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di un modello gaussiano ibrido caratterizzato da orografia complessa.
Applicazione di un modello gaussiano ibrido ad un sito industriale caratterizzato da orografia complessa. Bruno Bove, Lucilla Ticconi, Lucia Mangiamele, Mario Scarciolla, Roberto Sozzi Un particolare ringraziamento all’ing. Anna Maria Crisci
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Metodologia di approccio all’applicazione modellistica
L’applicazione di un modello di trasporto e diffusione degli inquinanti in atmosfera è solo uno degli step dello studio sistemico sull’area in esame e richiede l’utilizzo di metodi e strumenti integrati.
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Dati: tipologia e strumenti
DataBase Aria Emissioni Altri strati informativi Uso del Suolo Digital Terrain Model G I S Orografia Rete Agrobios Rete del Servizio Idrografico - ARPAB Dati meteo Rete ARPAB Rete Fenice Dati QA
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Metodologia di approccio all’applicazione modellistica
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Dati sulle sorgenti puntuali di emissione
Anagrafica dell’azienda: - nome - ubicazione - tipologia produttiva (con riferimento a codice CORINAIR) DataBase Aria Caratterizzazione delle sorgenti: - descrizione geometrica del camino, - caratteristiche chimico-fisiche delle emissioni. Altri dati di interesse: - consumi dell’impianto di produzione di calore per riscaldamento - descrizione sommaria del ciclo produttivo
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Metodologia di approccio all’applicazione modellistica
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Popolazione Totale superiore a 610.000 abitanti (ISTAT 1995)
Numero Totale di Comuni pari a 131, di cui solo 11 con popolazione superiore a abitanti Superficie Totale circa pari a kmq
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Aree industriali presenti: 9 nella provincia di Potenza
Superficie [ha] Addetti Atella 34,72 458 Balvano 14,72 456 Baragiano 47,24 266 Melfi 517,94 9.600 Potenza 115,96 2.389 Satriano 12,6 234 Senise 30,54 319 Tito 181,33 2.366 Viggiano 93,21 1.402 Totale 1.048,26 17.490 Aree industriali presenti: 9 nella provincia di Potenza 5 nella provincia di Matera FONTE: Consorzio ASI L’area industriale di Melfi ha una estensione pari a ~ il 50% del totale ed un numero di addetti pari a ~ il 55% del totale.
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L’area di studio: Zona industriale di San Nicola (Vulture –Melfese)
Aziende Addetti Consorzio ASI (anno 2002) 44* 9.600 DPR 203/88 (anno 1997, in corso di aggiornamento) 22+ 7.900 * E' il numero delle aziende in attività; se si considerano quelle in programma si contano 97 aziende. + In prima analisi, si può affermare che la crescita dell'apparato produttivo melfese dal 1997 ad oggi è stata del 20% circa. Considerando la rappresentatività dei dati derivanti dall’archivio relativo alle autorizzazioni regionali rilasciate ai sensi del DPR 203/88, possiamo assumere lo stesso archivio quale fonte significativa di informazioni inerenti le emissioni da sorgenti industriali nell’area industriale di San Nicola di Melfi.
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Metodologia di approccio all’applicazione modellistica
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Aree industriali presenti: 9 nella provincia di Potenza
5 nella provincia di Matera Orografia mista: pianeggiante ad nord e sud-est, complessa ad ovest e sud
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L’area di studio: Zona industriale di San Nicola (Vulture –Melfese)
Dominio: 30 km x 30 km (estensione pari ad 1/10 della superficie regionale) L’area in esame comprende 8 comuni con una popolazione pari a ~ l’11% del totale Area in espansione demografica rispetto al trend regionale La rete di monitoraggio dell’area è costituita da: 7 centraline di qualità dell’aria (a gestione pubblica e privata) 2 centraline meteo (è in programmazione l’installazione di ulteriori 2 stazioni meteo).
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L’area di studio: Zona industriale di San Nicola (Vulture –Melfese)
Preponderanza di zone utilizzate (Fonte INEA) per Seminativi in aree non irrigue; Zone boscate Colture erbacee a pieno campo; Oliveti; Vigneti.
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CTDM PLUS Complex Terrain Dispersion Model Plus
Algorithms for Unstable Situations E’ un codice EPA con soluzione gaussiana dell’equazione di diffusione per emissioni stazionarie da sorgenti puntuali. Permette di trattare situazioni stabili ed instabili in presenza di terreno complesso. E’ un sistema modellistico è costituito dal modello di trasporto e diffusione, il pre-processore orografico e il pre-processore meteorologico. La trattazione della dispersione in presenza di ostacoli in condizioni stabili e neutre si basa sul concetto della Dividing Streamline.
