UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale. L’uso irriguo delle acque regolate dal lago di Como. Prof. Ing. Mario Fugazza. Premessa.

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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA Facoltà di Ingegneria

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Presentation Transcript


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA

Facoltà di Ingegneria

Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale

L’uso irriguo delle acque

regolate dal lago di Como

Prof. Ing. Mario Fugazza


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

Premessa

I grandi laghi subalpini, aventi una complessiva capacità utile di 1.342 hm3 e gli invasi artificiali lombardi, la cui capacità è di circa 845 hm3, influenzano sensibilmente la disponibilità della risorsa idrica per l’industria e l’agricoltura, da sempre elemento essenziale per l’economia della regione;

In particolare, la regolazione dei cinque maggiori laghi lombardi consente la rimodulazione dei deflussi alpini creando le cosiddette “acque nuove” per le esigenze di una utilizzazione non solo agricola.

Le crisi idriche che si sono verificate recentemente nel bacino padano e che potrebbero riprodursi con frequenza sempre maggiore se i previsti scenari di cambiamento climatico si avverassero, hanno evidenziato l’esigenza di programmare nel modo più razionale la gestione di questa risorsa.


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

Rete idrografica naturale e principali canalizzazioni irrigue in Lombardia

Rete totale: 17.179 km

Rete irrigua: 12.300 km (71,6%)

Rete bonifica: 2.388 km (13,9%)

Rete promiscua: 2.491 km (14,5%)

La gran parte dei prelievi irrigui, non avviene dal fiume Po, ma dal sistema dei sottobacini, con particolare riferimento a quelli della Dora Baltea e Riparia e del Sesia nell’Alto bacino, e ai sistemi dei grandi laghi lombardi e relativi emissari nel Medio bacino.


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

Le produzioni irrigue rappresentano il 59% della SAU nel bacino padano

Tre colture, mais da granella (32,50%), riso (14,48%) e foraggere avvicendate (38,29%) occupano circa l’85% della SAU irrigua,

In queste aree l’irrigazione avviene essenzialmente per tramite di impianti collettivi di bonifica e irrigazione,

Sistemi irrigui

Prevale lo scorrimento (52%), per ragioni storiche (buona disponibilità idrica) ma anche tecniche, (rete a cielo aperto con doppia funzione di bonifica e irrigazione).

Il secondo sistema è l’aspersione (24%), che in diverse aree si accompagna a sistemi di irrigazione localizzata.

la sommersione permane nelle aree risicole ma l’acqua utilizzata va a contribuire al ricarico della falda sotterranea, rientrandonel ciclo di riutilizzo della risorsa


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

Situazione al 1970

Principali canalizzazioni realizzate

nella Lombardia centrale


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Portata max. richiesta nel periodo estivo 225 m3/s, nel periodo invernale 38 m3/s

Potenza nominale complessiva 77.729 kW, produzione media annua 510,3 GWh

Salto totale 78,3 m , portata massima utilizzabile dagli impianti 160 m3/s

Situazione attuale


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Con riferimento ai volumi irrigui prelevati

per sottobacino, emerge che in Lombardia

è il sistema Adda‐Brembo‐Serio

a mettere a disposizione i maggiori quantitativi,

con il 20% del volume prelevato totale.

In particolare dal solo fiume Adda

si prelevano 3,31 miliardi di m3 annui.


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

Il Bacino idrografico del Lario

Superficie del bacino imbrifero alla diga di Olginate km2 4552

Superficie del lago di Como km2 145


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

I deflussi dell’Adda prelacuale sono regolati da 20 serbatoi stagionali

La complessiva capacità degli invasi idroelettrici è andata progressivamente aumentando fino a raggiungere l’attuale valore di circa 369 hm3 in Valtellina e di circa 510 hm3 per l’intero bacino versante nel Lario

Il deflusso medio annuo naturale a Fuentes, ricostruito mediante deregolazione sul periodo 1959-2000 (Malusardi, Moisello 2001), è stato stimato in 4991 Mm3.

Il rapporto tra volume invasabile e deflusso annuo medio è di circa il 7 %

La capacità dei serbatoi è pari al 7 % del deflusso annuo dell’Adda prelacuale ed è ben superiore alla capacità di regolazione del lago di Como, che è di 264 hm3.


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Principali invasi presenti in Valtellina

Principali invasi presenti in Valchiavenna e ValBregaglia


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PRIMO EFFETTO DEI SERBATOI: la modulazione del deflusso

L’acqua viene immagazzinata nei serbatoi

da maggio a settembre (compresi)

e restituita da ottobre ad aprile (compresi).

La frazione del deflusso totale naturale

trattenuta temporaneamente nei serbatoi è

comunque limitata ed è dell’ordine del 6 %


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SECONDO EFFETTO DEI SERBATOI: la modulazione dei massimi e dei minimi

La regolazione diminuisce il valore dei massimi e aumenta

quello dei minimi:

se ci si riferisce al valore medio giornaliero la diminuzione del massimo è del 9.5 % e l’aumento del minimo è di circa il 52% del valore naturale

Sulla distribuzione dei massimi annuali di portata nei diversi

mesi dell'anno la regolazione ha un effetto piuttosto modesto,

mentre ha un effetto consistente sulla distribuzione dei minimi.


