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LA VALUTAZIONE DI IMPATTO LA VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE (V.I.A.) AMBIENTALE (V.I.A.)
Roma, 13 marzo 2007
IngIng. . Serena ConservaSerena Conserva
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Procedura amministrativaProcedura amministrativa
Studio di Impatto AmbientaleStudio di Impatto AmbientaleStudio di Impatto Ambientale
Fase 1Fase 1
Fase 2Fase 2
Fase 3Fase 3
Fase 4Fase 4
Valutazione preliminareValutazione preliminare
DescrizioneDescrizione
Individuazione e stima Individuazione e stima degli impattidegli impatti
ValutazioneValutazione
3
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Sistemi Informativi Territoriali (SITA)Sistemi Informativi Territoriali (SITA)
Cartografia tematicaCartografia tematica
Software specificiSoftware specifici
• Raccolta e catalogazione informatica e aggiornamento delle informazioni
• Cartacea
• Digitale
• Implementazione di modelli per lo studio della dispersione degli inquinanti nei diversi comparti ambientali per la quantificazione degli impatti
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Modelli per lo studio dell’inquinamento dei corpi idriciModelli per lo studio dell’inquinamento dei corpi idrici
Acque superficiali:Acque superficiali:
•• FiumiFiumi
•• LaghiLaghi
Acque sotterranee:Acque sotterranee:
•• Zona satura (falde acquifere)Zona satura (falde acquifere)
•• Zona non satura o Zona non satura o vadosavadosa
Modelli per lo studio dell’inquinamento atmosfericoModelli per lo studio dell’inquinamento atmosferico
Modelli per lo studio dell’impatto acusticoModelli per lo studio dell’impatto acustico
Supporto tecnicoSupporto tecnico
5
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Requisiti del modello:Requisiti del modello:
Capacità di analisi delle condizioni di non stazionarietà
Semplicità (minimizzazione del numero di elementi da studiare alfine di limitare l’uso di parametri addizionali)
Ragionevole approssimazione matematica delle variazioni fisico-chimiche e biologiche che avvengono nell’ecosistema
Possibilità di evidenziare gli errori associati alla fase di campionamento, analisi di laboratorio e le approssimazioni impiegate sui processi fisici, chimici e biologici
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque superficiali: fiumiAcque superficiali: fiumi
IpotesiIpotesi::
Corso d’acqua perenne
Schematizzazione monodimensionale
Rappresentazione del corso d’acqua con una serie di CSFTR
Trascurabilità della diffusione molecolare
Regime idraulico stazionario e noto a priori
7
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque superficiali: fiumiAcque superficiali: fiumi
Equazione di bilancio delle portateEquazione di bilancio delle portate
∑∑ −=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
uscingi
qqdxdQ
fischimLONG dt
dcSqxcD
txcU
tc
−
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+−+
∂∂
∂∂
+∂∂
−=∂∂
Assumendo che il regime idraulico sia
stazionario ovvero 0=∂∂
tu
Equazione di bilancio della massa di Equazione di bilancio della massa di inquinanteinquinante
Dove c è la concentrazione della specie, x l’ascissa longitudinale, U la velocità mediata sulla sezione, t è il tempo, DL il coeff. Di dispersione longitudinale, S eventuali sorgenti esterne, q termine che tiene conto delle relazioni con altri costituenti
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque superficiali: fiumiAcque superficiali: fiumi
Elementi fondamentali del sistemaElementi fondamentali del sistema::
Influenzati dalla concentrazione di OInfluenzati dalla concentrazione di O22::AlgheAzoto (Norg, N-NH3, N-NO2-, N-NO3-)Fosforo (organico, disciolto)BODSedimenti al fondoScambio di O2 con l’atmosferaTemperatura
Non influenzati dalla concentrazione di O:Non influenzati dalla concentrazione di O:
Coliformi
Metalli pesanti
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque superficiali: fiumiAcque superficiali: fiumi
