Modellazione matematica di flusso con analisi stocastica e progettazione barriera idraulica
MODELLAZIONE MATEMATICA DEL FLUSSO DI FALDA CON ANALISI STOCASTICA E PROGETTAZIONE DELLA BARRIERA IDRAULICA
Contesto
Un’area urbanizzata, nell’hinterland milanese, impattata da una perdita accidentale di idrocarburi dall’oleodotto locale
Richiesta del cliente
Dimensionare una barriera idraulica per la messa in sicurezza della falda inquinata
Il nostro ruolo
Abbiamo ricostruito, insieme al cliente, il modello concettuale della circolazione idrica. Su questa base, abbiamo valutato l’incertezza nei possibili percorsi degli inquinanti tramite il metodo Null space Monte Carlo. Usando PEST e MODFLOW 2005, abbiamo costruito oltre 800 modelli di flusso, tutti calibrati. Li abbiamo usati per generare, tramite MODPATH, le possibili traiettorie della contaminazione in ognuno degli 800 modelli.
Le traiettorie compiute con maggiore frequenza dalle particelle originate dalla sorgente, determinano l’equivalente di un pennacchio di dispersione che dipende dalle direzioni locali di deflusso della falda.
Risultati
Abbiamo esplorato il modo in cui l’incertezza nei dati di partenza si riflette sui percorsi degli inquinanti. In questo modo, abbiamo dimensionato una barriera idraulica che massimizza la probabilità di captazione della falda contaminata senza che sia sovradimensionata.
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Cliente |
Riservato |
| Tipologia di cliente | Società di consulenza ambientale |
| Luogo | Provincia di Milano |
| Servizi offerti | Dimensionamento di una barriera idraulica tramite modellazione stocastica di flusso della falda |
| Data | 2017 – 2018 |
| Contatto | giovanni.formentin@tethys.srl |
5,8
kmq di estensione dell'area di studio
829
n° di modelli realizzati, tutti calibrati, per la medesima area
22791
percorsi totali analizzati
340
pilot points
Aggiornamento del modello concettuale idrogeologico e realizzazione del modello matematico di flusso a supporto della progettazione di un intervento di bonifica in situ
MODELLAZIONE MATEMATICA DEL FLUSSO DI FALDA A SUPPORTO DELLA PROGETTAZIONE DI UN INTERVENTO DI BONIFICA IN SITU
Contesto
Contaminazione storica di solventi clorurati, in particolare PCE e TCE, in un’area urbanizzata nell’hinterland milanese.
Richiesta del cliente
Aggiornamento del modello concettuale e realizzazione del modello matematico di flusso al fine di supportare la fase di progettazione di un intervento di iniezione e monitoraggio di un ammendante in falda per abbattere la contaminazione.
Il nostro ruolo
Insieme ad una società partner, abbiamo raccolto dati di campo (campagna piezometrica e prova di portata) e migliorato il modello concettuale dell’area.
Sulla base di questi dati, abbiamo implementato il modello matematico di flusso tramite il codice di calcolo MODFLOW USG. Tramite il metodo Monte Carlo, abbiamo costruito oltre 100 modelli di flusso, tutti calibrati. Tali modelli sono stati utilizzati per generare, tramite MODPATH, le possibili traiettorie dell’ammendante in ognuno dei 125 modelli. Sono così stati valutati il percorso dell’ammendante ed i tempi di transito e di arrivo a pozzi/piezometri di monitoraggio.
Risultati
Il cliente ha potuto sapere qual è il piezometro più indicato per lo svolgimento e il monitoraggio della sperimentazione.