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Concetto di Dividing StreamLine
Nella modellazione stazionaria della dispersione di inquinanti in orografia complessa e situazioni stabili, elemento prioritario è il concetto della Dividing Streamline Hc. Essa divide il plume in: un flusso al di sotto di Hc che non possiede energia cinetica sufficiente a salire sopra la montagna e tenderà a muoversi attorno ad essa un flusso al di sopra di Hc che può scavalcare la montagna è la parte di plume che sale lungo la montagna subendo una convergenza verticale delle linee di flusso (sz diminuisce) ed una divergenza orizzontale (sy aumenta) è la parte di plume che permane orizzontale e si muove attorno all’ostacolo tridimensionale.
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Sistema Modellistico
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Metodologia di approccio all’applicazione modellistica
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Pre-processore Meteorologico ARPA_PBL
Dotarsi di uno strumento che consenta: Supporto ai modellisti; Approccio semplificato; Elaborazione immediata di dati derivanti da misure mediante strumentazione tradizionale OBIETTIVI Il pre-processore è predisposto per produrre file meteorologici ai seguenti modelli: ISC3 MOCAR_3 MOCAR_4 CTDM Plus APPLICABILITA’ Fase di Calibrazione
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Pre-processore Meteorologico ARPA_PBL
INPUT Formato univoco Anno Mese Giorno Ora Velocità vento [m/s] Direzione vento [°] Temperatura aria [°C] Radiazione globale [W/mq] OUTPUT da modello selezionato Formato dipendente Anno Mese Giorno Ora Temperatura aria [°C] Velocità vento [m/s] Direzione vento [°] Radiazione globale [W/mq] Radiazione netta [W/mq] Flusso di calore sensibile [W/mq] Velocità di frizione [m/s] Temperatura di scala [K] Inverso della L di Monin-Obukhov [m-1] Altezza di rimescolamento [m] Velocità convettiva di scala [m/s]
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Ipotesi principali di lavoro
Sorgenti puntuali: 4 camini industriali Run orari in condizioni di stabilità atmosferica Sostanza rilasciata: Inquinante primario - NOx Analisi di sensibilità sulla componente orografica. Variabilità considerata: Orografia Piana, Orografia Semplificata, Orografia Complessa.
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Caratterizzazione delle sorgenti
Caratterizzazione Geografica DTM Caratterizzazione Geometrica e Chimico-Fisica Diametro [m] Altezza [m] Velocità [m/s] Temperatura [°C] Portata [mc/h] Rateo NOx [g/s] Sorgente 1 1,4 50 10 170 69.000 2,4 1,2 17 56.000 Sorgente 2 3 30 18 114 22,0
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Profilo NE-SO Orografia Semplificata Orografia Complessa Orografia
Origine nella sorgente Orografia Semplificata Orografia Complessa Orografia Reale
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CONCLUSIONI ASPETTI RILEVANTI DELL’APPLICAZIONE PRESENTATA In condizioni stabili, l’analisi della rosa dei venti consente una prima individuazione dell’area a maggiore impatto. Nel contesto territoriale descritto, inoltre, l’intensità del vento gioca un ruolo preponderante nella determinazione delle concentrazioni a terra. L’ipotesi di assenza di orografia in territori complessi determina una sottostima dell’area interessata dalla ricaduta di inquinanti. Rispetto agli obiettivi a breve e medio termine fissati a Luglio in sede MED (Predisposizione del data input ed Applicazione del CTDM Plus) possiamo ritenere che lo stato dell’arte sia confortante e soddisfacente.
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Applicazione del CTDM Plus (in condizioni instabili);
CONCLUSIONI PROSPETTIVE A MEDIO E LUNGO TERMINE Predisposizione del data input inerente l’intero sistema produttivo dell’area del Vulture - Melfese; Applicazione del CTDM Plus (in condizioni instabili); Confronto dei risultati con le misure e quindi validazione del modello; Redazione delle mappe di impatto; Impiego del data input realizzato per alimentare modelli gaussiani, con e senza orografia, finalizzando l’analisi alla scelta di modelli efficaci ed user friendly (Libreria di modelli applicabili in contesti emissivi, meteorologici ed orografici anche profondamente differenti).
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