11/02/2016
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Modello numerico di flusso


Il fenomeno d’innalzamento della falda nell’area metropolitana di Milano, dopo un periodo di “depauperamento” della stessa negli anni ’60, inizia ad evidenziarsi in maniera significativa all’inizio degli anni ’90, complice soprattutto la cessata attività di numerose realtà industriali, notoriamente e fortemente “idrovore”. Tale fenomeno ha ovviamente provocato un notevole disagio, specialmente perciò che riguarda l’utilizzo dei volumi interrati, adibiti a box, garage ed altro. Dopo un periodo di apparente stabilizzazione, la soggiacenza dell’acquifero freatico è tornata prepotentemente a crescere, soprattutto nel corso degli ultimi due-tre anni e lungo la fascia di comuni immediatamente a nord della conurbazione milanese, in particolare nel Comune di Rho e zone limitrofe, da cui è giunta la richiesta di un approfondimento tecnico del problema.

In un tale contesto, appare quindi sempre più imprescindibile il ricorso a strumenti operativi (i.e. modelli numerici) capaci di fornire risposte gestionali e previsionali, al fine di poter programmare e realizzare al meglio gli opportuni interventi di contrasto/ottimizzazione. A tale proposito, il Gruppo Cap è già da tempo impegnato nello sviluppo di uno strumento aziendale di supporto alle decisioni (P.I.A.), nell’ambito del quale è prevista anche l’elaborazione di un modello di flusso e trasporto 3D alla scala del bacino idrogeologico di riferimento (Figura 1). Il presente articolo riporta pertanto la sintesi dei risultati ottenuti a seguito della realizzazione da parte di Cap Gruppo CAP di un modello di flusso preliminare delle acque sotterranee realizzato per il Comune di Rho (Milano).

Figura 1

Figura 1: Bacino idrogeologico di riferimento del progetto P.I.A. (Piano Infrastrutturale Acquedotti);


Inquadramento idrogeologico

Il sottosuolo della pianura milanese è composto da una potente sequenza di materiali granulometricamente eterogenei e vario grado di permeabilità, compresi dalle ghiaie dominanti a nord di Milano, con spessori anche delle decine di metri, passando a sabbie dominanti, intercalate a livelli limosi e argillosi sempre più spessi procedendo verso sud e in profondità. Dal punto di vista idrogeologico, si possono distinguere tre principali sistemi acquiferi (Figura 2): l’Acquifero A, freatico, fino ai 30-40 m da p.c., dotato di una produttività idraulica più che elevata, per cui l’abbassamento del suo livello idrostatico richiede un’ingente azione drenante, se si vuole ottenere un effettivo riscontro (abbassamento dell’ordine del mezzo metro o più); l’Acquifero B, a falda libera o semiconfinata (quando è presente un livello limoso-argilloso che lo separa dall’A), con base intorno  ai 100 m da p.c.; l’Acquifero C, sempre confinato, prevalentemente sabbioso e con spessori medi di una decina di metri.

Figura 2
Figura 2: Schema generale dei rapporti stratigrafici e dei connessi sistemi acquiferi esistenti nel sottosuolo milanese;

Sintesi delle caratteristiche del modello numerico
Nella prima fase di studio è stato ricostruito il modello concettuale geologico e idrogeologico dell’area d’interesse, grazie alle banche dati geoambientali di CAP. Tale ricostruzione ha permesso l’implementazione del modello numerico di flusso con il codice di calcolo FEFLOW, su un’area di circa 198 milioni m2 (Figura 3). La griglia di discretizzazione è data da 3 layer che schematizzano l’acquifero A, l’acquitardo e l’acquifero B. In corrispondenza dei pozzi in emungimento, la griglia di calcolo è stata infittita (Figura 4). Il modello è stato calibrato in stato stazionario, sulla base della piezometria statica media misurata nel biennio 2013-14, e relativa all’acquifero A+B. I valori di conducibilità idraulica sono costanti per le tre unità idrogeologiche considerate. È stato assegnato un valore di infiltrazione efficace su tutto il dominio del modello (circa 12% del valore medio delle piogge annue nel periodo 2013-14, dato CAP). La Figura 5 mostra l’andamento piezometrico reale/simulato e i valori di scarto in corrispondenza dei target di calibrazione. Si osserva una buona corrispondenza degli stessi per tutta l’area di studio. I maggiori valori di residuals potrebbero essere dovuti a eterogeneità locali, che andranno meglio analizzate.

Figura 3

Figura 3: Area di studio;

Figura 4

Figura 4: Griglia di calcolo del modello 3D;

Figura 5

Figura 5: Andamento piezometrico reale e simulato e i valori di residuals (Res.) in corrispondenza dei pozzi target di calibrazione;

Conclusioni
Il modello numerico preliminare ha permesso di simulare validamente il flusso idrico sotterraneo dell’acquifero tradizionale nell’area relativa a Rho e comuni limitrofi. Il modello calibrato è stato subito testato come strumento previsionale, allo scopo di valutare l’entità degli abbassamenti del livello di falda, in seguito a variazioni dei valori di sollevato indotti nell’area in esame. Il coefficiente di correlazione vicino ad 1 (0,99), il valore della media dei residui in valore assoluto prossima a zero (0,11 m) e il Normalized Root Mean Square Error (NRMS) inferiore al 10% (4,9%) permettono di confermare la buona calibrazione del modello preliminare elaborato. La media dei residuals in valore assoluto è 1,37 m. Il modello calibrato è stato utilizzato per simulare gli abbassamenti del livello idrico sotterraneo in presenza degli emungimenti in atto (condizioni dinamiche). In particolare è stato assegnato un valore di sollevato pari al valore medio annuo totale registrato nel periodo 2013-14; nel caso di assenza del dato del sollevato in uno dei due anni considerati, è stato inserito il dato dell’anno in cui il dato era presente.

In sintesi, il modello sviluppato porta ad affermare che:

  • Scenario 1: per abbassare  di 1 metro la piezometrica di falda, sull’intero dominio investigato, occorre estrarre il 20% in più dell’attuale prelievo totale da pozzi (attualmente pari a circa 66 milioni di m3), che in termini quantitativi si traduce in un volume annuo di oltre 13 milioni di m3 (che necessitano ovviamente di un recapito per il loro vettoriamento);
  • Scenario 2 (Figura 6): limitatamente all’area del Comune di Rho (che quindi può essere considerato come “sito pilota” per le indagini avviate sul tema), è necessario prelevare un 25% di acqua sotterranea in più rispetto al “sollevato comunale”, sempre per ottenere abbassamento di 1 metro (ossia, oltre 2 milioni di m3 all’anno in più).

Questi dati danno già la dimensione del problema in atto, in particolare della criticità tecnica (individuazione dei recapiti dove andare a riversare tutta quest’acqua di falda) ed economica, ai fini del suo contenimento nei riguardi delle infrastrutture in sotterraneo.
L’ulteriore approfondimento del modello concettuale dell’area di studio e il futuro affinamento di quello di flusso ora implementato permetteranno una sempre più efficiente applicazione di tale strumento per scopi previsionali.

Figura 6
Figura 6: Andamento piezometrico reale e simulato – Scenario 2;

Maurizio Gorla – Responsabile Ufficio di Progetto P.I.A. e Bonifiche – Cap Holding S.p.A.
Chiara Righetti – Ufficio di Progetto P.I.A. e Bonifiche – Cap Holding S.p.A.

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