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Cliente |
Riservato |
| Tipologia di cliente | Società di consulenza ambientale/bonifica |
| Luogo | Alto milanese |
| Servizi offerti | Supporto alla progettazione di un intervento di bonifica tramite modellazione stocastica di flusso della falda |
| Data | 2017 – 2018 |
| Contatto | giovanni.formentin@tethys.srl |
8,8
kmq di estensione dell'area di studio
125
n° di modelli realizzati, tutti calibrati, per la medesima area
58360
percorsi totali analizzati
3
layer del modello
Valutazione del rischio di allagamento da esondazioni del fiume Lambro
VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI ALLAGAMENTO DA ESONDAZIONI DEL FIUME LAMBRO
Contesto e richiesta del cliente
Un’area destinata alla realizzazione di un centro commerciale è ubicata ad una distanza di pochi km dal fiume Lambro.
Nonostante l’area sia ubicata esternamente alle aree inondabili definite dall’Autorità di Bacino del fiume Po per i tempi di ritorno di riferimento, è stata richiesta una modellazione matematica basata su dati topografici più aggiornati e di dettaglio ai fini di verificare a scala locale il rischio di allagamento per eventi di piena con tempo di ritorno pari a 100, 200 e 500 anni.
Il nostro ruolo
Sono state acquisite le fonti topografiche più dettagliate ed aggiornate, al fine di individuare la base di dati più adeguata a garantire una risposta alle esigenze del Cliente, verificando poi che fossero correttamente descritte le infrastrutture di maggior rilievo presenti sul territorio.
Utilizzando il DTM di dettaglio acquisito e i dati idraulici delle sezioni fluviali di interesse, è stato implementato, tramite il software TELEMAC-2D, un modello idraulico bidimensionale. Il modello è stato utilizzato per valutare il rischio di esondazione in corrispondenza dell’area interessata dal progetto di sviluppo.
Sono anche state acquisite le informazioni disponibili circa le piene storiche avvenute nel territorio, al fine di verificare se l’area era stata interessata, nel passato, da eventi esondativi.
Risultati
Le simulazioni condotte hanno fornito indicazioni importanti sulla pericolosità idraulica e sulle dinamiche di espansione delle piene del Lambro rispetto all’area di progetto. Sono state individuate le vie preferenziali e le modalità di flusso che si instaurano sul territorio durante le esondazioni. I risultati ottenuti hanno consentito di escludere la presenza di rischi concreti di allagamento dell’area del Cliente ed indirizzano le attività migliorative che possono essere messe in pratica per gestire le acque superficiali.
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Cliente |
Riservato |
| Tipologia di cliente | Grande azienda del settore retail |
| Luogo | Est Milano |
| Servizi offerti | Realizzazione di un modello matematico per la valutazione del rischio di allagamento |
| Data | 2015 |
| Contatto | giovanni.formentin@tethys.srl |
ca 8 kmq
dimensioni area rappresentata nel modello
183.556
nodi
364.461
elementi
1 metro
dimensioni minima degli elementi triangolari
Indagine per l’identificazione e la caratterizzazione di eterogeneità idrauliche in sistemi acquiferi complessi
INDAGINE PER L’IDENTIFICAZIONE E LA CARATTERIZZAZIONE DI ETEROGENEITÀ IDRAULICHE IN SISTEMI ACQUIFERI COMPLESSI
Contesto
Un’importante infrastruttura sotterranea deve essere realizzata in un sistema acquifero complesso, sia per le caratteristiche naturali dello stesso, sia per la presenza di numerose strutture antropiche preesistenti. In questo ambito l’utilizzo di tecniche di caratterizzazione tradizionali dell’acquifero pone problematiche di diversa natura, pertanto sono state utilizzate misure di flusso in foro tramite flowmeter, in grado di completare il quadro conoscitivo locale attraverso l’individuazione e la caratterizzazione delle eterogeneità.
Richiesta del cliente
Migliorare la descrizione delle caratteristiche idrauliche dei diversi livelli dell’acquifero, individuando la presenza di gradienti verticali, le profondità associate ai flussi maggiori e quantificando la velocità di deflusso negli stessi, al fine di verificare e gestire le possibili interferenze con la corretta realizzazione delle opere sotterranee.