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  • Per fornire il supporto agli studi di pianificazione dell’uso delle risorse idriche, nell’ambito del progetto RICLIC-WARM (Regional Impact of Climatic Change in Lombardy Water Resources) promosso dalla Fondazione Lombardia per l’Ambiente e dalla Università di Milano Bicocca, sono stati messi a punto dal Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale dell’Università di Pavia due strumenti operativi.

  • Il primo è un modello di generazione stocastica di serie temporali di precipitazione e temperatura che simula le fluttuazioni climatiche a lungo termine.

  • Il secondo è un modello di formazione e trasferimento dei deflussi decadici in bacini montani di medie dimensioni che riproduce l’accumulo e lo scioglimento della neve e considera il contributo dei ghiacciai al deflusso e la regolazione degli invasi artificiali presenti nel bacino.

    Lo scopo è di generare uno o più scenari di crisi (scarsità di risorse) statisticamente validi da utilizzare come banco di prova per ottimizzare la gestione delle acque nuove


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Il modello idrologico semi - distribuito della Valtellina opera a scala giornaliera

Il modello è costituito da moduli

A) il modulo che calcola la distribuzione spaziale dell’equivalente in acqua della neve al suolo e il contributo al deflusso dato dallo scioglimento della copertura nevosa e dei ghiacciai;

B) il modulo che simula la regolazione degli invasi idroelettrici.

C)il modulo che calcola, secondo un classico schema a serbatoi, il deflusso giornaliero dovuto allo scorrimento superficiale, al deflusso ipodermico e di falda e valuta le perdite idrologiche


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

Il bacino viene suddiviso

in quattro sottobacini

per tener conto delle differenze climatiche

e della presenza dei serbatoi

I serbatoi presenti

nei singoli sottobacini

sono raggruppati

In un unico serbatoio

  • Dati utilizzati dal programma :

  • le caratteristiche fisiche del territorio:

  • gli ietogrammi di precipitazione totale giornaliera ragguagliata riferiti alla quota media dei sottobacini,

  • le temperature “medie” giornaliere riferite alle quote medie dei sottobacini


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  • Il modello è stato calibrato, ricostruendo a partire dai dati di pioggia, di precipitazione

  • nevosa e di temperatura del periodo 1990 -1995:

  • i deflussi giornalieri misurati a Fuentes,

  • i livelli di invaso nei serbatoi idroelettrici,

  • le altezze di neve misurate ai nivometri delle dighe.


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invaso nel serbatoio

Centrale Orobico

(Inferno, Trona, Scais, Venina, Frera)

invaso nel serbatoio Superiore

(Cancano, S. Giacomo di Fraele)


Modellazione del manto nevoso misurato alla diga di cancano

Modellazione del manto nevosomisurato alla diga di Cancano

Modellazione del manto nevosomisurato alla diga diTrona


Modellazione del manto nevoso

Volume totale SWE per la Valtellina

Altezza media SWE per fasce altimetriche

Modellazione del manto nevoso

Il modello è stato utilizzato per ricostruire la disponibilità della “risorsa neve “, quantizzata come snow water equivalent (SWE), nel periodo 1990-1995 per la Valtellina, ricavandola a partire dalle misure di temperatura e di pioggia misurate nei quattro sottobacini.


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Con il modello così tarato, è stata ricostruita la serie dei deflussi giornalieri a Fuentes

nel periodo 1990-2000 essendo note le altezze di precipitazione giornaliera

ragguagliata all’area dei quattro bacini e le temperature medie giornaliere,

I valori degli indici di efficienza del modello per il periodo di validazione sono riportati

in tabella

L’efficienza del modello in validazione è paragonabile e talvolta migliore

che in calibrazione: ciò conferma la robustezza del risultato


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

La regolazione del lago di como

Il protocollo di regolazione del manufatto di Olginate :

Livello max +120 cm

Livello minimo -30 cm

sullo zero dell’idrometro di Malgrate

All’interno della fascia di regolazione è concesso il rilascio di 200 m3/s durante il periodo irriguo, che va da metà maggio a metà settembre, e di 100 m3/s, elevabili a 170 m3/s negli anni più grassi

Nella restante parte dell’anno, il gestore apre gradualmente le paratoie di Olginate, quando il lago supera i +100 cm a Malgrate e gli afflussi stanno aumentando, fino alla completa apertura dello sbarramento al raggiungimento del livello +120 cm come prevede il disciplinare di concessione.

Nei periodi di magra, con afflussi in diminuzione e livello idrometrico a Malgrate inferiore a circa 50 cm, il regolatore comincia a razionare il rilascio cercando di non far scendere il lago sotto la quota di -30 cm.


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Erogazione storica dal lago di Como nel periodo 1990 – 2000


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Anno 1997

Anno 1995


Universita degli studi di pavia facolt di ingegneria

La regolazione del lago di Como

La distorsione del regime dei deflussi naturali operata dagli invasi idroelettrici

condiziona la disponibilità della risorsa per l’utenza di valle talvolta generando

contrasti tra le differenti utenze.

