Relazione_Modello_Diffusione e DIluizione

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Relazione_Modello_Diffusione e DIluizione.doc
1.
RELAZIONE TECNICA RELATIVA ALLA COSTRUZIONE
DEI MODELLI DI DISPERSIONE DELLO SCARICO DELLE
ACQUE REFLUE PROVENIENTI DAGLI IMPIANTI DELLA
PANITTICA S.P.A. (TORRE CANNE, BARI)
1.1
Premessa
La presente relazione è relativa alla costruzione dei modelli di dispersione dello scarico in
mare delle acque reflue prodotte dagli impianti della Panittica S.p.a., ubicata nei pressi di
Torre Canne (località Calafetente).
La condotta di scarico delle acque reflue prodotte dagli impianti della Panittica S.p.a. scarica
direttamente nel tratto di mare antistante. Tali acque sono arricchite in nutrienti secondo le
concentrazioni di seguito riportate (cfr. tab.1) che, come i parametri descrittivi
dell’idrodinamica locale, sono state fornite dalla committenza.
Lo scopo principale di tale modellistica è stato quello di definire le distanze dallo scarico
terminale, oltre il quale le acque marine rientrano negli standard di legge.
La distribuzione delle massime concentrazioni di nutrienti consente, in via subordinata ed
indiretta, di avere un’indicazione intrinseca dell’eventuale massimo sviluppo della
proliferazione algale.
CONCENTRAZIONE NITRATI ALLO SCARICO
8 mg/l
CONCENTRAZIONE FOSFATI ALLO SCARICO
0.2 mg/l
DIAMETRO CONDOTTA DI SCARICO
1m
Diffusore
Assente
PORTATA D’ESERCIZIO ALLO SCARICO
Da 500 a 1000 l/s
PROFONDITÀ DI POSA DELLA CONDOTTA (DALLA SUPERFICIE)
1m
Tab.1 Sintesi dei parametri forniti in ingresso all’algoritmo di modellistica
A seguito delle misure correntometriche effettuate è stato possibile valutare una dominanza
indicativa, orientata secondo la direttrice 120° N e con velocità comprese tra 0.06 e 0.14 m/s.
Le misure non hanno evidenziato sensibili gradienti tra superficie e fondale.
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2.
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MODELLISTICA
Il modello adottato è stato di tipo euleriano; scelta dettata sia dalle caratteristiche di
ingresso che dall’assetto idrodinamico, caratterizzato sulla scorta delle misure
correntometriche fornite da una tendenza pressoché mono - direzionale e monotona.
L’algoritmo, appositamente realizzato a partire da una serie di relazioni empiriche note in
letteratura, descrive la variazione dello scalare concentrazione, dotato di direzione e verso
del campo di corrente.
La concentrazione d’output è espressa come frazione di quella d’input e si ottiene dal
prodotto dei due seguenti termini:
-
Diluizione iniziale, che esprime l’efficienza idraulica d’abbattimento del dispositivo di
scarico in un dato campo di velocità di corrente, ad una profondità data e con un regime
turbolento determinato dai precedenti parametri;
-
Diluizione secondaria, che esprime il processo di dispersione che interessa il plume
inquinante per distanze progressivamente maggiori dallo scarico, che inoltre controlla la
larghezza raggiunta dal pennacchio dopo un determinato tempo-distanza.
La concentrazione d’ingresso del processo di modellistica è stata, con criterio cautelativo,
quella dell’azoto totale (N), posta a 8 mg/l.
L’applicazione dell’algoritmo, per la determinazione dei tempi-distanze necessari al
raggiungimento delle concentrazioni a norma di legge, ha consentito l’implementazione di
una matrice allungata nella direzione della corrente. Detta matrice ha dimensione minima
pari alla larghezza massima calcolata per la distribuzione e dimensione massima pari alla
distanza raggiunta per ottenere concentrazioni pari a circa 0,5 mg/l.
La matrice numerica generata è stata sottoposta ad un post-processing che ha portato alla
redazione delle mappe di distribuzione allegate, attraverso un’operazione d’interpolazione
secondo il minimo di curvatura. Sulla base della stessa matrice si è poi proceduto a redigere
le riprese tridimensionali.
3.
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
Data la morfologia costiera dell’area in esame è ragionevole attendersi una ridottissima
circolazione long shore in direzione Sud–Est. Per quanto riguarda le piccole cale e
insenature, le correnti massime attese saranno di un ordine di grandezza inferiore rispetto a
quelle misurate al largo (~ 0.1 m/s).
Una parte di tali correnti provvederà, attraverso un moto vorticoso seppure molto lento
(< 0.01 m/s), al ricambio delle acque delle cale più profonde.