Il nostro ruolo
È stata progettata e realizzata un’indagine idrogeologica prevedendo misure di flusso sia orizzontale sia verticale in foro con due diversi flowmeter (senza utilizzo di traccianti), che potesse completare i dati derivanti dalla caratterizzazione con tecniche tradizionali (log stratigrafici, prove di portata e monitoraggio piezometrico). L’indagine ha previsto sia misure in condizioni di flusso indisturbato, sia in presenza di pompaggio low-flow e ha previsto sia l’utilizzo di punti di monitoraggio pre-esistenti, sia la realizzazione di piezometri cluster progettati ad hoc in funzione dei risultati acquisiti dall’indagine sui punti di monitoraggio pre-esistenti.
Risultati
Le misure di flusso hanno permesso una dettagliata ricostruzione della successione idro-stratigrafica, con l’individuazione di vari livelli ad elevata permeabilità nella porzione inferiore di una unità precedentemente ritenuta omogenea e di un livello acquifero confinato in grado di originare flussi diretti verso l’alto. I gradienti verticali sono stati verificati tramite letture piezometriche attraverso cluster mirati.
Infine, le misure di flusso orizzontale condotte alle profondità di interesse precedentemente individuate hanno permesso di quantificare la velocità di Darcy (sono stati rilevati valori elevati, fino a 10-4 m/s) in corrispondenza dei livelli maggiormente produttivi dell’acquifero, tenendo conto anche dell’interazione con le strutture interrate.
I dati e le informazioni ottenuti dai test con flowmeter sono stati utilizzati per aggiornare il modello concettuale del sistema acquifero; inoltre la procedura di indagine è stata descritta e analizzata nei dettagli in un articolo pubblicato sull’Italian Journal of Engineering Geology and Environment.
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Cliente |
Riservato |
| Tipologia di cliente | Multinazionale ingegneria del sottosuolo |
| Luogo | Riservato |
| Servizi offerti | Progettazione ed esecuzione di indagini idrogeologiche secondo una metodologia innovativa, per lo sviluppo del modello concettuale dell’acquifero |
| Data | 2015 |
| Contatto | dario.rigamonti@tethys.srl |
18.000 mq
estensione dell’area oggetto di studio
ca -45 m
diaframmi verticali
16
piezometri cluster
16 misure
indagini flowmeter realizzate
Intervento per l'abbassamento definitivo del livello di falda
INTERVENTO PER L’ABBASSAMENTO DEFINITIVO DEL LIVELLO DI FALDA
Contesto
Il piano interrato dello stabilimento produttivo dell’azienda era interessato dalla presenza di acqua di falda nel solaio. In determinate occasioni, il livello della falda raggiungeva il pavimento, allagando i locali. La situazione veniva controllata, in modo precario, tramite l’emungimento delle acque da un tombino interrato.
Richiesta del cliente
L’azienda ci ha contattato al fine di predisporre un sistema di dewatering definitivo, che eliminasse le soluzioni temporanee ed abbassasse la falda in modo uniforme su tutta l’area dello stabilimento.
Il nostro ruolo
La struttura idrogeologica è stata analizzata mediante la perforazione di un sondaggio a carotaggio continuo, poi attrezzato a piezometro in cui è stata svolta una prova di portata finalizzata a rilevare i valori dei parametri dell’acquifero.
È stato quindi realizzato un modello di flusso della falda tramite il codice MODFLOW. Con il modello, sono stati rappresentati diversi scenari che prevedevano l’utilizzo di un numero da 1 a 4 pozzi. Si è infine optato per la realizzazione di 2 pozzi con capacità di prelievo fino a 15 litri/secondo.
È stato anche presentato al Cliente uno studio di fattibilità per l’utilizzo delle acque in un impianto a pompa di calore, al fine di impiegare utilmente le acque emunte riducendo il costo di condizionamento dello stabilimento.
