Scenari di intrusione marina negli acquiferi e possibili azioni di contrasto
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L'intervento di Serena Liso, Geologa IRSA CNR Bari (DRINKADRIA), presentato al convegno Servizi a rete Tour 2015
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STRATO PERMEABILESTRATO PERMEABILE
Φo
L
EQUAZIONE GHYBEN-HERZBERG
L =
𝐾 1+𝛿 ∅0
2
2𝑄0
K conducibilità idraulica
𝛿 rapporto tra pesi specifici di acqua dolce e salata
∅0 carico piezometrico
𝑄0 deflusso di falda
Qo
[ ] * (Bear, pag. 396)*
FENOMENO DI INTRUSIONE MARINA IN ACQUIFERI COSTIERI](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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Scenari di intrusione marina negli acquiferi e possibili azioni di contrasto
- 1. 1 Servizi a Rete - Milano 2015 "Scenari di intrusione marina negli acquiferi e possibili azioni di contrasto" IRSA (CNR) Bari C. Masciopinto e I. S. Liso
- 2. 2 STRATO PERMEABILESTRATO PERMEABILE Φo L EQUAZIONE GHYBEN-HERZBERG L = 𝐾 1+𝛿 ∅0 2 2𝑄0 K conducibilità idraulica 𝛿 rapporto tra pesi specifici di acqua dolce e salata ∅0 carico piezometrico 𝑄0 deflusso di falda Qo [ ] * (Bear, pag. 396)* FENOMENO DI INTRUSIONE MARINA IN ACQUIFERI COSTIERI
- 3. AREA PILOTA
- 4. 4 • PARAMETRO MONITORATO Salinità [g/L] • NUMERO POZZI 120 • PROFONDITA’ CAMPIONAMENTO 5-10 m sotto il livello piezometrico 7.5 g/L (May 08) 5 g/L (May 08) 2.5 g/L (May 08) Abandoned wells due to high water salinity 0.5 g/L (May 08) 6.5 g/L (May 08)
- 5. 5 FINALITA’ E OBIETTIVI DELLA RICERCA 1. Valutare sperimentalmente l’impatto dell’innalzamento locale del livello del mare sulla riserva di acqua potabile della Penisola Salentina, durante il XXI e XXII secolo. 2. Determinare una nuova formula per quantificare l’aumento dell’intrusione marina negli acquiferi costieri 3. Quantificare la riduzione del deflusso di falda nella Penisola Salentina a causa dell’aumento dell’intrusione marina 4. Stimare la perdita di risorsa potabile in termini di riduzione del volume di falda
- 6. 6 Bari LSLR 8,76 mm/y Taranto LSLR 8,76 mm/y Otranto LSLR 4,38 mm/y Kopp* 2014 GSLR 8,76 mm/y 2000-2014 Risalita massima del livello del mare stimata per il XXII secolo nel Salento: 2 m (* Kopp et al. 2014. Probabilistic 21 and 22 century sea-level projections at a global network of tide-gauge sites. Earth’s future, 2, 383-406, doi: 10,1002/2014EF000239 )
- 7. XXII SECOLO Avanzamento massimo stimato linea di costa 40-600 m Avanzamento massimo stimato interfaccia Ghyben-Herzberg 220 m
- 9. 9 IN UN ACQUIFERO FRATTURATO: flusso di falda in assenza di intrusione marina flusso di falda in presenza di intrusione marina
- 12. 12 CONCLUSIONI I risultati sperimentali ottenuti nella Penisola Salentina, predicono un’importante riduzione della risorsa di acqua dolce, che potrebbe raggiungere il 15-16% dell’attuale volume prelevato a scopi potabili, entro il XXIII secolo. La ricarica artificiale può contrastare efficacemente l’aumento dell’intrusione del mare negli acquiferi costieri.
