Classificazione delle risorse idriche

(1)

Seminario

Seminario:: “Applicazione“Applicazione delledelle tecnichetecniche GISGIS perper lala gestionegestione dell’ambientedell’ambiente ee deldel territorio

territorio agricolo”agricolo”

L’uso dei GIS per la gestione delle risorse idriche L’uso dei GIS per la gestione delle risorse idriche

Prof. Giuseppe L. Cirelli

Prof. Giuseppe L. Cirelli –– Università di CataniaUniversità di Catania

UNIONE EUROPEA

Progetto PROMED 2

La protezione dell'ambiente nelle isole del Mediterraneo attraverso la valorizzazione di un sistema colturale arboreo

Progetto co-finanziato dall’Unione Europea Fondo Europeo di Sviluppo Regionale

Ragusa, 26 novembre 2015 Ragusa, 26 novembre 2015 c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5

c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5 -- RagusaRagusa

Prof. Giuseppe L. Cirelli

Prof. Giuseppe L. Cirelli –– Università di CataniaUniversità di Catania Giuseppe.cirelli@unict.it

Giuseppe.cirelli@unict.it

Con il patrocinio di:

Ordini Ingegneri Provincia di Ragusa

Ordine dei Dr. Agronomi e Dr. Forestali Provincia di Ragusa

Ordine Regionale dei Geologi di Sicilia

Ordine Architetti, Pianificatori,

Paesaggisti e Conservatori della Provincia di Ragusa Collegio Geometri e Geometri Laureati

Provincia di Ragusa

Consiglio della Federazione Regionale degli Ordini dei Dottori Agronomi e Forestali della Sicilia

Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente Università degli Studi di Catania Centro Studi di Economia

Applicata all’ingegneria

Regione Siciliana Istituto Regionale del Vino

e dell’Olio – IRVO

Organizzato da:

(2)

Classificazione delle risorse idriche

È possibile distinguere le risorse idriche utilizzabili a scopo irriguo in:

superficiali fiumi, canali, laghi

CONVENZIONALI

NON CONVENZIONALI O

ALTERNATIVE

sotterranee

laghi sorgenti e

pozzi

acque di drenaggio, acque reflue dall’uso civile e industriale,

acque salmastre

(3)

Uso di risorse idriche alternative

Il riuso irriguo delle acque reflue, opportunamente trattate, può consentire il risparmio di notevoli volumi di risorse idriche di buona qualità soddisfacendo, allo stesso tempo, le esigenze del settore agricolo e diminuendo l’inquinamento dei corpi idrici.

Impianto di depurazione

3

(4)

Sustainable sanitation (Ingegneria sanitaria sostenibile) Sustainable sanitation (Ingegneria sanitaria sostenibile)

•Riduzione dei consumi idrici

•Reti di fognatura separate (con trattamento delle acque di prima pioggia)

•Separazione alla fonte della sostanza organica di origine fecale (acque nere e acque fecale (acque nere e acque grigie)

•Riuso acqua e recupero di sostanze fertilizzanti

•Soluzioni flessibili e adattabili a diverse situazioni economiche e sociali

•Tecnologie a basso costo e a basso impatto ambientale

(5)

URBANO NON POTABILE

- alimentazione scarichi wc (rete duali) - riserva antincendio

- lavaggio strade - lavaggio autoveicoli

- campi sportivi (campi da golf) e aree a verde

- fontane e laghetti (con restrizione per il pubblico) - ………...

POSSIBILI USI DELLE ACQUE REFLUE

- ………...

AGRICOLO

- tutte le colture in relazione al livello di trattamento e al metodo irriguo utilizzato

INDUSTRIALE (escluse le agro-industrie) - siderurgia

- tessile

- petrolchimica AMBIENTALE

- ricarica acquiferi

- deflusso minimo vitale

- creazione e recupero di aree umide (constructed wetland)

(6)

Sviluppo del riuso delle acque reflue% di domanda per uso irriguo soddifatta con acque reflue

Israele – 25%

Tunisia – 10%

Australia – 11%

Incremento

Incremento nelnel riutilizzoriutilizzo didi acqueacque refluereflue

6

(7)

Alimentazione scarichi WC

Riuso delle acque reflue per…..

