 2,05 2,43 2,32 2,33 2,14 1,66 1,14 1,09 1,03 1,23 t.agri 17,12 1,05 1,43 1,96 2,10 2,06 1,90 1,79 1,36 0,87 0,84 0,80 0,97 Sauro 55 1,73 12,85 0,75 0,91 1,34 1,58 1,51 1,38 1,06 0,71 0,66 0,62 0,74 sinni Coglian 200 6,31 11,22 0,64 1,57 1,46 1,29 1,11 0,82 0,55 0,38 0,35 0,42 Cotugn 600 18,92 45,68 2,61 3,57 5,52 6,09 6,17 5,70 5,18 3,41 2,08 Sarmen 160 5,05 13,02 0,88 1,82 1,56 1,33 0,90 0,56 0,46 0,44 Indicazioni Piano di Bacino

13 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI CRITERI GESTIONALI ADOTTATI
Volumi obiettivo: 80% della domanda fino al settembre successivo Nome invaso V min V max V ini tot annuo volumi obiettivo uso cost uso irr ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic Marsico N. 1,69 7 1.69 7,00 6,23 4,99 3,71 2,47 1,86 Gannano 2,62 2 30 2,00 Pertusillo 13 155 18 114,6 84 149,0 141,3 133,7 122,7 105,6 83,2 60,1 37,7 22,7 70,0 120,0 155,0 M.Cotugno 97 530 100 121,2 173,4 308,4 300,4 292,3 277,3 249,8 211,2 171,2 132,6 109,2 170,0 240,0 324,6 Cogliandr 2,3 12,4 10 120 12,40 Indicatori di priorità: massima (0) per le domande urbane, poi (1) le industriali, quindi le agricole (3), con alcune prese favorite; per gli invasi in serie favorito accumulo a monte; DMV soddisfatti subito dopo le domande urbane Regole di rilascio: (costruite in fase di calibrazione) bloccate le erogazioni all’irrigazione per volumi invasati a M. Cotugno e Pertusillo sotto l’11% della capacità; fino al 18% erogato il 30% delle domande; fino al 30% fornito il 60%; oltre soddisfatte completamente le richieste.

14 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
FASE DI CALIBRAZIONE DEL MODELLO Opportuna per alcuni parametri gestionali non definiti storicamente o per altri valori non definibili univocamente (capacità di derivazione). Simulazioni su due scenari del periodo , in cui il sistema si è mantenuto fisso dal punto di vista strutturale. Si è tentato di avvicinare gli output del modello alle informazioni reali. I confronti sono stati eseguiti per via grafica e tramite gli indici di correlazione e di Nash per le diverse serie prodotte. Volumi invasati a fine ottobre Pertusillo M.Cotugno

15 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
SIMULAZIONE DELLA CONFIGURAZIONE STORICA E ATTUALE Fino al 2005 non erano esistenti o attivi l’invaso di Marsico Nuovo e le traverse Sauro e Sarmento, quindi le interconnessioni erano limitate. Erogazioni Gravi deficit in tutto il sistema, anche in ambito urbano; approvvigionamento all’irrigazione inadeguato. Regolazione pluriennale scadente. Riserve a fine ottobre Erogazioni L’attivazione di Marsico Nuovo, e soprattutto del trasferimento dal Sauro, aiutano già da qualche anno le prestazioni del sistema. Rimane solo un deficit per le domande urbane ed industriali. Regolazione pluriennale a M. Cotugno, si intravede squilibrio fra i 2 sottosistemi Riserve a fine ottobre

16 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
ATTIVAZIONE DELLA TRAVERSA SARMENTO Ulteriori possibilità di regolazione a M. Cotugno; oggi in completamento. Erogazioni Deficit irrigazione Non si prevede alcun deficit per le domande urbane ed industriali. Le prestazioni per l’irrigazione migliorano molto, specialmente lato Sinni: servito 65% della domanda il 97.6% degli anni, il 100% il 45.2% degli anni. M. Cotugno centro della regolazione pluriennale dell’intero sistema: vi arrivano in media 52.7 hm3/anno dal Sauro, 42.2 dall’Agri, 64.9 dal Sarmento. Riserve a fine ottobre

