P O L I T E C N I C O D I B A R IFACOLTÀ DI INGEGNERIA

CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA CIVILEDipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, del Territorio,

Edile e di Chimica (DICATECh)______________________________________________________________

Tesi di laurea in IMPIANTI SPECIALI IDRAULICI:

STUDIO DEL BILANCIO IDROLOGICO DEL SISTEMA SORGENTIZIO DEL FIUME TARA

RelatoreProf. Ing. Vito IACOBELLIS

Correlatore LaureandoIng. Ivan PORTOGHESE Paolo Lavermicocca

ANNO ACCADEMICO 2014 – 2015

Il complesso sorgentizio del fiume Tara è situato a circa 8 Km a NW di Taranto e a 2 km dalla linea di costa ionica, ed è costituito da diverse emergenze puntuali distribuite su di una superficie debolmente inclinata verso il mare, a quote variabili tra 1,5 e 5 m s.l.m.

INQUADRAMENTO DELLA ZONA D’INTERESSE (1/2)

Tutta la zona costiera ionica è interessata da un fitto reticolo di canali naturali e artificiali (tra i quali, il Canale Maestro, il Canale della Stornara e il Canale dell’ex Ente Irrigazione, oggi E.I.P.L.I.), che drenano le acque sgorganti dal sottosuolo e le convogliano nel fiume Tara.

INQUADRAMENTO DELLA ZONA D’INTERESSE (2/2)

Spesso, le acque sgorganti esternamente al percorso del fiume, vengono captate per essere utilizzate a fini industriali ed irrigui, come accade per il canale derivatore dell’E.I.P.L.I. tramite una camera di presa ed un impianto di sollevamento.

IL CANALE DERIVATORE DELL’ E.I.P.L.I. (1/2)

A partire dagli anni ’60, l’impianto preleva portate variabili dal sistema sorgentizio in esame per soddisfare una parte dei fabbisogni irrigui ed industriali del tarantino.

IL CANALE DERIVATORE DELL’ E.I.P.L.I. (2/2)

Tale variabilità della portata erogata dall’impianto, genera continue escursioni del livello di falda nel substrato carbonatico permeabile.

Determinazione dei periodi di utilizzazione e di ricarica della falda acquifera

Variabilità della portata fluviale nel tempo

Riduzione della disponibilità idrica del sistema sorgentizio

Modifica del regime idraulico del canale derivatore gestito dell’ E.I.P.L.I.

Difficile valutazione della capacità idrica della polla sorgentizia captata dall’impianto di sollevamento dell’ E.I.P.L.I.

PROBLEMATICHE CONNESSE AI PRELIEVI DAL SISTEMA SORGENTIZIO. . .

Studio del bilancio idrologico del sistema sorgentizio !!!

Analisi termo-pluviometrica nel bacino di alimentazione del sistema sorgentizio !!!

Misure di portata nel canale derivatore !!!

. . . E ALLA VARIABILITA’ NEL TEMPO DEI PRELIEVI ! ! !

Ricostruzione delle portate naturali all’interno del canale derivatore !!!

Per analizzare il regime idraulico del canale derivatore si sono eseguite misure di portata in alcune sezioni dello stesso, adottando il metodo speditivo del corpo galleggiante di seguito illustrato:

REGIME IDRAULICO DEL CANALE DERIVATORE DELL’ E.I.P.L.I. (1/2) – MISURE DI PORTATA

Il galleggiante (nello specifico un’arancia e un’asta sommersa) segue la corrente del fiume nel suo movimento; misurando lo spazio percorso dall’oggetto tra due sezioni di misura e il tempo impiegato a percorrerlo, si determina la velocità superficiale della corrente (Vs). Essendo questa sempre più elevata rispetto alla velocità media sezionale (Vm), va moltiplicata per un opportuno coefficiente correttivo < 1.

REGIME IDRAULICO DEL CANALE DERIVATORE DELL’ E.I.P.L.I. (2/2) – MISURE DI PORTATA

Dalla campagna di misure è emerso che il flusso idrico nel canale derivatore dell’E.I.P.L.I. è diretto dall’impianto di sollevamento verso il fiume Tara con portate crescenti da circa 600 l/s a 1400 l/s.

Per stimare l’entità della portata sgorgante dalla polla sorgentizia captata dall’E.I.P.L.I, si sono ricostruite le portate naturali fluenti all’interno del canale derivatore, confrontando le portate misurate nel biennio ‘80-‘81 con quelle attuali e restituendo al sistema i prelievi idrici alle varie epoche.

Si è ottenuta, quindi, una capacità idrica media della polla sorgentizia di circa 1100 l/s; inoltre, dall’analisi è stato possibile riconoscere una netta inversione del flusso idrico nel canale derivatore negli ultimi anni rispetto agli anni ’80, per via della riduzione dei prelievi idrici dal sistema sorgentizio.