7

Irrigazione di aree a verde

(8)

⊗ ⊗

⊗

Reims PARIS (Achères) Mont St Michel

⊗ Noirmoutier

Ile de Ré ⊗⊗

Port en Ré

⊗ St Pierre la Cotinière ⊗

St Palais

⊗ St Armel

⊗ Le Mesnil

⊗

⊗ Chanceaux

Noisilly ⊗ Coullons

⊗ ^Pornic

⊗ Melle

⊗ ⊗ Clermont Ferrand

Lentigny

Revest du Bion

Noirmoutier

Crop and landscape irrigation

Domestic non- potable water usage Salaisiere

WWTP

Riuso delle acque reflue per…..

8

⊗ Alès

⊗ Revest du Bion

⊗

⊗ Le Lavandou

Porquerolles

ITALY

irrigation

Casie WWTP

(9)

Uso delle risorse idriche non convenzionali in Sicilia

• La sostenibilità del’agricoltura irrigua in Sicilia deve confrontarsi con la disponibilità e la gestione delle risorse idriche disponibili per l’irrigazione. I fabbisogni idrici colturali sono generalmente non soddisfatti circa il 30%-50%; è necessario l’utilizzo di risorse alternative tra cui le acque reflue urbane depurate.

• Il riutilizzo degli effluenti degli impianti di depurazione può ridurre significativamente l’impatto dello scarico sull’ambiente e può ridurre la quantità di acque convenzionali che viene prelevata la quantità di acque convenzionali che viene prelevata dall’ambiente.

• In Sicilia, l’approccio legislativo restrittivo per l’utilizzo delle acque reflue depurate (D.M. 185/03) in agricoltura, ha reso difficoltoso il diffondersi di tale pratica.

• Il costo totale (costruzione, esercizio e manutenzione), oltre ai costi per la distribuzione dell’acqua reflue depurate e quelli per il monitoraggio, costituisce un fattore limitante per lo sviluppo del riuso in agricoltura, soprattutto nel caso dei piccoli sistemi .

(10)

.

A causa delle complessa normativa italiana che richiede peraltro un controllo e monitoraggio dei sistemi di riuso delle acque reflue depurate, i potenziali utenti dovrebbero riunirsi in consorzi irrigui privati o pubblici.

Pianificazione dei sistemi di riuso

irrigui privati o pubblici.

In Sicilia, in particolare, gli 11 Consorzi di Bonifica potrebbero avere un ruolo fondamentale nella promozione del riuso delle acque reflue depurate in relazione alle loro competenze giuridiche e tecniche^.

Department of Agri-food and Environmental Systems Management, University of Catania, Italy

(11)

Obiettivi dell’attività di ricerca

• Valutare le potenzialità del riuso delle acque reflue depurate in Sicilia utilizzando strumenti quali GIS /SIT

• Valutare l’ipotesi di integrare risorse idriche convenzionali con acque reflue depurate per alcune convenzionali con acque reflue depurate per alcune aree irrigate

(12)

GIS per il riuso delle acque reflue

Informazioni di base : - DEM (scala 1:10,000) - Uso del suolo

- Dati idrologici e termoclimatici Conzorzio irriguo:

- Area irrigabile - Area irrigata - Altitudine media

- Volumi annui distribuiti per l’irrigazione (Mm³);

- Fabbisogno idrico annuale (Mm³);

- Fabbisogno idrico non soddisfatto (Mm³) - Fabbisogno idrico non soddisfatto (Mm ) Impianti di depurazione * :

- Ubicazione

- Altitudine del punto di scarico dell’effluente

- Volume medio annuo e giornaliero di acque reflue

* Criteri per la selezione degli impianti di depurazione:

- in esercizio o in costruzione;

- a servizio di insediamenti > 5,000 AE (Q= portata media > 8 L s^-1);

- altitudine degli impianti di depurazione > altitudine media del distretto irriguo più vicino o altezza massima del sollevamento non superiore a 50 m;

- distanza massima (D) impianti di depurazione e distretto irriguo più vicino:

– D < 5 km se Q < 15 L s^-1;

– D <10 km se 15 ≤ Q < 30 L s^-1; – D < 15 km se Q ≥ 30 L s^-1.

