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CAP 5 - LA CONTINUITA’ BIOLOGICA DEL CORSO D’ ACQUA

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CAP 5 - LA CONTINUITA’ BIOLOGICA DEL CORSO D’ ACQUA

Premessa

L’ecosistema fluviale, così come tutti i sistemi naturali, è il risultato della interazione di molteplici fattori che concorrono alla determinazione di un particolare habitat in cui l’equilibrio delle caratteristiche ambientali è in continua evoluzione ed è particolarmente sensibile alle variazioni dei parametri idrologici e di qualità delle acque. Il fattore naturale che maggiormente caratterizza un corso fluviale è costituito dalla variazione delle portate lungo l’asta nel corso dell’anno, ed in particolare tra la stagione invernale e quella estiva, cosa che si riflette in un alto grado di diversità biologica. Ad alterare la naturale evoluzione e diversità degli ambienti fluviali possono concorre numerosi fattori antropici tra cui, particolare importanza, assumono le opere di derivazione e di ritenuta a scopi idroelettrici, irrigui ed idropotabili che modificano in modo radicale il deflusso delle acque.

5.1 - DEFLUSSO MINIMO VITALE

5.1.1 - DEFINIZIONE E RIFERIMENTI NORMATIVI

Il concetto di “portata minima vitale” o “deflusso minimo vitale“ (DMV) è stato introdotto nel quadro legislativo italiano dalla legge 183/1989 (art.3 comma1, lettera i) e poi ripreso dal D. Lgs. 75/1993, dalla legge 36/1994 e dal recente D. Lgs. 152/1999. Sebbene la definizione del DMV sia estremamente complessa in quanto richiede approfondite conoscenze idrologiche ed idrobiologiche, esso può essere sinteticamente definito come “la quantità minima di acqua che deve essere

assicurata per la sopravvivenza delle biocenosi acquatiche, la salvaguardia del

corpo idrico e, in generale, per gli usi plurimi a cui il fiume è destinato”

. E’ da

sottolineare che il concetto di portata minima vitale non necessariamente coincide con il valore delle portate naturali di magra che in determinati periodi dell’anno

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azioni dei piani di bacino, il cui obiettivo principale è quello di tendere al raggiungimento di portate sufficienti a sostenere complesse situazioni ambientali, assicurando comunque la vita acquatica, in particolare attraverso il rilascio di scorte accumulate nei periodi di disponibilità della risorsa.

5.1.2 - METODOLOGIE DI STUDIO

I criteri generali di stima del deflusso minimo vitale seguono sostanzialmente due procedure di calcolo differenti: la prima si basa sulla elaborazione di parametri idrologici, strutturali e morfologici del bacino ed è definita di tipo teorico o tradizionale, la seconda, di tipo sperimentale, si basa sulla ricerca delle condizioni ambientali idonee a garantire lo sviluppo delle biocenosi acquatiche, valutando le relazioni esistenti tra variabili strutturali del corso d’acqua ed esigenze ecologiche di una specie vivente in rapporto alle portate medie e minime dei corsi d’acqua.

In diverse parti del mondo sono state proposte ed applicate metodologie o relazioni matematiche, definite sia su basi sperimentali che indirette, per determinare la quantità d’acqua che deve essere rilasciata in un fiume quando il suo corso sia soggetto a prelievi idrici.

I metodi di individuazione del DMV adottati sono essenzialmente di tipo:

idrologici: nei quali il DMV, che è una portata idraulica, si ricava a partire da dati idrologici del territorio, individuando una portata di magra che garantisca la salvaguardia ecologica del corso d’acqua, mediante utilizzo di curve di durata, portata media, morfometria del bacino;

idraulici: che utilizzano variabili idrauliche o strutturali del corso d’acqua, quali la scala di deflusso, individuando un punto caratteristico sulla curva o, più semplicemente, fanno riferimento alla portata minima relativa ad una sezione idraulica di riferimento; di qualità ambientale: che stimano, in funzione di determinate variabili del corso d’acqua, la percentuale di idoneità di certi organismi, ricavando degli indici di qualità ambientale; dalla curva che esprime tali indici in funzione della portata si ricavano indicazioni sulla portata minima ottimale.