- 13. 13 Autori: Dott. Costantino Masciopinto Dott.ssa Isabella Serena Liso
Editor's Notes
- -Rappresento l’istituto di ricerca sulle acque cnr-irsa di bari. -Siamo partner del progetto europeo drinkadria abbiamo l’obiettivo di MONITORARE la falda di Ostuni-Villanova. -Stiamo valutando sperimentalmente l’impatto del CAMBIAMENTI CLIMATICI sulla SALINIZZAZIONE degli acquiferi costieri
- -per capirci qualcosina in più… Consideriamo il caso in cui: ZONA COSTIERA con uno strato superficiale poroso (ghiaia e sabbia) che POGGIA su uno strato impermeabile e consideriamo che questi strati si estendano anche sotto il livello del mare -Lo strato impermeabile ha la capacità di riempirsi di acqua fino alla profondità dello strato impermeabile -Le acque meteoriche si infiltrano nel terreno e formano una falda di acqua dolce che si muove verso il mare. Se non ci fosse acqua dolce proveniente dall’entroterra il mare si espanderebbe sotto la superficie emersa a formare una falda di acqua salata -In prossimità della costa l’acqua dolce, che è più leggera, si muove sopra l’acqua salata. Si forma così il CUNEO SALINO delimitato superiormente dall’interfaccia su cui poggia l’acqua dolce ed inferiormente dallo strato impermeabile. - In realtà l’interfaccia non è una linea netta, ma una zona di spessore variabile, in cui l’acqua dolce e salata si mescolano in proporzioni differenti a formare una zona di acqua salmastra -L’entità dell’intrusione dipende da: innalzamento livello mare e abbassamento livello di falda dovuto ad un eccessivo pompaggio -I due scienziati G e H hanno sviluppato questa formula che permette di conoscere la profondità dell’interfaccia acqua dolce-salata dal livello del mare
- -Problema intrusione marina è LARGAMENTE diffuso in Puglia, in particolare nella penisola salentina, motivo per cui è stata selezionata -Vulnerabilità estrema: aridità - tasso piovosità MINORE DI 600 MM/ANNO; non vi sono rilevanti corsi superficiali di acqua e le falde sono storicamente sempre state la prima fonte di approvvigionamento potabile. - Inoltre, il salento ha un’economia dipendente dall’agricoltura (come altre regioni dell’area mediterranea: spagna, grecia, egitto, tunisia) pertanto c’è una notevole domanda d’acqua a scopi irrigui. -Questo ha portato ad un notevole stress antropogenico della risorsa e l’acquifero non riesce a ricaricarsi naturalmente a sufficienza per far fronte alla domanda d’acqua
- -La diminuzione del volume di acqua dolce richiama acqua salata dal mare, come abbiamo visto nelle slide precedenti -In questa mappa salinità: una buona parte degli acquiferi costieri della nostra regione è affetto da elevata salinità. I dati si riferiscono al 2009 e oggi la situazione è peggiorata -Molti pozzi trivellati sulla costa sono stati abbandonati perché divenuti molto salati. Si leggono valori di 6.5 g/L anche a distanze superiori al Km dalla costa -Da qui il nostro interesse a QUANTIFICARE L’IMPATTO DELL’INNALZAMENTO DEL LIVELLO DEL MARE, LEGATO AI CAMBIAMENTI CLIMATICI, SULLE CONDIZIONI DEGLI ACQUIFERI COSTIERI
- -Le nostre considerazioni sperimentali riguardano proprio questo impatto sulla penisola salentina e gli scenari di previsione coprono il XXI e XXII secolo -Abbiamo formulato una nuova eq, applicabile a tutte le tipologie di acquiferi (porosi e fratturati) per determinare l’aumento dell’INTRUSIONE MARINA negli acquiferi a causa DELL’INNALZAMENTO LOCALE DEL LIVELLO DEL MARE, dovuta a sua volta al CAMBIAMENTO CLIMATICO -Abbiamo quantificato la RIDUZIONE del VOLUME DI ACQUA DOLCE che si traduce in PERCENTUALI DI PERDITA DI RISORSA POTABILE
- -La prima considerazione riguarda la stima dei trend di innalzamento locale del livello del mare. Abbiamo campionato i dati raccolti dai mareografi di B,T e O e li abbiamo posti in questi diagrammi bidimensionali contro il tempo. Ne è risultato che i trend di B e T sonno perfettamente in accordo con le previsioni di Kopp che nel 2014 ha stimato i tassi di risalita media del livello del mare a livello globale. -Il trend di O, risulta invece dimezzato. Questo perché l’innalzamento locale del livello del mare può essere notevolmente influenzato dalle condizioni locali (andamento delle correnti marine, temperatura dell’acqua che determina espansione termica). -Calcolati questi trend, li abbiamo tradotti visivamente…