Relazioni tra costituentiRelazioni tra costituenti::
Atmosfera
OD BOD
Alghe
Norg
NH4+
NO2-
NO3-
Porg
Pdisc
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque superficiali: laghiAcque superficiali: laghi
Idrodinamica dei laghiIdrodinamica dei laghi::
Moto prettamente tridimensionale dovuto a:
Correnti generate dall’azione del vento
Correnti di densità dovute agli effetti di stratificazione termica verticale
Accelerazione di Coriolis (solo nel caso di laghi di elevate dimensioni superficiali)
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque superficiali: laghiAcque superficiali: laghi
Idrodinamica dei laghiIdrodinamica dei laghi::
La stratificazione termica influenza l’idrodinamica del lago condizionando il trasferimento della quantità di moto dagli strati superficiali a quelli più profondi
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque superficiali: laghiAcque superficiali: laghi
Approcci semplificativi per la modellizzazione:Approcci semplificativi per la modellizzazione:
Modelli multistratoModelli multistrato (il lago viene suddiviso in un certo numero di strati in cui le grandezze di interesse possono considerarsi omogenee)
Modelli semplificativiModelli semplificativi (permettono lo sviluppo di equazioni semplificate sotto le ipotesi di lago poco profondo e trascurabilità del trasferimento del trasporto solido sull’orizzontale)
Modelli in termini di funzioni di correnteModelli in termini di funzioni di corrente
yu
∂Ψ∂
=x
v∂Ψ∂
−=
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterraneeAcque sotterranee
Profilo verticale del suolo:Profilo verticale del suolo:
Dal piano campagna andando in profondità si distinguono:
Zona di aerazioneZona di aerazione (non satura) movimento dell’acqua a componente prevalentemente verticale (percolazione)
Zona di saturazioneZona di saturazionemovimento dell’acqua, secondo la Legge di Darcy, a componente prevalentemente orizzontale (filtrazione)
movim
enti prevalenti
zona di saturazione zona di aerazione
frang ia
cap illa re
zona d i
trans izione
zona di
evapotraspirazione
subs tra to im perm eab ile
zona
subzona
igroscopica
pellicolare
capillaresospesa
cap illa re
cont
inua
gravitica
live llo p iezom etrico
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: falde acquifereAcque sotterranee: falde acquifere
Modellizzazione del campo fluidodinamico:Modellizzazione del campo fluidodinamico:
Nell’ipotesi di fluido incompressibile e di mezzo omogeneo e isotropo dalla Legge di Darcy si ottiene
WthS
xhT
x jij
i
+∂∂
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
∂∂
∂∂
Con h = carico piezometrico
Tij = trasmissività
W = -Kz(Hs-H)/m fattore di ricarica della falda
Kz = conducibilità idraulica sul fondo del bacino
S = coeff. di immagazzinamento
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: falde acquifereAcque sotterranee: falde acquifere
Modellizzazione del trasporto di inquinanti (non reattivi):Modellizzazione del trasporto di inquinanti (non reattivi):
c’ = concentrazione del contaminante nelle acque immesse in faldac = concentrazione del contaminante in faldab = spessore della falda
( ) ( )nWcbc
xxcbD
xtcb
iij
iji
'−
∂∂
−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
∂∂
∂∂
=∂
∂ ν
νννα nm
ijmnijD =ναLLD =
ναTTD =
Diffusione longitudinaleDiffusione longitudinale
Diffusione trasversaleDiffusione trasversale
αijmn = dispersività nel mezzov = velocità
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: falde acquifereAcque sotterranee: falde acquifereDispersione idrodinamica:Dispersione idrodinamica:
a) Gradienti di velocità nei singoli capillarib) Percorsi tortuosi del fluido che trasporta la sostanza a causa della presenza
dei granic) Diffusione molecolare che tende a diminuire le differenze di concentrazione
dovute ai profili di velocità nei capillari
(a) (b) (c)
Si osserva una dispersione non solo in direzione del flusso medio (Legge di Darcy) ma anche in direzione ortogonale