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In Europa l’orientamento generale valuta il DMV in funzione di una data aliquota della portata media o della minima portata per un numero di giorni consecutivi e con tempi di ritorno prefissati.

5.1.3 - Il DMV NEL BACINO DEL SERCHIO

In italia si tende a seguire una tendenza diversa. Il recente Piano Stralcio “Tutela dei corsi d’acqua interessati da derivazioni del Magra” (approvato con delibera del Comitato Istituzionale dell’Autorità di Bacino del fiume Magra n. 65/2000 e successivamente dal Consiglio della Regione Toscana con delibera n. 259/2000) riguarda la definizione di nuovi criteri e condizioni per il rilascio delle concessioni per derivazioni di acque dai corpi idrici superficiali e quantifica i rilasci necessari a garantire il DMV inteso come portata in grado di consentire non solo la vita biologica dei corsi d’acqua, ma la pluralità degli habitat e la funzionalità a lungo termine degli interi sistemi fluviali. Gli elementi salienti sono:

• il campo di applicazione riguarda le sole derivazioni da corpi idrici superficiali con portata superiore a 15 l/s;

• è vietato il rilascio di concessioni nel tratto montano delle aste principali e nei siti

Bioitaly;

• si stabiliscono limiti alla densità delle derivazioni; per quelle fino a 5000 l/s va mantenuto esente da derivazioni un tratto di alveo di almeno il doppio della distanza tra l’opera di presa e la restituzione, mentre per quelle superiori a 5000 l/s va mantenuto esente da derivazioni un tratto di alveo lungo almeno quattro volte la distanza tra l’opera di presa e la restituzione.

Il metodo di individuazione del DMV si basa su un metodo di valutazione globale, non fondato quindi su valutazioni di tipo idrologico-idraulico o biologiche, ma sulla definizione articolata, ma semplice e speditiva di parametri caratteristici del bacino. Una volta definiti tali parametri questi vengono utilizzati in una formula moltiplicativa che restituisce il valore del DMV in l/s.

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collaudato utilizzo del metodo per l’individuazione del DMV nel bacino del Magra, l’ Autorità di bacino del Serchio prescrive di adottare per il Fiume Serchio una formula analoga a quella del Fiume Magra, apportando alcune modifiche ed integrazioni. L’utilizzo della formula proposta risulta di facile applicazione e i risultati con essa ottenuti sono validamente confermati dai valori sperimentali di portata minima disponibili per alcuni corsi d’acqua quali il Torrente Lima e lo stesso Fiume Serchio.

Formula per il calcolo del deflusso minimo vitale:

La formula proposta per il calcolo del DMV è composta da un termine fisso di rilascio e da un termine di modulazione di portata che varia in funzione della portata in arrivo da monte; essa è del tipo:

DMV = Z + Md

Il termine fisso vale:

Z = A x B x C x D x E x F x G x H

Per ciascun fattore vengono di seguito riportati i valori in tabelle. Si evidenzia con diversa colorazione il valore adottato per l’ impianto della Capriola.

A = Superficie bacino idrografico sotteso, Valore espresso in Kmq pari alla superficie del bacino idrografico sotteso dall’opera di derivazione sino alla linea dello spartiacque.

B = Rilascio specifico, Fattore fisso di 1.6 l/s*Kmq.

C = Precipitazioni, Fattore relativo alle precipitazioni medie annue nel bacino sotteso alla derivazione ricavato dalla seguente tabella:

Precipitazioni annue medie

(in mm. annui di pioggia) Fattore

< 1200 1

<1400 1.2

<1600 1.4

<1800 1.6

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D = Altitudine. Fattore relativo alla altitudine media del bacino sotteso alla

derivazione ricavato dalla seguente tabella:

Altitudine media del bacino

(espressa in m. sul livello del mare) Fattore

< 400 1

<600 1.1

<800 1.2

=/>800 1.3

E = Permeabilità. Fattore relativo alla permeabilità media dei terreni costituenti il

bacino:

Permeabilità media del bacino (carta della permeabilità dei

terreni) Fattore bassa 1. media 1.1 alta 1.2 elevata 1.4

F = Qualità biologica del corso d’acqua. Fattore relativo alla qualità biologica nel

tratto considerato valutata secondo il metodo IBE (Indice Biotico Esteso - Ghetti 1997) ricavato dalla seguente tabella:

Classe Valore Classe di qualità biologica

Metodo IBE Fattore

1^ Non inquinato 1

2^ Leggermente inquinato 1.1

3^ Inquinato 1.2

4^ Nettamente inquinato 1.3

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G = Naturalità. Fattore valutato in relazione alle vocazioni naturali del territorio ed

alla distribuzione delle aree protette [riferimento: cartografia ufficiale PTC della Provincia di Lucca (TAV. B.1), cartografia ufficiale PTC della Provincia di Pistoia (TAV. P.11), cartografia ufficiale PTC della Provincia di Pisa]:

Classi di naturalità Fattore

1. aree di grande pregio (Parchi, Riserve Naturali, Statali e Provinciali, SIC,

SIR, SIN, ANPIL, ANIL, ZPS) 1.8

2. aree protette (zone BCD), a prevalente naturalità di crinale, contigue a

parchi e riserve naturali 1.6

3. aree di naturalità diffusa, ambiti di paesaggio della montagna 1.4

4. aree di interesse agricolo primario 1.2

5. aree di interesse agricolo e urbanizzate 1

H = Lunghezza captazione, Fattore a sua volta definito dalla seguente formula: H = 1+(D x 0.05)

dove D è la distanza misurata lungo il corso d’acqua e espressa in Km tra l’opera di presa e il punto di restituzione.

Md : Modulazione di portata, L’introduzione di questo valore risponde all’esigenza

ecologica di garantire all’alveo almeno una modesta percentuale delle variazioni di portata che caratterizzano il regime idrologico naturale e che influenzano i cicli biologici degli organismi acquatici e della vegetazione spondale. Al prodotto dei fattori da A ad H della formula sopra riportata deve essere aggiunto il 10% della differenza tra la portata naturale istantanea e il valore del prodotto stesso. Detta modulazione di portata viene praticamente conseguita applicando la tipologia realizzativa di seguito descritta.

Prescrizioni generali:

a) Al fine di garantire la modulazione riportata nella formula del calcolo del DMV al

precedente punto, l’opera di presa dovrà essere progettata e realizzata in modo tale che la derivazione garantisca prioritariamente il rilascio del DMV nel corso d’acqua mediante opportuno dimensionamento della soglia sfiorante.

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b) Al fine di garantire la massima tutela possibile delle comunità acquatiche è fatto

obbligo di dotare l’opera di presa di idoneo passaggio artificiale per la fauna ittica ai sensi della normativa vigente. Tale passaggio dovrà essere realizzato con le tipologie realizzative più idonee a garantire la funzionalità e il contenimento degli impatti visivi. Onde consentire la massima attrattività lungo detto passaggio artificiale dovrà transitare l’intero DMV calcolato.

c) Per quanto concerne la derivazione di acque superficiali a fini diversi da quelli

irrigui, fatta salvo l’uso idropotabile, e le derivazioni in essere si dispone che:

- sono da considerarsi indisponibili, o limitatamente disponibili (DMV da valutare caso per caso), per nuovi impianti i tratti di corso d’acqua collocati immediatamente a monte del punto di derivazione e immediatamente a valle del punto di restituzione di una derivazione non irrigua in essere per una lunghezza da valutare specificatamente per ciascun progetto.

d) Al fine di garantire la qualità complessiva del corso d’acqua nel tratto compreso tra

opera di presa e di restituzione dovranno disporsi controlli ambientali sulla qualità biologica al fine di verificare la necessità di eventuali incrementi nel valore del DMV qualora si ravvisi l’abbassamento dell’Indice Biotico Esteso.

