Il diagramma carico calcolato – carico osservato (Figura 6) presenta una buona correlazione dei valori, con un co-efficiente di correlazione 0.997; il diagramma concentra-zione di nitrati calcolata – concentraconcentra-zione misurata (Figu-ra 7), invece, most(Figu-ra una correlazione inferiore dei valori, con un coefficiente di correlazione 0.859.
Nel modello a scala regionale si può notare come
par-te della contaminazione presenpar-te nell’acquifero superfi-ciale venga anche naturalmente trasferita al primo acqui-fero profondo, in genere semiconfinato (Figura 8b).
Figura 6 – Diagramma di correlazione tra carico idraulico misu-rato e calcolato dal modello nei punti di osservazione: il coeffi-ciente di correlazione è pari a 0.997.
Figure 6 – Correlation diagram between measured and calcu-lated head in the head observation wells: the correlation coeffi-cient is 0.997.
Figura 7 – Diagramma di correlazione tra concentrazione di ni-trati misurata e calcolata dal modello nei punti di osservazione: il coefficiente di correlazione è pari a 0.859.
Figure 7 – Correlation diagram between measured and calcu-lated nitrate concentration in the concentration observation wells: the correlation coefficient is 0.859.
Figura 8 – Carte della concentrazione di nitrati calcolate dal modello in falda superficiale (a) e in falda profonda, considerando il layer n°2 (b) con una simulazione in stato stazionario di 100 anni.
Figure 8 – Maps of the model-calculated nitrate concentration of the shallow (a) and deep aquifer, considering layer 2 (b); the simu-lation time is 100 years.
Per quanto riguarda i modelli di dettaglio a1) (Figura 9) e a2) (Figura 10), ubicati nell’area a monte del model-lo, la contaminazione indotta negli acquiferi profondi ap-pare significativa: l’effetto prodotto dai pozzi misti inat-tivi è la formazione di plumes dell’ordine del centinaio di m di lunghezza, con una concentrazione massima di ni-trati a valle del pozzo di 50 mg/l. La propagazione dell’inquinante verso gli acquiferi profondi avviene in questo caso principalmente per fenomeni di diffusione
attraverso gli acquiferi, raggiungendo il primo acquifero profondo con concentrazioni dell’ordine di 5 mg/l.
Inoltre si evidenzia l’effetto delle discontinuità nei li-velli fini nella propagazione dell’inquinante; esso è su-bordinato rispetto al caso di pozzi misti, ma è significati-vo specialmente per la propagazione dell’inquinante nel primo acquifero profondo. In questo caso la concentra-zione di nitrati nel plume di inquinante raggiunge i 20 mg/l.
Figura 9 – Modello a1),sezione orientata SE-NW: situazione dopo 1 anno (sinistra) e 100 anni (destra).
Figure 9 – Cross-section of model a1), oriented SE-NW: contamination transport after 1 year (left) and 100 years (right).
Figura 10 – Modello a2), sezione orientata SE-NW: situazione dopo 1 anno (sinistra) e 100 anni (destra)
Relativamente ai modelli b1) (Figura 11) e b2) (Figu-ra 12), situati nella zona a valle del modello, la contami-nazione indotta negli acquiferi profondi dai pozzi misti inattivi sembra non essere molto significativa, questo perché la componente verticale del gradiente idraulico in questa zona è diretta dal basso verso l’alto e non permette che la contaminazione raggiunga l’acquifero profondo. La presenza di discontinuità, anche in questa situazione, influenza la propagazione della contaminazione negli ac-quiferi profondi, ma appare poco significativa.
Infine è stato inserito nel modello a2), cioè nella si-tuazione più critica tra quelle modellate, un pozzo multi-falda in pompaggio negli acquiferi profondi con una por-tata di 5200 m3/giorno (60 l/s). In questo caso il cono di depressione indotto dal pompaggio incrementa il richia-mo di acqua dall’acquifero superficiale verso l’acquifero profondo attraverso gli aquitards. Si sono viste diverse situazioni (Figura 13), e si evidenzia come la contamina-zione indotta negli acquiferi profondi dai pozzi misti sia significativa soltanto nel caso in cui il pozzo in pompag-gio sia ubicato in corrispondenza a discontinuità nei livel-li a bassa permeabilivel-lità che separano l’acquifero superfi-ciale dagli acquiferi profondi. Se i livelli a bassa permea-bilità sono continui, anche in presenza di pompaggio non si nota un apprezzabile aumento delle concentrazioni ne-gli acquiferi profondi (Figura 13 - pozzo in pompaggio 1). Se invece il pozzo in pompaggio è ubicato in corri-spondenza a discontinuità negli aquitards, il flusso
indot-to dal pompaggio trasferisce in profondità concentrazioni decisamente superiori rispetto a quelle indotte da gradien-ti idraulici naturali che possono instaurarsi nelle aree di ricarica degli acquiferi profondi. In particolare risulta cri-tica la situazione in cui si abbia un pompaggio esclusi-vamente dall’acquifero profondo più prossimo alla super-ficie (Figura 14).