- …nella variazione di posizione della linea di costa nel tempo. -Qui si può confrontare la posizione della linea di costa nel 2100 in giallo e nel 2200 in blu, rispetto alla posizione attuale in rosso -L’avanzamento massimo della linea di costa è stato stimato tra i 40 e i 600 m per l’anno 2200 e la corrispondente lunghezza dell’interfaccia acqua dolce-salata di massimo 220 m. -L’effetto dell’avanzamento del mare verso l’entroterra si traduce in un aumento di salinità della falda. Per verificare e quantificare l’aumento della salinizzazione abbiamo simulato un pozzo posto ad 1 Km di distanza dall’attuale linea di costa e tramite questa eq. abbiamo stimato le variazioni di salinità riportate in questa finestra -Nella formula: C, A e D sono costanti e d è la distanza tra il nostro pozzo e l’interfaccia acqua dolce-salata, che cambia posizione man mano che la linea di costa avanza -Nella mappa si nota facilmente una variazione di tonalità dal blu al rosso dominante che corrisponde all’avanzamento del cuneo salino e quindi ad una maggiore lunghezza dell’intrusione
- -La lunghezza dell’intrusione corrisponde ad L-Ld. Con questa formula siamo in grado di capire quando l’intrusione marina è presente e quando no. Quando L-Ld=0 non c’e intrusione , al contrario L-Ld>0 l’intrusione è presente. Qui ho chiarito cosa sono i membri dell’equazione…. L : lunghezza dell’interfaccia acqua dolce-salata Ld : lunghezza dell’interfaccia tra la costa ed un assegnato carico piezomerico, in questo caso Qo K : conducibilità idraulica dell’acquifero B : spessore saturo dell’acquifero Hs: carico residuo Delta-gamma : rapporto tra pesi specifici ra l’acqua salata e dolce
- -La lunghezza dell’intrusione corrisponde analiticamente a L-Ld. -In questa slide ho proposto due situazioni differenti -In alto una condizione ideale in assenza di intrusione. L-Ld è infatti pari a zero. Chiameremo Qo la quantità d’acqua di falda che raggiunge il mare, nota come DEFLUSSO DI FALDA, in questa condizione ideale -In basso una situazione in cui l’intrusione è attiva. L-Ld è infatti maggiore di zero. Chiameremo Q il deflusso di falda in questa seconda situazione -Le frecce blu mostrano visivamente i pesi del deflusso di falda nelle due differenti situazioni. Sarà maggiore nel primo, piuttosto che nel secondo caso. -Possiamo quindi valutare la riduzione del deflusso di falda in presenza di intrusione operando una differenza tra Qo e Q, ottenendo un DELTA Q -Questa differenza per così dire di PORTATA DI FALDA si può trasformare in volumi, che corrispondono proprio alla perdita di risorsa potabile -Per valutare la perdita di risorsa nella nostra regione abbiamo sostituito ai parametri esplicitati i valori peculiari della nostra regione ottenendo…
- …questa mappa. - I risultati sono stati trasformati in % di perdita di risorsa rispetto all’attuale volume prelevato a scopi potabili. - Le nostre previsioni confermano che nella penisola salentina si potrebbe raggiungere il 15% di perdita di risorsa entro il 2200 - Vorrei sottolineare che le nostre stime non considerano l’effetto dello sfruttamento antropogenico della risorsa che ha un impatto molto maggiore sul problema della salinizzazione delle falde rispetto a quello determinato dall’innalzamento del livello del mare.
- - Una misura molto efficace per contrastare l’avanzamento dell’intrusione marina negli acquiferi costieri è sicuramente la ricarica artificiale della falda. - In questa slide ho rappresentato, per comodità di visualizzazione, in azzurro il flusso di falda, in blu l’intrusione marina ed in rosso un flusso artificiale generato dall’immissione in falda, tramite pozzo, di volumi di acqua dolce depurata. - Si nota come nella zona adiacente il pozzo di ricarica, l’intrusione marina arretra, invece è pronunciata lateralmente, dove non vi sono flussi importanti di acqua dolce che possano contrastare l’avanzamento del mare.
- Concludendo.. - La formula presentata può essere utilizzata per qualsiasi tipologia di acquifero e risulta molto utile per valutare l’impatto dei cambiamenti climatici sulla perdita di risorsa potabile negli acquiferi costieri - I nostri risultati mostrano uno scenario preoccupante per la penisola salentina che potrebbe perdere anche il 15% dell’attuale volume prelevato a scopi potabili entro il 2200 - Vorremmo raccomandare quindi un’immediata attuazione delle misure di tutela e salvaguardia della risorsa potabile (come ad esempio la ricarica artificiale) dall’innalzamento del livello del mare, per proteggere la falda dolce dall’intrusione marina.