CAPACITÀ IDRICA DEL SISTEMA SORGENTIZIO CAPTATO DALL’E.I.P.L.I.

In base ad analisi termo-pluviometriche condotte all’interno del bacino di alimentazione della sorgente Tara, si è evinto che tra Aprile e Settembre, quando sono attivi i prelievi idrici dal sistema sorgentizio e le piogge efficaci sono nulle, vi è sfruttamento della riserva acquifera; tra Ottobre e Marzo, quando i prelievi sono ridotti al minimo, la falda acquifera ha modo di ricaricarsi con le piogge.

PERIODI DI UTILIZZAZIONE E DI RICARICA DELLA FALDA ACQUIFERA (1/2)

PERIODI DI UTILIZZAZIONE E DI RICARICA DELLA FALDA ACQUIFERA (2/2)

SFRUTTAMENTO RISORSA SFRUTTAMENTO RISORSA SFRUTTAMENTO RISORSA

RICARICA RISORSA RICARICA RISORSA

Per spiegare la variabilità della portata misurata nel fiume Tara , nonché per ricostruire l’andamento nel tempo della disponibilità idrica del fiume, è stato implementato un modello afflussi/deflussi di tipo non lineare a livello di bacino, utilizzando come dati di input i soli dati termo-pluviometrici relativi alle principali stazioni ricadenti all’interno del bacino di alimentazione delle sorgenti del fiume Tara nel periodo 1921-2011.

BILANCIO IDROLOGICO DELLA SORGENTE TARA (1/5)

SIMULAZIONE DEI PROCESSI NATURALI

…AL MODELLO MATEMATICO

BILANCIO IDROLOGICO DELLA SORGENTE TARA (2/5) – MODELLO DI BILANCIO

• calibrazione dei parametri α, A e k : attraverso un confronto visivo tra i valori mensili di portata misurati nel periodo 1926-1954 e i valori di portata simulati dal modello, variando iterativamente i parametri; non è stato possibile eseguire una calibrazione rigorosa del modello sui valori osservati di portata a causa dell’esiguo numero di dati a disposizione.

• calibrazione del volume iniziale di invaso V0 : attraverso una stima del volume di acqua accumulato nel bacino in seguito alle precipitazioni efficaci che cadono nello stesso nel periodo precedente al 1926.

BILANCIO IDROLOGICO DELLA SORGENTE TARA (3/5) – CALIBRAZIONE DEL MODELLO

area bacino (A) ( km2 ) 450,00K = 0,01α = 1,06

BILANCIO IDROLOGICO DELLA SORGENTE TARA (4/5) – VALIDAZIONE DEL MODELLO

piogge nov ’25 mar ’26

portate set ’26 gen ’27

piogge ott ’28 feb ’29

portate ago ’29 dic ’30

Confrontando l’andamento nel tempo delle portate naturali simulate attraverso il modello con i prelievi idrici medi annui (a partire dal 1981), si è osservato che le portate fluenti nel fiume Tara hanno vissuto un periodo di riduzione, dal 1989 al 1993, e un successivo periodo di continuo aumento (dal 1993 al 2011), favorito dall’incremento delle precipitazioni e dalla riduzione dei prelievi.

BILANCIO IDROLOGICO DELLA SORGENTE TARA (5/5) – DISPONIBILITA’ IDRICA

Validazione modello!!!L’andamento delle portate medie annue

osservate è prossimo a quello delle portate medie annue simulate

• Il modello afflussi/deflussi utilizzato, ha restituito un andamento delle portate simulate confrontabile con quello delle portate osservate; la carenza di dati a disposizione giustifica, quindi, la scelta di una calibrazione di tipo visivo-qualitativa.

• Sebbene l’area di alimentazione della sorgente Tara sia stata stimata intorno ai 3200 km2, il modello ha restituito un’area contribuente di 450 km2. Le oscillazioni di portata nel Tara, quindi, sono dovute essenzialmente ai fenomeni di trasformazione afflussi/deflussi che avvengono su un’area più ristretta rispetto a quella totale di alimentazione delle sorgenti. Tali processi risultano regolati nel tempo dalla falda acquifera che alimenta un deflusso di base più lento e di maggiore estensione; infatti, è possibile riconoscere uno sfasamento temporale di circa nove-dieci mesi tra i periodi a precipitazione efficace non nulla e i picchi di portata misurati nel fiume.

• Le portate fluenti nel fiume Tara sono in riduzione nel periodo 1989-1993, a causa degli elevati prelievi idrici dal sistema sorgentizio e delle scarse precipitazioni; risultano in aumento, invece, nel periodo successivo per via della ripresa delle piogge e della netta riduzione dei prelievi.

CONCLUSIONI

GRAZIE PER L’ATTENZIONE