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: la zona non saturaAcque sotterranee: la zona non satura
“La zona non satura costituisce quella parte del profilo del suolo dove l’acqua non riempie completamente le porosità del suolo, o, in senso più formale, dove risulta negativo il potenziale di matrice dell’acqua nel suolo, risultante dalle forze capillari e di adsorbimento dovute alla matrice solida, che attraggono e trattengono l’acqua nel terreno e riducono la sua energia potenziale rispetto a quella dell’acqua “libera””
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: la zona non saturaAcque sotterranee: la zona non satura
Parametri relativi al moto nella zona non satura:Parametri relativi al moto nella zona non satura:
θθrr < < θ θ < < θθss contenuto d’acqua volumetrico [cmcontenuto d’acqua volumetrico [cm33/cm/cm33]]ΨΨ potenziale di matrice [cm]potenziale di matrice [cm]KKss((θθ) conducibilità idraulica a saturazione [cm/h]) conducibilità idraulica a saturazione [cm/h]
Parametri relativi al trasporto di composti nella zona non Parametri relativi al trasporto di composti nella zona non satura:satura:
Parametri relativi all’interazione tra i composti ed il suolo:Parametri relativi all’interazione tra i composti ed il suolo:
KKdd coefficiente di coefficiente di adsorbimento adsorbimento [cm[cm33/g]/g]
D coefficiente di dispersione [cmD coefficiente di dispersione [cm22/h]/h]
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: la zona non saturaAcque sotterranee: la zona non satura
L’equazione del flusso: equazione di L’equazione del flusso: equazione di RichardsRichards
( ) ( )∂θ∂
∂∂ θ ∂θ
∂∂ θ
∂t z D zK
z= ⎛⎝⎜
⎞⎠⎟ −
dove: D [cm2/h] coefficiente di diffusività idraulica
K (θ) [cm/h] conducibilità idraulica
θ [cm3/cm3] contenuto volumetrico d’acqua
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: la zona non saturaAcque sotterranee: la zona non satura
Il moto nella zona non satura: l’infiltrazioneIl moto nella zona non satura: l’infiltrazione
θsθi
z (cm)
Zona satura
Zona ditrasmissione
Zona umidafronte umido
θsθr
z
Fronte di umidità a seguito di un evento di pioggia
Contenuto d’acqua durante il processo di redistribuzione interna dell’acqua
accumulata durante l’evento di pioggia
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: la zona non saturaAcque sotterranee: la zona non satura
Modellizzazione del trasporto e della diffusione di un Modellizzazione del trasporto e della diffusione di un contaminante reattivo in fase liquidacontaminante reattivo in fase liquida
dove: ρ [g/cm3] è la densità della fase solida
s [mg/l] concentrazione di soluto associata alla fase solida
θ [cm3/cm3] contenuto volumetrico di acqua
c [mg/l] concentrazione di soluto associata alla fase liquida
D [cm2/h] è il coefficiente di dispersione
q [cm/h] flusso di acqua nel suolo per unità di superficie
φ tasso di rimozione o apporto di soluto
( )∑+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
∂∂
∂∂
=∂
∂+
∂∂
ii scqc
zcD
ztc
ts ,...,φθθρ
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Supporto tecnicoSupporto tecnico
Acque sotterranee: la zona non saturaAcque sotterranee: la zona non satura
Modellizzazione del trasporto e della diffusione di un Modellizzazione del trasporto e della diffusione di un contaminante reattivo in fase liquidacontaminante reattivo in fase liquida
L’equazione in termini di isoterma lineare di equilibrio:
dove: R [adim] è il fattore di ritardo
kd [cm3/g] è il coefficiente di ripartizione tra la fase solida e quella liquida
ρ [g/cm3] è la densità della fase solida
α [h-1] il coefficiente di scomparsa nella fase liquida
β [h-1] il coefficiente di scomparsa nella fase adsorbita
γ [h-1mg/l] il termine sorgente nella fase liquida
D [cm2/h] è il coefficiente di dispersione
µ [cm] dispersività
τ tortuosità
( ) γθθβραθθθθ +−−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
∂∂
∂∂
=∂∂ cKcqc
zcD
zRc
t d
cKs d=