Risultati
Il sistema, entrato in funzione nel 2011, ha consentito di controllare efficacemente il livello di falda, che non ha più raggiunto i locali interrati nemmeno durante i livelli massimi registrati in tutto il nord Italia durante il 2014-2015.
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Cliente |
Medtronic Invatec S.p.A. |
| Tipologia di cliente | Multinazionale del settore biomedico |
| Luogo | Torbole Casaglia (BS) |
| Servizi offerti | Progettazione ed esecuzione degli interventi necessari all’abbassamento definitivo del livello di falda nel piano interrato di uno stabilimento |
| Data | 2010-2011 |
| Contatto | giovanni.formentin@tethys.srl |
24 kmq
modello di flusso
2
numero di pozzi
ca 16 m
profondità
ca 30 l/s
portata totale estratta continuativamente
Studio di fattibilità per l’abbassamento della falda
STUDIO DI FATTIBILITÀ PER L’ABBASSAMENTO DELLA FALDA
Contesto
Lo stabilimento produttivo, la cui estensione è pari a 4700 m2, si trova in una zona soggetta ad allagamenti, dovuti alla presenza di diversi canali irrigui e all’innalzamento della falda acquifera.
Richiesta del cliente
L’azienda ha richiesto a Tethys di valutare la fattibilità di un intervento di dewatering attuato tramite barrieramento idraulico con pozzi. Finalità dell’intervento era la risoluzione permanente delle problematiche di allagamento senza impatti per la fruizione dei locali interrati (ad esempio, senza la presenza di tubature di smaltimento delle acque emunte dai pozzetti).
Il nostro ruolo
Sono state effettuate indagini di caratterizzazione, attraverso la perforazione di un piezometro a carotaggio continuo, la realizzazione di una prova di pompaggio e di rilievi idraulici lungo i canali irrigui. Le indagini hanno permesso di ricostruire il modello concettuale del sito e successivamente l’implementazione di un modello matematico di flusso delle acque di falda, attraverso il codice di calcolo MODFLOW.
Risultati
Attraverso la simulazione modellistica sono stati proposti al cliente diversi scenari di intervento, unitamente alla valutazione dei costi di realizzazione e di gestione del sistema.
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Cliente |
Medtronic Invatec S.p.A. |
| Tipologia di cliente | Multinazionale del settore biomedico |
| Luogo | Roncadelle (BS) |
| Servizi offerti | Progettazione interventi necessari all’abbassamento locale dei livelli di falda |
| Data | 2010-2011 |
| Contatto | giovanni.formentin@tethys.srl |
4.700 mq
estensione del sito produttivo
27 km2
dimensione del modello matematico
0,5 m
dimensione minima delle celle
5
layer modello
Consulenza tecnica per attività di messa in sicurezza permanente di una discarica industriale in zona montana
CONSULENZA TECNICA PER ATTIVITÀ DI MESSA IN SICUREZZA PERMANENTE DI UNA DISCARICA INDUSTRIALE IN ZONA MONTANA
Contesto
Un sito utilizzato in passato per il deposito di detriti inerti derivanti da attività di costruzione/demolizione è l’oggetto di un progetto di messa in sicurezza permanente. Il sito è disposto su diversi terrazzi artificiali, a valle di un bacino montano. Il progetto si pone l’obiettivo di effettuare un efficace controllo del ruscellamento superficiale a seguito di eventi meteorici intensi.
Richiesta del cliente
Tethys è stata incaricata di collaborare alla realizzazione di una trincea drenante, necessaria per l’intercettazione del deflusso da monte, attraverso il calcolo del bilancio idrologico relativo al bacino idrografico entro il quale è ubicata la discarica, considerando un tempo di ritorno di 50 anni.