Conclusioni
Nella Pianura Padana piemontese le caratteristiche quali-tative dell’acquifero superficiale sono compromesse da varie contaminazioni. Per alcune specie contaminanti, come ad esempio i nitrati, si parla di inquinamento diffu-so: non è infatti possibile individuare una o più fonti pun-tuali di contaminazione, poiché le sorgenti sono molto numerose o, nel caso dei nitrati, sono areali: si tratta di campi che vengono fertilizzati o concimati e di aree uti-lizzate per lo spandimento dei liquami zootecnici. Queste contaminazioni diffuse possono, in determinate condizio-ni, essere trasferite verso gli acquiferi profondi.
Il modello a scala regionale ha permesso di verificare che parte della contaminazione presente nell’acquifero super-ficiale venga naturalmente trasferita al primo acquifero profondo, in genere semiconfinato. Questo avviene in particolare nelle aree di ricarica degli acquiferi profondi, ubicate nella parte alta della pianura piemontese, a ridos-so del margine alpino.
Figura 11 – Modello b1), sezione orientata SE-NW: situazione dopo 1 anno (a) e 100 anni (b).
Figure 11 – Cross-section of model b1), oriented SE-NW: contamination transport after 1 year (a) and 100 years (b).
Figura 12 – Modello b2), sezione orientata SE-NW: situazione dopo 1 anno (a) e 100 anni (b).
Figura 13 – Rappresentazione schematica delle situazioni modellate per valutare l’effetto della presenza di un pozzo in pompaggio nella diffu-sione in profondità di contaminazioni presenti nell’acquifero superficiale e di un loro confronto con l’influenza di discontinuità nei livelli fini: A) in assenza di pozzi; B) in presenza di un pozzo multifalda lontano da discontinuità dei livelli fini; C) in presenza di un pozzo multifalda in corri-spondenza di una discontinuità dei livelli fini; D) pozzo in pompaggio solo dal primo acquifero profondo, in corrispondenza di una discontinuità dei livelli fini.
Figure 13 – Sketch representation of the situa-tions modelled to evaluate the effect of a multiaq-uifer well on surface contamination downward diffusion. Comparison between the influence of multiaquifer wells and discontinuities in low-permeability layers: A) no wells; B) with a mul-tiaquifer well, far from discontinuities in low permeability layers; C) with a multiaquifer well in correspondence to a discontinuity in low per-meability layers; D) with a well pumping only in first deep aquifer, in correspondence to a discon-tinuity in low permeability layers.
Modello a2): Concentrazione in ow1 indotta da pozzi in pompaggio e in assenza di pozzi in pompaggio
0 1 2 3 4 5 6 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Time (days) co n c (N O3 ) m g /l
pozzo in pompaggio1 pozzo in pompaggio2 assenza di pozzi pozzo in pompaggio3
Figura 14 – Confronto tra le concentrazioni calcolate in quattro situazioni modellate, 80 m a valle del pozzo in pompaggio (cfr. Fig. 13): si può notare come le situazioni più critiche per la protezione degli acquiferi profondi siano quelle relative alla presenza di pozzi in pompaggio in corrispondenza di discontinuità dell’aquitard di separazione tra acquifero superficiale e acquiferi profondi (situazioni C) e D) in Fig. 13).
Figure 14 – Comparison between calculated concentrations in the four modelled situations, 80 m downstream of the pumping well (Fig. 13): the most critical situations for deep aquifers protection are those in which a pumping well is in correspondence to disconti-nuities in the aquitard separating shallow and deep aquifers (situations C) and D), Fig. 13).
In quest’area infatti si ha un gradiente diretto verso il basso (il carico piezometrico dell’acquifero superficiale è maggiore di quello degli acquiferi profondi) e non si ha una marcata differenziazione litologica tra acquifero su-perficiale e acquiferi profondi, poiché i livelli a bassa permeabilità sono discontinui e di potenza ridotta.
Nelle aree di bassa pianura gli acquiferi profondi sono invece naturalmente più protetti per la presenza di aqui-tards e aquicludes di maggiore potenza e continuità area-le.
Una fonte di criticità per gli acquiferi profondi sono i pozzi misti, caratterizzati dalla contemporanea presenza di filtri in corrispondenza dell’acquifero superficiale e di uno o più acquiferi profondi. I modelli di dettaglio che sono stati implementati hanno permesso di evidenziare come, in presenza di un gradiente diretto dall’acquifero
superficiale verso gli acquiferi profondi, in condizioni comuni nell’alta Pianura Padana piemontese, tali pozzi, se inattivi, possono essere veicolo per il trasferimento in profondità di quantità tutt’altro che trascurabili di nitrati, che possono superare in varie situazioni i limiti di legge per le acque destinate al consumo umano. Tali considera-zioni possono essere estese anche ad altri tipi di contami-nanti: poiché la legislazione regionale piemontese (L.R. 30 n° 22/1996 e s.m.i.) riserva gli acquiferi profondi all’uso idropotabile, queste situazioni critiche devono es-sere attentamente considerate e vi si deve porre rimedio, per mezzo di una riduzione degli apporti di inquinanti al-la prima falda e interventi di chiusura o di ricondiziona-mento delle opere in grado di aumentare il grado di inter-comunicazione diretta tra falda superficiale e falde pro-fonde.
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