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Modelli per lo studio dell’inquinamento atmosfericoModelli per lo studio dell’inquinamento atmosferico
Supporto tecnicoSupporto tecnico
jjij
ijj x
cDxcK
xxcu
tc
2
2
∂∂
∂∂
∂∂
∂∂
∂∂
+=+
Variazione della concentrazione nel
tempo
Trasporto Diffusione turbolenta
Diffusione molecolare
Equazione di bilancio della massa di inquinante:Equazione di bilancio della massa di inquinante:
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Modelli per lo studio dell’inquinamento atmosfericoModelli per lo studio dell’inquinamento atmosferico
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Modelli KModelli K
Modelli Modelli gaussianigaussiani
Puff modelsPuff models
Box Box modelsmodels
Street canyon Street canyon modelsmodels
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Modelli per lo studio dell’inquinamento atmosfericoModelli per lo studio dell’inquinamento atmosferico
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Modelli KModelli KUtilizzati prevalentemente per la soluzione dell’equazione della diffusione in atmosfera in presenza di terreno pianeggiante
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
zcK
zxcu z ∂
∂∂∂
∂∂
Ipotesi:
•Flusso nel piano verticale (x,z)
•Stazionarietà
•Omogeneità lungo la direzione y
•Vento medio diretto lungo x
•Trasporto essenzialmente dovuto a u
•Lungo z diffusione funzione solo della turbolenza
L’equazione può essere risolta solo numericamente ad esempio utilizzando il metodo alle differenze finite, discretizzando il dominio di calcolo tramite una griglia (grid models)
0=∂
⋅∂y
0;0 ==≠ wvu
0=∂∂tc
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂
∂∂
>>∂∂
zck
zxcu z
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Modelli per lo studio dell’inquinamento atmosfericoModelli per lo studio dell’inquinamento atmosferico
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Modelli Modelli gaussianigaussianiSe le diffusività turbolente e le velocità medie sono costanti nello spazio, l’equazione della diffusione è risolvibile per via analitica. L’espressione che si ricava per c è di tipo esponenziale analoga ad una distribuzione gaussiana
Ipotesi:
• Kx, Ky, Kz costanti
• u, v , w costanti nel tempo
• Emissione stazionaria da sorgente puntiforme
• Flusso turbolento omogeneo e stazionario
• Lungo z diffusione funzione solo della turbolenza
H
Sorgenteimmagine
z
σz
σz
x
z
(x)
(x)
s
∆ h
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −−⋅⎟
⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−= 2
2
2
2
2)(exp
2exp
2),,(
z
s
yzy
zzyu
Qzyxcσσσπσ
Soluzione analitica
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Modelli per lo studio dell’inquinamento atmosfericoModelli per lo studio dell’inquinamento atmosferico
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Puff Puff modelmodelNel caso di campi fluidodinamici non omogenei, quando le componenti medie di velocità del vento e la turbolenza variano in modo non trascurabile nel caso considerato (orografie complesse, circolazioni di brezza, isole di calore) e/o emissione di una sorgente non stazionaria
Box modelBox modelSi assume che il campo delle concentrazione sia costante all’interno di un parallelepipedo di aria (box). Il parallelepipedo deve essere sufficientemente alto da evitare che vi siano flussi di inquinante attraverso la superficie superiore, le sue dimensioni variano a seconda del problema e possono essere grandi quanto un’intera città
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Modelli per lo studio dell’impatto acusticoModelli per lo studio dell’impatto acustico
Supporto tecnicoSupporto tecnico
Modelli Modelli previsionali previsionali dell’inquinamento acustico da dell’inquinamento acustico da traffico stradaletraffico stradale
• Basati su dati acustici ( partendo da dati di indagini già effettuate)
• Basati sull’entità del traffico previsto
Modelli di previsione del rumore da traffico ferroviarioModelli di previsione del rumore da traffico ferroviario