17 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
MISURE DI MITIGAZIONE ADOTTATE Riutilizzo delle acque reflue depurate: con e senza regolazione annuale, renderebbe disponibili fino a 2.5 hm3/anno per il comprensorio Agri-Agri Minore, e 6.6 per il Monte Cotugno Recupero delle acque basse della piana di Metaponto: sollevamento di tali acque di ritenzione da parte della duna jonica non più verso lo smaltimento a mare ma, ove esistano le condizioni di qualità, al comprensorio irriguo dell’Agri-Agri Minore, fino a 3.91 hm3/anno Attivazione impianti di sollevamento di emergenza: già esistenti, captano acque sotterranee o fluenze libere, ma non sono utilizzabili in modo permanente e regolare; possono fornire fino a 9.89 hm3/mese al comprensorio Agri-Agri Minore e fino a 2.63 al Monte Cotugno; nel modello è concesso il pompaggio massimo di 3 volte il massimo mensile, da attivare quando il sistema entri in condizioni di allerta Riallocazione dei deflussi al serbatoio del Cogliandrino: oggi destinati alla produzione idroelettrica e quindi allo scarico nel Noce, potrebbero andare ad alimentare l’invaso di Monte Cotugno, in via permanente oppure in condizioni di emergenza, con il blocco definitivo o temporaneo della centrale di Castrocucco

18 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
SCENARI DI SIMULAZIONE ANALIZZATI Si è partiti dall’ipotesi di base di attivazione del serbatoio di Marsico N. e delle 3 traverse già considerate. A tale configurazione si sono aggiunti di volta in volta uno o più interventi di mitigazione descritti. 11 scenari sono stati generati e simulati, che si aggiungono ai 2 già visti. In tutte le simulazioni il sistema riesce ad assicurare un’affidabilità del 100% a tutte le domande di priorità massima, urbane ed industriali. I CdB Stornara-Tara e Ferro-Sparviero ricevono un servizio equivalente. Simulazioni eseguite sui periodi e

19 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
RISULTATI DELLE SIMULAZIONI EFFETTUATE Confronto sulla base delle prestazioni alle domande irrigue aggregate. Sconsigliabili soluzioni con riallocazione permanente delle risorse del Cogliandrino.

20 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI CONFIGURAZIONE SCELTA
Consiste nella combinazione di tutte le misure prese in considerazione con il massimo quindi in termini di contributi aggiuntivi. Prevede la regolazione annuale delle acque reflue rigenerate e il blocco della centrale di Castrocucco solo in condizioni di penuria idrica. Affidabilità e deficit massimi annui in linea con le esigenze dell’irrigazione. Approvvigionato ogni anno oltre il 70% della domanda totale irrigua, il 100% nel 52.4% degli anni. Dalle riallocazioni delle acque del Cogliandrino presi circa 4 hm3/anno; le altre misure complessivamente forniscono ulteriori 14 hm3/anno a fronte di una domanda irrigua totale di oltre 260.

21 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI CONFIGURAZIONE SCELTA
Erogazioni Regolazione pluriennale possibile a Monte Cotugno. Riserve a fine ottobre Siccità operative attenuate e limitate a pochi anni, specialmente nel sottosistema Sinni. Monte Cotugno Deficit irrigazione Pertusillo

22 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI CONFIGURAZIONE SCELTA
Miglioramenti nei deficit per le due utenze irrigue principali nello scenario scelto rispetto alla configurazione senza misure di mitigazione. Comprensorio Monte Cotugno Comprensorio Agri-Agri Minore Scenario proposto Scenario proposto Senza misure Senza misure Crisi residue

23 CASO DI STUDIO: IL SISTEMA DELL’AGRI-SINNI
CONCLUSIONI Si è dimostrata l’applicabilità del DSS Aquatool ad un sistema del sud Italia quale l’Agri-Sinni, per cui è stato costruito e simulato un modello idrologico-gestionale. Sulla base dei dati idrologici dal 1963 al 2005, si è simulato il funzionamento del sistema sotto diverse ipotesi di configurazione. Le analisi con le misure di mitigazione delle siccità evidenziano netti progressi in termini di affidabilità e riduzione dei deficit, specialmente per scenari con più interventi applicati. Le prestazioni sono ottime per lo scenario suggerito per eventuali future applicazioni, con il quale si attivano tutte le misure proposte, lasciando però in funzione la centrale di Castrocucco. La soluzione proposta consente un servizio senza alcun deficit alle domande a priorità più alta, ed il rispetto quasi totale dei DMV imposti, mentre le utenze irrigue continuano a soffrire siccità operative, molto più brevi e di entità accettabile, in corrispondenza a gravi siccità idrologiche. Sviluppi possibili a partire dai risultati della presente tesi: - Analisi puramente gestionale, mantenendo invariata la configurazione - Studio di possibili espansioni di una o più domande (Acq. Pugliese) - Analisi economica delle diverse soluzioni viste