(13)

Area di studio: Sicilia (Italia)

Europe Sicily

PA

AG CT

ME

EN TP

Legend

Sicilian provinces

AGRIGENTO

The use of reclaimed water for agricolture in Sicily, Italy

Area: 25,711 Km²

Population: 5,043,480 (30 April 2012)

Density: 200/km²

Europe

Africa

CL

SR

RG AGRIGENTO

CALTANISSETTA CATANIA ENNA MESSINA PALERMO RAGUSA SIRACUSA TRAPANI

(14)

Comuni della Sicilia

Legend

Sicilian m unicipalities (n. 390)

282 with number of ihabitants < 10.000 108 with number of ihabitants > 10.001

(15)

Data collection: Digital Terrain Model (DTM)

Methodology

(Data source: Ministry of Environment)

(16)

Data collection: Land Use

Methodology

(4.7%)

(68.6%)

(26.2%) (0.4%)

(0.1%)

(Data source: European Environment Agency )

(17)

Data collection: Consorzi di BonificaMethodology Irrigation Consortium

Irrigation districts CB: Irrigation Cosortium

(n.11) (n.37)

•Maximum irrigation area is about 180,000 hectares

• Actual irrigated area of about 70,000 hectares.

• Irrigation volumes are mainly supplied by surface water regulated through artificial reservoirs, which provided a mean annual volume released for irrigation of about 160 Mm³

(18)

Data collection: WWTPs

Methodology

27%

3%

224 Mm

³

/year

70%

<10.000 10.001 ÷ 100.000 > 100.001

(19)

Data collection: Impianti di depurazione a servizio dei centri urbani

Methodology

27%

3%

224 Mm

³

/anno

70%

<10.000 10.001 ÷ 100.000 > 100.001

Pari a circa il 30% dei fabbisogni irrigui della Sicilia, stimati in circa 750×Mm³ /anno, prendendo in esame aree servite da sistemi collettivi di irrigazione sia gestiti dai Consorzi di Bonifca sia da associazioni private.

Se in Sicilia venisse realizzata e messa in esercizio l’intera capacità depurativa, I volumi di acque reflue disponibili potrebbero essere pari a circa 340 Mm³/anno, pari a circa il 45% della domanda idrica per il settore agricolo.

(20)

WW Reuse Feasibility Map ElaborationMethodology

(21)

WW Reuse Feasibility Map elaboration

Methodology

+

Land use map slope map

Land use weights

Urban Areas 9

Agricultural areas 1

Forest 3

Water bodies 9

Wetland 9

Slope (%) weights

< 15 1

15-30 3

30-45 6

> 45 9

(22)

WW Reuse Feasibility Map

Methodology

The use of reclaimed water for agricolture in Sicily, Italy Level of Feasibility

High Medium

Low Not feasible

(23)

Selection criteria

Methodology

Selection criteria

Feasibility Map WWTPs Map

Irrigation Consortium

Irrigation districts CB: Irrigation Cosortium

Selection criteria

Irrigation districts Map

(24)

Selection criteria

1. WWTPs in operation that serve communities > 5,000 P.E. (potential)

Methodology

348 WWTP 183 WWTP

(25)

Selection criteria

3. If the wastewater volume produced by

Methodology

Jato

2. maximum distance (D), based on the feasibility map, between WWTP and the nearest

irrigation district according to the potential mean flow rate (Q), as:

-D ≤ 5 km if Q ≥ 10 L s^-1;

-5 km < D ≤ 10 km if Q ≥ 15 L s^-1;

-10 km < D ≤ 20 km if Q ≥ 30 L s^-1; irrigation district

WWTP

3. If the wastewater volume produced by the plants associated to the nearest Irrigation Consortium was more than its water requirement, WWTPs have been associated (if possible) to an other Consortium with water deficit, within criteria of the previous points. .

Distance ^WWTP

4. WWTP elevation higher than the mean elevation of the irrigation district or WW lifting (ΔH) up to 50 m.

(26)

Irrigation districts served and not served by WWTPs

Results

However, WWTPs excluded from the present study (due to low TWW volumes or distance from the investigated irrigation districts) can play a fundamental role as private irrigation sources (not included in the

Consortia).

On the basis of selection criteria, 25 of 36 irrigation areas were eligible to receive TTW from 82 WWTPs in operation . The remaining 11 areas that can not be served by WWTPs suffered from only 5% of the detected water deficit.

163 TWW (Mm³/year)

Consortia).