Nel caso dell’insenatura in cui scarica attualmente la condotta in questione si prevede un
aumento della concentrazione di nutrienti con una conseguente proliferazione algale, in
particolare durante l’estate quando il moto circolatorio diminuisce per energia.
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Fig. 1 Rappresentazione schematica dell’aumento di
concentrazione in nutrienti (colore rosso), con
conseguente proliferazione algale, in un’insenatura
con ridotto ricambio idrico verso il mare aperto
Dati i parametri disponibili, non è stato possibile effettuare un modello di dettaglio della
diffusione dell’inquinante allo sbocco della condotta esistente.
In base alle considerazioni sopra esposte, si ritiene indispensabile prolungare l’attuale
condotta di scarico, per una lunghezza da definirsi sulla scorta del plume calcolato con le
differenti condizioni di modello riportate nelle tavole allegate, a cui vanno aggiunti circa 60 m,
pari alla distanza tra la radice della condotta e la linea di costa esterna. Infatti, dalla linea di
costa interna della rada e la linea ideale tracciata tra i due promontori che la delimitano, vi
sono circa 50 - 60 m di distanza.
Tav. 1
Nella Tav. 1 è rappresentato il modello calcolato per una condotta priva di diffusore allo
scarico e con corrente pari a 0,1 m/s. Data la ridotta efficienza in termini di dispersione del
dispositivo, si è trascurata la diluizione iniziale. La velocità necessaria perché avvenga
diluizione iniziale è pari a 6 m/s, fattore di controllo non verificato dati i parametri d’ingresso. Il
prolungamento della condotta nel contesto della situazione modellizzata è pari alla lunghezza
del plume calcolato (120 m) a cui vanno aggiunti i 60 m per raggiungere dal limite della costa
esterna quello interno.
Tav. 2
Nella Tav. 2 è rappresentato il modello calcolato per una condotta dotata di diffusore,
indicativamente lungo 10 m e con fori di diametro pari a m 0,4. L’efficienza idraulica
dell’apparato consente la diluizione iniziale con velocità minime della corrente pari a 0,1 m/s,
ipotesi verificata secondo i dati d’ingresso. La lunghezza totale della condotta dovrà essere
di 60 m (costa interna-esterna) a cui vanno aggiunti circa 90 m. Poiché la concentrazione
abbattuta nei termini di legge dai processi di diluizione iniziale è elevata (vedi scala
cromatica del range azzurro) e comunque possibile realizzare una condotta con terminale
lunga non più di 120 m in totale, senza inficiare la qualità delle acque.
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Tav. 3
A titolo cautelativo si è proceduto al calcolo di un successivo modello, rappresentato in tav. 3,
nell’ipotesi di una situazione limite con corrente pari a 1 m/s e rivolta verso costa,
conseguenza di una eventuale episodica mareggiata. L’idrodinamica, particolarmente
energetica di tale fenomeno, consente un processo di diluizione iniziale anche in assenza di
diffusore, tuttavia data l’alta velocità di trasporto è necessaria una distanza minima dalla
costa di circa 900 m per evitare che la stessa sia raggiunta da concentrazioni troppo elevate.
L’elaborazione di questo modello è stata effettuata per rimarcare il ruolo minimo che
l’esposizione episodica (mareggiata) svolge nel rischio di proliferazione algale.
Tutti i modelli sono corredati da una ripresa tridimensionale tesa a semplificare la lettura delle
mappe di distribuzione.
Per le concentrazioni si deve fare riferimento alle scale cromatiche e precisamente ai toni
caldi per le concentrazioni maggiori, per passare progressivamente ai toni freddi che sono
indice di concentrazioni più basse.
Dall’analisi comparata dei modelli possiamo concludere raccomandando il prolungamento
della condotta in questione, secondo le seguenti condizioni costruttive:
- senza diffusore
condotta lunga 180 m dalla radice;
- con diffusore
condotta lunga 120 m dalla radice;
Anche se la realizzazione di una condotta senza diffusore è verificata con le lunghezze
calcolate, si consiglia l’adozione di un adeguato diffusore per migliorare l’efficienza idraulica
del dispositivo, in termini di dispersione, consentendo così la diluizione iniziale anche in
presenza di un ridotto regime di correnti (calme frequenti proprio nel periodo estivo).
Le distanze indicate sono da ritenersi minime cautelative, con le condizioni imposte al
modello, per le esigenze di mantenimento delle caratteristiche di qualità delle acque costiere.
Tanto si doveva per l’incarico ricevuto.
Alfonso Russi
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TAV. 1
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TAV.2
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TAV.3