Misure di mitigazione degli impatti della produzione idroelettrica sugli ecosistemi fluviali

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(1)I Convegno Italiano sulla Riqualificazione Fluviale. Misure di mitigazione degli impatti della produzione idroelettrica sugli ecosistemi fluviali. Bruno Maiolini Centro Ricerca e Innovazione Fondazione E. Mach E-mail: [email protected].

(2) Roll along, Colombia, you can ramble to the sea, but, river, while you’re rambling, you can do some work for me Woodie Guthrie Grand Coulee Dam, 1935.

(3) üNelle Alpi le abbondanti precipitazioni e I ripidi dislivelli sono pre-condizioni ideali per la generazione di energia idroelettrica üRelativamente basso costo e rinnovabile üImportante fattore economico a scala locale üPronta risposta ai picchi di richiesta üPartner ideale per accumulare energia in eccesso da altre fonti rinnovabili (vento, sole….).

(4) Inoltre : üObblighi UE per gli obiettivi Kioto üObiettivi UE 2020 (20% rinnovabili, 20 % aumento efficienza energetica, 20% diminuzione gas serra) üIndipendenza dalle importazioni.

(5) Ma gli schemi di produzione tradizionali hanno severi impatti sugli ecosistemi acquatici e sui beni e benefici ambientali ad essi associati, che assumono una rilevanza sempre maggiore nell’attuale scenario di cambiamenti climatici e socio-economici Le sfide: üAdempimenti verso I protocolli della Convenzione delle Alpi üAdeguamenti alla WFD 2000/60 EC.

(6) La filiera idroelettrica ha effetti sugli ecosistemi acquatici nelle tre fasi della produzione Portata ridotta e costante Congelamento invernale, Rilasci ipolimnetici. riscaldamento estivo. Portata ridotta e costante. Interruzione continuità. Alterazione trasporto solido Anossia Alterazione chimica Interruzione continuità. . stoccaggio. captazione. Peaking di portate, chimiche e termiche Interruzione continuità. rilascio.

(7) La portata (magnitudine, frequenza, durata, stagionalità, velocità di cambiamento) e la temperatura (gradi giorno, escursione giornaliera e stagionale) sono i due fattori abiotici più importanti nel determinare la funzionalità generale degli ecosistemi lotici (e.g. Poff et al., 1997, Vannote and Sweeney, 1980; Ward, 1985; Petts, 2000)..

(8) Fiume Adige : alterazioni a lungo termine. PRE-IMPACT. POST-IMPACT. Stoccaggio estivo Hydropeaking. Installed Reservoir Volume in the Trentino Region. 500. 40. 400 3. Yearly hydropower National Production [TWh]. Nel bacino dell’Adige ci sono 30 grandi dighe con una capacità totale di invaso di 571 x106 m3, che alimentano 34 grandi centrali.. 50. 600. Hydropower production in Italy. Volume [m ]. 60. 30. 300. Pre - Impact. Post - Impact. 20. 200. 10. 100. 0 1920. 1930. 1940. 1950 Time [years]. 1960. 1970. 0 1980.

(9) Idrogrammi (medie decennali) dell’Adige dal 1923 al 2008. 600. 500. 3. m /s. 400. 300. 200. 100. 0. 1923-1932. 1933-1942. 1943-1952. 1953-1962. 1973-1982. 1983-1992. 1993-2002. 2003-2008. 1963-1972.

(10) 35 >600 m3/s. n. giorni/anno. 30. >500 m3/s. 25 20 15 10 5 0 19231932. 19331942. 19431952. 19531962. 19631972. 19731982. 19831992. 19932002. periodo. Fiume Adige a Trento: numero di giorni/anno con portate giornaliere superiori a 500 e 600 m3/s. 20032008.

(11) Analisi di portata Range of Variability Approach (RVA), Richter et al. (1996, 1997, 1998).

(12) 2000. 1000. 0 ImL1 ImL2. tot ind/mq 1789 3823. tot ind/ora 264 100. 100 2. 50 0. 0 -2 13/ott/2002. 10/ott/2002. 7/ott/2002. 4/ott/2002. 1/ott/2002. 29/set/2002. 26/set/2002. 23/set/2002. 20/set/2002. Im.L1. 18/set/2002. 15/set/2002. 12/set/2002. 9/set/2002. 6/set/2002. 4/set/2002. 1/set/2002. 29/ago/2002. 26/ago/2002. 23/ago/2002. 21/ago/2002. 18/ago/2002. tot ind/mq tot ind/ora. 15/ago/2002. 150. 9/ago/2002. 3000 200. 12/ago/2002. 250. 7/ago/2002. 4000. 4/ago/2002. 300. 1/ago/2002. 5000. 29/lug/2002. prelievo. 12. 10 Im.L2. 8. 6. 4.