Soprattutto negli anni in cui la risorsa idrica è scarsa

Per contribuire all’analisi del problema

evidenziando l’influenza della regolazione degli invasi Valtellinesi

è stato riprodotto il regime idrologico dell’Adda immissario nel periodo 1990 – 2000

considerando la ipotetica situazione naturale senza serbatoi ricostruita con il modello a partire dalle piogge misurate


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Periodo 1990-2000

La figura evidenzia l’entità del trasferimento, operato dagli impianti idroelettrici

della Valtellina, dei deflussi naturali estivi verso la stagione invernale.


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rosso andamento storico

blu scenario “naturale”.

Valori medi giornalieri

Il livello del lago “naturale” si mantiene superiore al valore storico in estate mentre

risulta ad esso inferiore in inverno.


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Nel periodo estivo l’invaso nei serbatoi riduce la erogazione, teoricamente possibile

in condizioni “naturali” di circa il 10-15% (valore medio)

Nel periodo invernale,senza il sostegno dagli invasi valtellinesi, il lago non riesce a fornire la portata storica (riduzione tra 10 e 20% con picchi del 30%)


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Le conseguenze dei cambiamenti climatici

Il modello consente di riprodurre la risposta del bacino idrografico

a fronte di ipotetici cambiamenti climatici.

Per esemplificare, sono state riprodotte le conseguenze sul deflusso

dell’aumento della temperatura media giornaliera di 2 ° C, uguale

per tutti i giorni dell’anno, mantenendo inalterata la precipitazione


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deflussi medi mensili naturali a Fuentes calcolati per il periodo 1990-2000

Nel nuovo scenario climatico il deflusso invernale - primaverile è sistematicamente maggiore mentre il deflusso estivo è inferiore rispetto alla situazione attuale


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Le conseguenze dei cambiamenti climatici

La diversa distribuzione stagionale degli afflussi naturali si riflette sulla gestione

degli invasi artificiali

Per riempire gli invasi a fine settembre, come prevede l’attuale criterio di gestione

Sarebbe necessario mantenere a fine aprile un volume nettamente superiore al valore di minimo invaso storico

gli invasi risulterebbero sovradimensionati, con un volume inutilizzato mediamente superiore ai 30 hm3 che è circa il 10% del loro volume complessivo.


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  • Patto per l’acqua: accordo firmato il 25 febbraio 2009

  • in Regione Lombardia

  • L'accordo regionale costituisce uno strumento volto al miglioramento della gestione della risorsaacqua, sia nel breve che nel medio periodo

  • cinque aree tematiche:

  • valutazione e aggiornamento delle logiche di gestione degli invasi;

  • analisi e approfondimento dell'efficienza gestionale delle acque irrigue e dei sistemi irrigui;

  • sostenibilità e modifiche degli ordinamenti colturali;

  • dotazioni strutturali per gestire e valorizzare la risorsa acqua;

  • strumenti e azioni per raccogliere e diffondere una corretta informazione.

  • Hanno aderito alla proposta:

  • Province, Anci, Uncem, Upl, Ersaf, Arpa, le società idroelettriche (Enel, A2A tra le

  • altre), AdbPo, gli Ato, gli Enti Parchi regionali e Parco Nazionale Stelvio, le

  • organizzazioni professionali agricole, i Consorzi di bonifica e di irrigazione, l'Urbim, i

  • Consorzi di regolazione dei laghi, il RID, i Consorzi dei laghi e le associazioni

  • ambientaliste.

  • Università di Pavia, Università di Milano Bicocca


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  • Bibliografia

  • Romita P.L. e al. (1972): Lo stato attuale delle irrigazioni in Lombardia- N. 1 , “La bonifica e l’assetto territoriale”.

  • Malusardi G., Moisello U. (2002) Gli effetti della regolazione delle acque sulle portate dell’Adda a Lecco e sulle piene del lago di Como, Consorzio dell’Adda, pub. N. 12.

  • Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali (2009): L’agricoltura nel distretto idrografico Padano.

  • Kottegoda N.T., Natale L., Raiteri E. (2006) Gibbs sampling of climatic trends and periodicities, Journal of Hydrology 339: 54-64.

  • Kottegoda N.T., Natale L., Raiteri E. (2008) Stochastic modelling of periodicity and trend for multi site daily rainfall simulation, Journal of Hydrology 361: 319-329.

  • Moisello U. , Vullo F. (2009) I massimi di portata dell’Adda a Lecco, L’Acqua 6: 9-28.

  • Zafaro R., Corati A.(2009): Rapporto sullo stato dell’irrigazione in Lombardia, INEA.

  • Consorzio dell’Adda (2010) Regolazione del sistema lago di Como- fiume Adda.

  • Fugazza M. Natale L. (2011): Un modello di formazione e gestione della risorsa idrica in Valtellina, L’’Acqua, 4.


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Grazie per l’attenzione


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