Irrigation districts and the corresponding WWTPs. Same colours indicate WWTP and the irrigation district associated with

(27)

Potential availability of TWW at Consortium level

Results

60 80 100 120

3 /year

• Treated wastewater = 66% Water requirement

• 8/11 Consortia could satisfy the annual irrigation water requirements

0 20 40 60

CB1 - Trapani

CB2 - Palermo

CB3 - Agrigento

CB5 - Gela CB6 - Enna CB7 - Caltagirone

CB8 - Ragusa

CB9 - Catania

CB10 - Siracusa

CB11 - Messina

Mm3

Treated wastewater Water availability Water requirement

(28)

Volume idrico utilizzato nella provincia di Ragusa

• Nella provincia di Ragusa, il consumo idrico annuale ammonta a circa:

– 220-260 milioni m³ per l’agricoltura – 40-60 milioni m³ per uso civile

– 2,5 milioni m³ per uso industriale

Industriale 2%

Civile 15%

Agricolo 83%

(29)

Bilancio idrico dei suoli

consiste nello stimare le variazioni della riserva idrica del suolo misurando e stimando le quantità in entrata e quelle in uscita. La dimensione geografica entro cui tale analisi viene svolta è principalmente il bacino idrografico.

(30)

Dati climatici: precipitazioni e temperature

19 stazione

pluviometriche 11 stazioni

11 stazioni

termometriche

Serie storica consolidata

1970-2000

(31)

Isoiete

390

390 --715 mm715 mm

(32)

Evapotraspirazione reale media annua (1970-2000)

405

405 –– 435 mm435 mm

(33)

Temperature e Afflussi medi annui nei singoli bacini

• Attraverso elaborazioni di medie ponderate, sono stati ricavati i valori di temperatura e precipitazione media mensili per tutti i bacini idrografici dell’area di interesse.

(34)

Prelievi antropici d’acqua: i pozzi

ACATE

Bacini minori fra ACATE e IPPARI Bacini minori fra IPPARI e IRMINIO Bacini minori fra IRMINIO e SCICLI Bacini minori fra SCICLI e Capo Passero IPPARI

IRMINIO SCICLI TELLARO

Fonte: R. Ruggeri, 2001 Fonte: R. Ruggeri, 2001

245 milioni di m 245 milioni di m³³

(35)

Bilancio bacini della provincia di Ragusa

Bacini Infiltrazione (m³) Afflussi (m³) ET (m³) Prelievi Acque

Sotterranee (m³) Bilancio (m³)

Acate 57.098.717 376.960.673 311.076.085 26.838.397 30.260.320 Ippari 21.572.050 134.800.173 107.834.793 62.586.899 -41.014.848 Acate e Ippari 5.537.749 50.274.392 47.071.853 50.982.618 -45.444.869 Ippari e Irminio 14.812.188 101.285.848 86.129.127 24.961.634 -10.149.446 Irminio 35.212.442 152.756.146 108.740.594 7.084.714 28.127.728 Irminio e Scicli 1.911.143 12.658.029 10.769.148 675.527 1.235.616 Scicli 11.817.320 65.691.822 50.920.382 7.924.211 3.893.109 Scicli e Capo Passero 28.811.575 186.718.575 151.915.153 54.356.832 -25.545.257 Tellaro 56.208.104 239.036.982 168.776.852 9.476.559 46.731.545 TOT 232.981.289 1.320.182.640 1.043.233.989 244.887.391 -11.906.102

Quattro bacini su nove presentano un deficit idrico tra i 25 e i 45 Quattro bacini su nove presentano un deficit idrico tra i 25 e i 45

milioni di metri cubi annui milioni di metri cubi annui

(36)

Impianti di depurazione acque reflue provincia di Ragusa

ACATE

CHIARAMONTE GULFI COMISO

GIARRATANA ISPICA MODICA

MONTEROSSO ALMO POZZALLO

RAGUSA

SANTA CROCE CAMERINA SCICLI

VITTORIA

Circa 20 milioni di m

Circa 20 milioni di m³³/anno/anno

(37)

IMPIANTI DI DEPURAZIONE

1 - ACATE

2 - CHIARAMONTE GULFI, C.da Morana 3 - CHIARAMONTE GULFI, C.da Roccazzo 4 - CHIARAMONTE GULFI, C.da Piano dell'Acqua 5 - COMISO

6 - COMISO, C.da Pedalino 7 - GIARRATANA 8 - ISPICA, C.da Naca 9 - ISPICA, S.M. del Focallo 10 - ISPICA, Marina di Marza 11 - MODICA 12 - MODICA, Frigintini 13 - POZZALLO 14 - MONTEROSSO ALMO 15 - RAGUSA

16 - MARINA DI RAGUSA - C.da Palazzo

18 - S. CROCE CAMERINA 19 - SCICLI

20 - SCICLI, C.da Torre Cammarella (impianto in progetto) 21 - VITTORIA

22 - VITTORIA, Scoglitti

23 - VITTORIA, Scoglitti (impianto in progetto) 24 - VITTORIA, Scoglitti (impianto in progetto)

