PzSC3PzSI3 F : La sfida del geologo nel XXI secolo nelle strategie di sviluppo sostenibile

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

-3 -2 -1 0 1 2 3

d e p th ( m )

flow (L/min)

SI3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

-2 -1 0 1 2

Depth (m)

F low (L/min)

sc3

F ^LOWMETER : i risultati

Pz SC3

Pz SI3

Riporto ghiaie Limi argillosi

Limi-sabbiosi e sabbie-argillose Argille plio-pleistoceniche

8 piezometri (luglio 2009)

SC3 SI3

sock system

C AMPIONAMENTO MULTILIVELLO : le tecniche

packer system

SOLFATI

0

5

10

15

20

25

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

mg/l

P ro fo n d it à ( m p .c .)

MW-01 MW-02 MW-03 Valori limite (Dlgs 152/06)

COM POSTI ALIFATICI CLORURATI CANCEROGENI TOTALI

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60

ug/l

P ro fo n d it à ( m p .c .)

MW-01 MW-02 MW03 Valori limite (Dlgs 152/06)

C AMPIONAMENTO MULTILIVELLO : le tecniche

packer system sock system

SC3

SI3

0 1 2 km

C AMPIONAMENTO MULTILIVELLO : il campionamento ⁽ sock system)

Riporto Limi argillosi Ghiaie Limi sabbiosi e sabbie argillose Argille plio-pleistocenic

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

-3 -2 -1 0 1 2 3

d e p th ( m )

flow (L/min)

SI3

0 4 8

12 16

20 24 28

6,50 7,00 7,50

depth(m)

pH (SI3)

0

4

8

12

16

20

24

28

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

depth (m)

Electric conductivity (si3); µS/cm

0

4 8

12 16

20 24

28

0 10 20 30

depth (m)

O% (SI3)

C : risultati

FLOWMETER

Multilevel sock samplers Parametri chimico-fisici

SI3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

De pt h ( m )

Concentration (µg/L)

SI3

1,1-DCA 1,2-DCA 1,1,1-TCA 1,1-DCE TCE PCE VC

2,8 µg/l *

1 µg/l * 1 µg/l * 3,7 µg/l *

* Campionamento classico (indagini ARPAM , marzo-aprile 2008 )

Parametri Chimico-fisici

0 2 4 6 8 10 12 14 16

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Depth (m)

Concentration (µg/L)

SC3

1,1 DCA (µg/L) 1,2 DCA (µg/L) 1,1 DCE (µg/L)

1,2 DCE (µg/L) TCE (µg/L) PCE (µg/L)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

-2 -1 0 1 2

D e p th ( m )

F low (L/min)

sc3

0 2 4 6 8 10 12 14 16

6,00 6,50 7,00

depth (m)

pH (SC3)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

1300 1800 2300 2800 3300 3800 4300 4800 5300 5800 6300 6800

depth (m)

Electric conductivity (SC3); µS/cm

0 2 4 6 8 10 12 14 16

0 5 10 15 20 25 30 35

depth (m)

O% (SC3)

C : risultati

FLOWMETER Multilevel sock samplers

Riporto Limi argillosi Ghiaie Limi sabbiosi e sabbie argillose Argille plio-pleistocenic

* Campionamento classico (indagini ARPAM , marzo-aprile 2008 )

70,2 µg/l *

SC3

4,5 µg/l *

Identificazione di sorgenti diverse e di percorsi in condizioni differenti

A NALISI I SOTOPICHE ( δ ¹³ C; δ ³⁷ Cl)

Diversi processi di degradazione

Prodotti a diverso rapporto isotopico Diversa distanza dalla sorgente In collaborazione con il prof. Ramon Aravena

della Waterloo University (Ontario, Canada)

A ^NALISI I ^SOTOPICHE ( δ ¹³ C; δ ³⁷ Cl): il campionamento (Febbraio 2010)

20 punti di campionamento

A ^NALISI I ^SOTOPICHE ( δ ¹³ C; δ ³⁷ Cl): risultati

δ ¹³ C PCE

δ ¹³ C 1,1 DCE

Acquedotto di civitanova Marche

E

F I

L M

A

B

C D

dd

G H

E

F I

L M

A B

C D

dd

G H

Acquedotto di civitanova Marche

NB: Zona I; degradazione fino a VC

M ODELLI NUMERICI

Differenze Finite Elementi Finiti

Metodologia

1) Ricostruzione del modello concettuale dell’area 2) Realizzazione prova di pompaggio

3) Ricostruzione geometria dominio

4) Ricostruzione geometria dei livelli acquifero (due) e del livello

aquitard intermedio

R ICOSTRUZIONE GEOMETRIA DEL DOMINIO 1) attribuire un senso geologico ai margini

Infittimento della griglia all’interno del sito e lungo il fiume

Generazione della griglia Estensione pari a 68 km ²

2) ridurre gli errori legati all’effetto bordo

Terreno di riporto A

Ghiaie sabbiose B

Limi C

Ghiaie sabbiose D

Argille plio-pleistoceniche E Analisi e sintesi di circa 280 stratigrafie

suddivisione del modello:

4 Layers/5 slices

tenere conto delle eterogeneità stratigrafiche della piana

R ICOSTRUZIONE GEOMETRIA DEI LIVELLI ACQUIFERO E AQUITARD

C ONDIZIONI AL CONTORNO

P _eff : 190 mm/a (stazione Montecosaro)

Ricarica laterale: 0,05 m ³ /s = 4320 m ³ /d Portata in uscita dagli acquedotti:

0,12 m ³ /s + 0,06 m ³ /s = 0,18 m ³ /s = 15500 m ³ /d Margini sett. e mer. : limiti a flusso nullo

Linea di costa: costant Head = 0

K _x = K _y - Layer 1 (copertura) 10 ^-4 m/s

K _x = K _y - Layers 2-4 (acquifero) = 1 * 10 ^-4 - 5 * 10 ^-3 m/s K _x = K _y - layer 3 (aquitard) = 10 ^-5 m/s

Ricarica verticale: 20400 m ³ /d

Scambio falda/fiume: k = 10 ^-5 m/s - 10 ^-6 m/s

Chienti

Limiti a flusso nullo

Acquedotti

Ricarica laterale

Kx = ky Layers 2-4

Φ (transfer coefficent) = k/d

Flusso stazionario

Piezometria simulata (2D/3D)

R ISULTATI

Flusso in entrata (rosso) e in uscita (blu) dalla falda

Total balance

B ILANCIO

Boundary types

Confronto piezometria simulata (blu) piezometria reale (arancione)

Validazione

Piezometria misurata (m)

Pi ez ome tr ia ca lc ol at a (m)

piezometria simulata

Scatter plot

Conclusioni

 La ricostruzione piezometrica ha permesso di verificare il prevalente andamento W-E della falda in accordo con quanto già osservato nella precedente caratterizzazione ARPAM

 La realizzazione di Log chimico-fisici e dei Log con flowmeter ha permesso di verificare la presenza di livelli critici in corrispondenza dei quali si osservano variazioni significative dei parametri chimico fisici e/o del flusso verticale

 Presenza di livelli a bassa permeabilità che sostengono piccole falde locali

 Possibilità di distribuzione verticale della contaminazione

 Possibilità di veicolazione di inquinanti attraverso i setti a bassa permeabilità

 La realizzazione di una prova di pompaggio di lunga durata ha permesso di verificare i parametri idrodinamici dell’acquifero alluvionale (Acquifero semiconfinato), utilizzati per la formulazione del modello numerico

 La realizzazione di campionamenti a diversa profondità (SC3-SI3) ha permesso di verificare fenomeni di stratificazione della contaminazione

Il lavoro eseguito ha permesso la ricostruzione del modello concettuale della circolazione idrica sotterranea nell’area

 La realizzazione delle analisi isotopiche (δ ¹³ C - ³⁷ δCl) conferma la presenza di diverse fonti di contaminazione e di

processi di degradazione localizzati, dipendenti anche dall’assetto idrogeologico.

Le informazioni acquisite tramite le indagini di sito unitamente a quelle dedotte dalla bibliografia esistente hanno permesso di sviluppare un modello matematico di flusso in grado di

simulare adeguatamente la situazione idrogeologica a scala di sito

Simulazioni previsionali: monitoraggio e progettazione della bonifica

Bibliografia

 Aravena R., 2008: Investigation of isotope fractionation during biodegradation of organic compounds in laboratory studies. Short course

“Environmental isotope applied to groundwater pollution studies. Valmontone 29-30 settembre 2008

 ARPAM, 2007: Risultati della Fase I del Piano della Caratterizzazione del sito di interesse nazionale del basso bacino del fiume Cjienti. Relazione Tecnica

 Hess A.E., 1986: Identifying hydraulically conductive fractures with a slow velocity borehole flowmeter. Canadian Journal of Earth Sciences 23, 69–78.

 Molz F.J., Morin R.H., Hess A.E., Melville J.G., Guven, O., 1989. The impeller meter for measuring aquifer permeability variations evaluation and comparison with other tests. Water Resources Research 25, 1677–1683

 Nanni T., Vivalda P. , 1987: Influenza della tettonica trasversale sulla morfogenesi delle pianure alluvionali marchigiane. Geografia Fisica Dinamica e Quaternaria 10, 180-192.

 Paillet F.L., 1998. Flow modeling and permeability estimation using borehole flow logs in heterogeneous fractured formations. Water Resources Research 34, 997–1010.

 Paillet F.L., 2000. A field technique for estimating aquifer parameters using flow log data. Ground Water 38, 510 – 521.

Ringraziamenti:

Si ringraziano per la collaborazione il dott. Giovanni Corvatta e il dott. Marco Fanelli (A.R.P.A.M. - Macerata);

il prof. Ramon Aravena (Waterloo University); il dott. Emanule Romano (CNR-IRSA), il dott. Valerio Saladini, la dott.ssa Valentina Carucci,

la dott.ssa Chiara Sbarbati (Università “La Sapienza di Roma”)