(13) stoccaggio. L’interruzione della continuità e le alterazioni chimico-fisiche si sommano ad un cambiamento di tipologia fluviale, l’ecosistema riparte da zero.

(14) 400. Comunità CR2 n°indiv/m. 2. 350 300 250 200. 347. 150 100 50. 11. 9. 39. 2. 22. 13. ri. i. ec ot te. te r E. Pl. ot te ri. fe m er ot. ltr A. Tr ic. iD it t er. i. e id a ul m Si. Ch iro. A. ltr. no m id. it ax a. ae. 0. Un tipico torrente glaciale diventa, a valle della diga, un torrente creno-ritrale, dalle caratteristiche ecologiche del tutte diverse 1600. Comunità CR3 n°indiv./m2. 1400 1200 1000 800. 1412. 600. 1100. 400. 815. 643. 200. 488. 431. 187 ri tt e le co P. i te r. Ef em er ot. i te r ot Tr ic. itt D tr i. m ul. er i. id ae Al. hi C. Si. ro no. tr i. m. ta. id. xa. ae. 0. Al. stoccaggio.

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(16) Finalmente ce la ridanno! rilascio.

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(18) Il momento della restituzione delle acque turbinate è quello con il maggior impatto sull’ecosistema fluviale.. In generale a valle del punto di restituzione: •La T C segue andamenti annuali del tutto innaturali; •La tipologia fluviale di partenza viene modificata e si assiste ad un mescolamento di acque di origine diversa; •Può alterare la quantità di solidi e detrito organico nel tratto a valle; •Le comunità zoobentoniche vengono drasticamente ridotte; •La colonizzazione via drift è ridotta..

(19) 14 portatata Vermiglio 2007 12 10 8 6 4 2 0 G. F. M. A. 45. M. G. L. A. S. G. L. A. S. L. A. S. portata Malè 2007. 40 35 30 25 20 15 10 5 0. G. F. M. A. 90. M. portata Mezzolombardo 2007. 80 70 60 50 40 30 20 10 0. G. F. M. A. M. G.

(20) WARM Thermopeaking. 0 T downstream > T upstream. 6. -2. -4. COLD Thermopeaking T upstream> T downstream. 01/12/07. 01/11/07. 01/10/07. 01/09/07. 01/08/07. 01/07/07. 01/06/07. -6 01/05/07. 2. 01/04/07. 4. 01/03/07. 01/02/07. 01/01/07. T (°C). Fiume Noce a valle della centrale di Mezzocorona (218 m slm) T downstream - T upstream of Mezzocorona hpp.

(21) NB13 6 km a valle NB8, 500 m a NB15 km a valle NB78(500 ma valle monte).

(22) •Kick (prima e dopo il rilascio) •Drift (4 campioni con 3 replicate, ogni 15’ prima; 7 campioni x 3 replicati ogni 5’ durante il rilascio a NB8, NB13, NB15).

(23) Total NB8. Total NB 13. Total NB15. 140 120. ind/m3. 100 80 60 40 20 0 n° sample 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

(24) 200 180. 181. Hyporheos Benthos. 160. N. tot. ind. 140 120 100 80 60 40 20 0. 6 NB7. 13. 10 NB8. 6. 10 NB13. L’onda di hydropeaking ha forti effetti sulla comunità di invertebrati iporreici, causando una riduzione dell’habitat disponibile dovuta dell’intasamento degli interstizi (clogging).

(25) Simulazione di hydropeaking in condizioni controllate.

(26) 7. 3. m /s. 6 5 4. 80 60 40 20 0. 3 2 1 0 sample sample sample sample sample sample sample sample sample sample sample 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. A Discharge (L). B Discharge (L). A Invertebrates density ( R). B Invertebrates density ( R). n.ind./m. 180 160 140 120 100. 8. 3. Due variazioni di portata: lenta e veloce.

(27) Effetti dell’hydropeaking: legati anche alla morfologia fluviale! Verona Cornino Forgaria TAGLIAMENTO. ADIGE. Trento. ~ 1000m. ~ 100m. ~ 10m Alveo fortemente canalizzato. ~ 4m. Ponte di Pinzano. Alveo molto dinamico. Larghezza ~ costante. Presenza di più canali con caratteristiche diverse. Scarsa diversità di habitat. Elevata diversità di habitat.