14

7 2

4

3

6

21 5 1

Monterosso

Giarratana Chiaramonte

Vittoria

Comiso Acate

Pedalino

RD

17 - MARINA DI RAGUSA (Lungomare A.Doria)

Gulfi

Almo D

SISTEMI DI RIUSO DELLE ACQUE REFLUE URBANE DA REALIZZARE NELLA PROVINCIA DI RAGUSA

LIMITE PROVINCIALE

CORSI D'ACQUA

IMPIANTO DI DEPURAZIONE

IMPIANTO DI DEPURAZIONE (da potenziare)

IMPIANTO DI DEPURAZIONE (da dismettere)

FITODEPURAZIONE LAGUNAGGIO SISTEMA DI AFFINAMENTO PROPOSTO

SERBATOI DI ACCUMULO

D DISINFEZIONE

D D

D 21 5

15

12

11

19

20

13

9 8

10 17

16 18

22 24

23 ^Ragusa

Modica

Frigintini

Ispica

Pozzallo Scicli

Marina di Ragusa Scoglitti

S. Croce Camerina

SISTEMA DI RIUSO PROPOSTO

RD RIUSO DIRETTO

RI RIUSO INDIRETTO CENTRO ABITATO

RD

RI RD

RD

RD RD

RD

RD RD

RD D

(CSEI Catania – Provincia Regionale di Ragusa, 2003)

(38)

Impianti di depurazione acque reflue provincia di Ragusa

ACATE

CHIARAMONTE GULFI COMISO

GIARRATANA ISPICA MODICA

MONTEROSSO ALMO POZZALLO

RAGUSA

SANTA CROCE CAMERINA SCICLI

VITTORIA

Circa 20 milioni di m

Circa 20 milioni di m³³/anno/anno

(39)

VOLUMI DI ACQUE REFLUE URBANE UTILIZZABILI E CARATTERISTICHE DELLE AREE DI RIUSO AGRICOLO

(40)

Bilancio idrologico delle risorse idriche convenzionali e non convenzionali (acque reflue) della provincia di Ragusa

-1,E+07 0,E+00 1,E+07 2,E+07 3,E+07 4,E+07 5,E+07

(m3 /anno)

-5,E+07 -4,E+07 -3,E+07 -2,E+07

Acate Ippari acate e ippari

ippari e irminio

irminio irminio e scicli

scicli scicli e capo passero

tellaro

bilancio idrologico bilancio idrologico+acque reflue

il riutilizzo delle acque reflue contribuirebbe a ridurre il deficit idrico nei bacini di circa 10 milioni/m³ ed un incremento della disponibilità idrica di 11 milioni/m³ nei bacini di Acate, Irminio, Irminio-Scicli, Scicli e Tellaro

(41)

Conclusioni

I GIS sono strumenti validi per la valutazione e gestione delle risorse idriche per il settore irriguo.

In Sicilia, il volume di acque reflue depurate da impianti di depurazione connessi a sistemi irrigui sarebbe pari a circa 163×10⁶ m³ /anno, a fronte di un deficit idrico di circa 66 × 10⁶ m³/anno.

Nella provincia di Ragusa il riuso delle acque reflue darebbe un contributo significativo alla sostenibilità dell’agricoltura iblea

(42)

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

UNIONE EUROPEA

Progetto PROMED 2

La protezione dell'ambiente nelle isole del Mediterraneo attraverso la valorizzazione di un sistema colturale arboreo

Progetto co-finanziato dall’Unione Europea Fondo Europeo di Sviluppo Regionale

Ragusa, 26 novembre 2015 Ragusa, 26 novembre 2015 c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5

c/o CoRFiLaC, SP25 Km. 5 -- RagusaRagusa

L’ATTENZIONE

Con il patrocinio di:

Ordini Ingegneri Provincia di Ragusa

Ordine dei Dr. Agronomi e Dr. Forestali Provincia di Ragusa

Ordine Regionale dei Geologi di Sicilia

Ordine Architetti, Pianificatori,

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Provincia di Ragusa

Consiglio della Federazione Regionale degli Ordini dei Dottori Agronomi e Forestali della Sicilia

Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente Università degli Studi di Catania Centro Studi di Economia

Applicata all’ingegneria

Regione Siciliana Istituto Regionale del Vino

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