Il nostro ruolo
Al fine della valutazione della portata di deflusso afferente alla trincea è stata individuata con precisione la delimitazione del bacino idrografico, attraverso la ricostruzione del modello digitale del terreno (DTM), tramite strumentazione GIS e mediante un rilievo morfologico in campo. È stato quindi stimato l’evento piovoso in grado di generare la portata di progetto per il tempo di ritorno richiesto, attraverso la determinazione della linea segnalatrice di possibilità pluviometrica e del tempo di corrivazione del bacino. La stima della portata di piena è stata infine condotta mediante l’utilizzo del metodo razionale, come suggerito dall’Autorità di Bacino del fiume Po.
Risultati
Le elaborazioni condotte hanno consentito di calcolare la portata di deflusso entro il bacino idrografico in cui è ubicata la discarica, per eventi meteorici estremi aventi tempo di ritorno di 50 anni. La stima è stata finalizzata al dimensionamento della trincea di raccolta delle acqua di ruscellamento superficiale.
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Cliente |
Riservato |
| Tipologia di cliente | Società di progettazione |
| Luogo | Provincia di Brescia |
| Servizi offerti | Stima del bilancio idrologico relativo ad un bacino idrografico d’interesse |
| Data | 2012 |
| Contatto | cesareo.lorenzo@tethys.srl |
3.000 mq
dimensione sito
ca 4 ettari
bacino scolante afferente al sito
ca 13 minuti
tempo di corrivazione (T=50 anni)
720 l/s
portata scolante al sito (T= 50 anni)
Barriera idraulica per la messa in sicurezza d’emergenza
BARRIERA IDRAULICA PER LA MESSA IN SICUREZZA D’EMERGENZA
Contesto
Una porzione del territorio milanese interessata dalla presenza diffusa di solventi clorurati quali tetracloroetilene, tricloroetilene, triclorometano.
Richiesta del cliente
Il Cliente, in quanto soggetto interessato, ha richiesto a Tethys di valutare e realizzare gli interventi necessari a salvaguardare l’area dal rischio sanitario determinato dai vapori di composti clorurati nel sottosuolo.
Il nostro ruolo
La perforazione di un sondaggio a carotaggio continuo attrezzato a piezometro e la realizzazione di una prova di pompaggio hanno permesso di verificare la struttura del sottosuolo e le proprietà dell’acquifero. Per valutare l’efficacia dell’intervento da realizzare, è stato implementato un modello matematico di flusso utilizzando il codice di calcolo MODFLOW.
Il sistema è composto da un pozzo profondo 35 m che alimenta un impianto di trattamento a carboni attivi. Le acque depurate sono scaricate in fognatura.
L’efficacia idraulica e l’efficienza idrochimica sono state verificate tramite un monitoraggio mensile.
Risultati
La drastica riduzione delle concentrazioni nei piezometri a valle del pozzo e le evidenze piezometriche indicano il raggiungimento dell’obiettivo di condizioni di sicurezza sanitaria ed ambientale.
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Cliente |
Società di ingegneria e servizi |
| Tipologia di cliente | SpA a controllo pubblico |
| Luogo | provincia di Milano |
| Servizi offerti | progettazione della barriera idraulica, monitoraggio piezometrico e idrochimico post operam |
| Data | 2015 |
| Contatto | giovanni.formentin@tethys.srl |
64kmq
modello matematico
317.328
numero di celle del modello
15 l/s
portata estratta dal pozzo barriera
35 m da p.c.
profondità del pozzo
Modellazione matematica del flusso e trasporto densità dipendente a supporto della progettazione di una barriera idraulica
MODELLAZIONE MATEMATICA DEL FLUSSO E TRASPORTO DENSITÀ DIPENDENTE A SUPPORTO DELLA PROGETTAZIONE DI UNA BARRIERA IDRAULICA
Contesto
Gli scarti derivanti dalla produzione metallurgica vengono convogliati e deposti in forma liquida all’interno di un bacino artificiale appositamente realizzato, ubicato in corrispondenza della fascia costiera. La natura dei residui di lavorazione, la struttura atta al loro contenimento, nonché la valenza ambientale delle aree circostanti, richiedono una particolare attenzione affinché non insorgano passività ambientali.