Applicazione formula:

Occorre fare alcune considerazioni sull’ applicazione della formula:

• In teoria i parametri da adottare vanno assunti in relazione al bacino idrografico sotteso dalla sezione di derivazione che per l’ impianto Capriola è pari circa 242 Kmq. Applichiamo la formula a tale bacino; i parametri in tal caso valgono: A = 242.7 Kmq B = 1.6 l/s*Kmq C = 1.8 D = 1.3 E = 1

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G = 1.8

H = 1.026 con D = 0.531 Km

Considerando in prima analisi il solo termine fisso si ha che la portata da rilasciare a valle è pari a:

DMV = Z = A x B x C x D x E x F x G x H = 1679 l/s

• Occorre ricordare che per la presenza degli impianti ENEL a monte dell’ opera di presa l’ area scolante che effettivamente contribuisce al deflusso in tale sezione è pari a circa 82 Kmq con una portata media di circa 2300 l/s.

• In sostanza a fronte di una portata media disponibile di circa 2300 l/s si dovrebbe rilasciare come DMV una quota, al netto della modulazione, di circa 1680 l/s. Tale portata ha una durata di ben 173 giorni, con l’ evidente significato che per i restanti 192 giorni non sarebbe possibile nessuna derivazione. Questo implica che non esisterebbero i presupposti di portata derivabile per la convenienza alla realizzazione di un impianto ad acqua fluente, considerata anche l’ esiguità del salto (circa 16 m).

• La giustificazione di tale squilibrio risiede nel fatto che allo stato attuale l’ ENEL non rilascia alcuna portata per il DMV a valle delle sue prese e dighe di sbarramento.

• Esiste un piano di adeguamento delle opere ENEL al rilascio minimo vitale da attuarsi entro i prossimi due anni.

• In conclusione i tecnici dell’ Autorità di bacino hanno indicato di calcolare il contributo al DMV degli 82 Kmq di bacino scolante in previsione di un futuro rilascio ENEL fino a colmare l’ aliquota di DMV mancante.

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Considerata l’ area di 82.232 Kmq, un lunghezza di derivazione, Lc, pari a circa 531 metri e assunti i coefficienti evidenziati nelle tabelle si ha una quota di DMV al netto della modulazione di :

Z = 82.232 x 1.6 x 1.4 x 1.2 x 1 x 1.1 x 1 x H = 250 l/s

Con H = 1+ Lc x 0.05 = 1.027

Al prodotto dei fattori da A ad H della formula sopra riportata deve essere aggiunto il 10% della differenza tra la portata naturale istantanea e il valore del prodotto stesso. Tale incremento va applicato solo se positivo, ovvero per portate maggiori dei 250 l/s. Il DMV quindi cresce al crescere della portata naturale istantanea.

Ai fini della progettazione di un impianto idroelettrico è interesse valutare l’ influenza del DMV sulla curva di durata delle portate, dovendosi distinguere fra portata naturale e portata effettivamente disponibile da inviare alle turbine.

La portata naturale ha la curva di durata che è stata desunta al termine del capitolo 2 paragrafo 2.4. Essa ha equazione analitica:

) P x P ( ) x ( Q P 2 0⋅ 1 + = dove           − − = 496 . 2 521 . 0 124 . 61

P vettore dei parametri.

X = durata espressa in giorni.

Q = portata corrispondente alla durata x.

Volendo trovare il DMV totale, comprensivo di modulazione, per ogni portata di durata generica “x”, si avrà: ) 25 . 0 ) x ( Q ( 1 . 0 25 . 0 ) x ( DMV = + ⋅ − valida per Q(x) > 250 l/s.

Volendo trovare la portata disponibile data una portata di durata generica si avrà:

) x ( DMV ) x ( Q ) x ( Qdisp = −

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In conclusione riportiamo un esempio di rilascio di DMV con modulazione di portata: - Quando la portata in arrivo da monte è 1500 l/s si ha:

Z = 250 l/s

Md = 0.1 x ( 1500 – 250) = 125 l/s DMV = 250 + 125 = 375 l/s

- Quando la portata in arrivo è 3200 l/s si ha:

Z = 250 l/s

Md = 0.1 x ( 3200 – 250) = 295 l/s DMV = 250 + 295 = 545 l/s

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