(28) ALTERAZIONE MORFOLOGICA: COSA SUCCEDE QUANDO AUMENTA LA PORTATA? 3.5. Adige. 4.5 4. velocità media [m/s]. profondità media [m]. 5. Tagliamento. 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0. Adige. 3. Tagliamento 2.5 2 1.5 1 0.5 0. 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. portata [m³/s]. 0. 200. 400. 600. 800. 1000. portata [m³/s]. larghezza [m]. 1000 900. Adige. 800. Tagliamento. 700 600 500 400 300 200 100 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. portata [m³/s]. 1200. 1400. Gentile concessione di G. Zolezzi. 1400.

(29) Ma le cose si complicano!.

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(31) Richiesta idroelettrica in aumento 1) quantitativamente (soprattutto mini idroelettrico) 2) con diverso andamento stagionale 3) con diverso andamento giornaliero Produzione idroelettrica (MW) nelle 24 ore del terzo mercoledì di ogni mese, dati Terna 2007 gennaio. 12. febbraio 10. marzo aprile. 8. maggio 6. giugno luglio. 4. agosto settembre. 2. ottobre 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24. novembre dicembre. Fonte: dati Terna.

(32) cm 80 70 60. 1-14 giugno 1997. 50 40 30 20 10 0 -10 gio gio ven ven sab sab dom dom lun lun mar mar mer mer gio gio ven ven sab 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00. sab dom dom lun lun mar mar mer 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00. mer gio gio ven 12.00 0.00 12.00 0.00. 1-14 giugno 2007.

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(37) Uso delle risorse idriche. Benefici ecosistemici fiumi. HMWB.

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(39) INDICAZIONI DI POTENZIALI INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE Gronda Zona di influenza della captazione. Zona di influenza dello stoccaggio. Diga. la filiera idroelettrica. Centrale di produzione. • Stoccaggio. FASE. • Captazione. captazione. stoccaggio. IMPATTI. Zona di influenza del rilascio. Alterazione regime idrologico Alterazione regime termico comunità bentonica. Accumulo sedimenti, stratificazione termica Interruzione continuità longitudinale e verticale alterazione comunità bentonica e iporreica Alterazione regime idrologico Alterazione regime termico. MITIGAZIONI. • Rilasci Selezione tipologie fluviali da captare Rilascio del DMV per bypass. rilascio. Alterazione regime idrologico Alterazione regime termico Clogging Alterazione comunità bentonica (drift). Riutilizzo acque turbinate (irrigazione, ripompaggio in bacini di monte, produzione idroelettrica, usi industriali e ricreativi). Piene programmate. Bacini di laminazione. Bypass e scale di monta per fauna ittica migratrice. Allungamento tempo di raggiungimento massima produzione. DMV da acque superficiali. Massimizzazione dell’efficienza delle opere di presa. già sperimentato da sperimentare. Prelievo per turbinamento da profondità variabili Modificazione della morfologia fluviale (creazione zone braided, zone umide).

(40) Common Implementation Strategy per l’attuazione della 2000/60 EU Possibili misure per ridurre l’impatto dell’ hydropeaking − costruzione di bacini di laminazione a valle delle centrali − ridurre il rapporto tra portata di base e portata immessa − allungare il periodo di raggiungimento della max capacità delle turbine − deviare verso altri usi le acqua turbinate.

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(42) 2007 900 800 700 600. 1675 1625 1575 1525 1475 1425 1375 1325 1275 1225 1175 1125 1075 1025 975 925 875 825 775 725 675 625 575 525 475 425 375 325 275 225 175 125 75 25 -25. 400 300 200. Adige Boara. Adige Vo destro. Adige Villa Lagarina. Adige Marco. Adige Trento. 0. Adige Villa Lagarina. 100. Adige S. Michele. elevation (m a.s.l.). 500. Mediana 25%-75% Min-Max. Trento out Mori in Mori out Biffi. 425. 400. 375. 350. 325. 300. 275. 250. 225. 200. 175. distance from mouth (km). 150. in Biffi Boara Pisani. 125. 100. 75. 50. 25. 0.

(43) 800. Adige Villalagarina 2007. 600 400 200 0. 800 600 400 200 0. Adige Marco 2007.

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(45) • Centrale di Ala – Avio: bypass per il ripristino della continuità longitudinale.

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(49) Ecologia della Riconciliazione è la scienza che inventa, costruisce e mantiene nuovi habitat per preservare la diversità delle specie nei luoghi dove viviamo, lavoriamo o giochiamo. Mike Rosenzweig.

(50) Quantificazione economica dei benefici ecosistemici (es. zone umide) Funzione/servizio. US$ ha anno-1. Ricarica delle falde/acque potabili Protezione dalle piene Autodepurazione Benefici culturali Ricreazione Habitat/Rifugi Regolazione del clima. 7600 7240 1659 1761 491 439 265. Totale. 19580 (Costanza et al., Nature 1997).

(51) Grazie per la vostra attenzione.

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