Richiesta del cliente
Ai fini della valutazione delle eventuali interferenze dovute allo stoccaggio dei residui liquidi negli anni, preliminarmente si è resa necessaria una analisi dello stato qualitativo ambientale (acque di falda, acque superficiali). In una fase successiva si è dato avvio allo sviluppo di un modello matematico di flusso, al fine di definire nel dettaglio la circolazione idrica sotterranea e di progettare una barriera idraulica, necessaria al contenimento del deflusso della falda sottostante il bacino.
Il nostro ruolo
Sono state condotte diverse campagne di monitoraggio piezometrico e di analisi dei parametri salino – dipendenti al fine di definire nel dettaglio le caratteristiche della circolazione idrica sotterranea e di ricostruire l’interfaccia acqua dolce – acqua salata, tipica degli acquiferi costieri. Sono state altresì condotte prove in campo per definire i parametri dell’acquifero e ricostruire il modello concettuale dell’area. I risultati ottenuti hanno permesso la realizzazione e la calibrazione di un modello matematico di flusso e di trasporto, attraverso il quale sono state condotte diverse simulazioni e analisi di possibili soluzioni tecniche di barriere idrauliche.
Risultati
L’utilizzo del modello matematico e le simulazioni condotte hanno permesso di individuare la più efficiente configurazione di pozzi barriera, in grado di impedire completamente il deflusso delle acque di falda all’esterno dei confini del deposito dei residui di lavorazione e al contempo di contenere l’impegno economico necessario alla realizzazione e alla gestione dell’opera.
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Cliente |
Riservato |
| Tipologia di cliente | Azienda operante nel settore metallurgico |
| Luogo | Riservato |
| Servizi offerti | Realizzazione di un modello matematico funzionale allo sviluppo di una barriera idraulica |
| Data | 2010 – 2014 |
| Contatto | dario.rigamonti@tethys.srl |
21
pozzi di estrazione
ca 800mc/h
portata media estratta
1.244.530
numero di elementi del dominio di modellazione
10
numero di slice
Progetto di bonifica secondo procedure semplificate (art 249 D.Lgs. 152/06)
PROGETTO DI BONIFICA SECONDO PROCEDURE SEMPLIFICATE (ART 249 D.LGS. 152/06)
Contesto
Riqualificazione e cambio di destinazione d’uso di un immobile, costituito da 2 locali aventi estensione totale pari a 160 mq, che ha ospitato un laboratorio artigianale per la costruzione e manutenzione di telai tessili tra il 1946 e il 1989.
Richiesta del cliente
Valutazione dello stato ambientale dello stabile, necessaria per il cambio di destinazione d’uso richiesto, da commerciale a residenziale.
Il nostro ruolo
È stato elaborato e presentato un piano di indagini ambientali, che ha previsto la caratterizzazione dello stato qualitativo del sottosuolo tramite scavi e prelievo di campioni di terreno in contradditorio con ARPA. Alla luce dell’esito delle indagini sono state condotte le necessarie attività di bonifica quali la rimozione e l’identificazione tramite codice CER del terreno contaminato e conferimento dello stesso ad idonea discarica. Si è quindi proceduto al collaudo finale dello scavo.
Risultati
Sono stati raggiunti gli obiettivi di bonifica, con conseguente possibilità di cambio di destinazione d’uso.
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Cliente |
Riservato |
| Tipologia di cliente | Privato |
| Luogo | Legnano |
| Servizi offerti | Progettazione ed esecuzione di indagini ambientali e delle opere di bonifica |
| Data | 2012-2013 |
| Contatto | giovanni.formentin@tethys.srl |
160 mq
estensione dell’area
10
numero di campionamenti
ca 7 t
volume di terreno rimosso e conferito a discarica
ca 10 t
volume dei rifiuti rimossi e conferiti a discarica
