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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. - PowerPoint PPT Presentation
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PAVIA
Facoltà di Ingegneria
Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale
L’uso irriguo delle acqueregolate dal lago di Como
Prof. Ing. Mario Fugazza
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.
Premessa
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.
In queste aree l’irrigazione avviene essenzialmente per tramite di impianti collettivi di bonifica e irrigazione,
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,
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
Sistemi irrigui
Principali canalizzazioni realizzate nella Lombardia centrale
Situazione al 1970
Potenza nominale complessiva 77.729 kW, produzione media annua 510,3 GWhSalto totale 78,3 m , portata massima utilizzabile dagli impianti 160 m3/s
Portata max. richiesta nel periodo estivo 225 m3/s, nel periodo invernale 38 m3/s
Situazione attuale
Con riferimento ai volumi irrigui prelevati per sottobacino, emerge che in Lombardiaè il sistema Adda‐Brembo‐Serioa 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.
Superficie del bacino imbrifero alla diga di Olginate km2 4552Superficie del lago di Como km2 145
Il Bacino idrografico del Lario
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.
SERBATOIO SOTTOBACINO Quota
Coronamento (m slm)
Sup. Bacino (km2)
Volume (Mm3)
Corso d’acqua
SAN GIACOMO DI FRAELE Superiore 1951.5 16.96 64 ADDA CANCANO Superiore 1902.0 32.32 124.1 ADDA VAL GROSINA Superiore 1212.5 60.64 1.34 ROASCO FRERA Centrale Orobico 1486.0 8.39 11.19 VENINA SCAIS Centrale Orobico 1496.0 17.45 9.06 CARONNO ALTO MORA Centrale Orobico 1548.3 0.89 4.17 INFERNO LAGO DI TRONA Centrale Orobico 1808.0 2.86 5.35 BITTO G LAGO VENINA Centrale Orobico 1824.0 1.54 5.18 LIVRIO LAGO PESCEGALLO Centrale Orobico 1863.3 0.92 1.1 BITTO G LAGO INFERNO Centrale Orobico 2088.0 27.98 50.1 BELVISO LAGO PUBLINO Centrale Orobico 2135.0 5.26 0.84 MORA CAMPO MORO Centrale Retico 1969.5 39.9 10.75 CORMOR ALPE GERA Centrale_Retico 2128.0 35.05 68.1 CORMOR
SERBATOIOSup. Bacino
(Km2 )Volume(Mm3)
Quota Coronamento(mslm)
Corso d’acqua
CARDENELLO 22.87 32.56 1903.5 LIRO
STUETTA 22.75 32.56 1903.5 LIRO
LAGO TRUZZO 9.04 14 2088.5 TRUZZO
ISOLATO 67.65 1.76 1248.5 LIRO
ALBIGNA 20,5 70 2121.0 MERA
Principali invasi presenti in Valchiavenna e ValBregaglia
Principali invasi presenti in Valtellina
L’acqua viene immagazzinata nei serbatoi da maggio a settembre (compresi) e restituita da ottobre ad aprile (compresi).
La frazione del deflusso totale naturaletrattenuta temporaneamente nei serbatoi ècomunque limitata ed è dell’ordine del 6 %
Differenza tra i deflussi mensili medi sul periodo 1959-2000
-100
-50
0
50
100
150
genn
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Mm
3 )
N-Reg
Adda a Fuentes anni 1990-1991
0
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200
250
300
350
400
450
500
01/01/1990 01/01/1991 01/01/1992
Po
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ta g
iorn
ali
era
m3 s
-1
Adda a Fuentes
Volumi invasati nei serbatoi di cancano e Alpe Fera
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
01/01/1989 01/01/1990 01/01/1991 01/01/1992 31/12/1992 31/12/1993 31/12/1994 31/12/1995 30/12/1996
Vo
lum
e (M
m3 )
Alpe Gera
Cancano
PRIMO EFFETTO DEI SERBATOI: la modulazione del deflusso
SECONDO EFFETTO DEI SERBATOI: la modulazione dei massimi e dei minimi
Sulla distribuzione dei massimi annuali di portata nei diversimesi dell'anno la regolazione ha un effetto piuttosto modesto,mentre ha un effetto consistente sulla distribuzione dei minimi.
Massimi annuali della portata media giornaliera
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40
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%
Naturale
Regolato
Minimi annuali della portata media giornaliera
0
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%Naturale
Regolato
Differenza fra il valore regolato e il valore naturalein % del valore naturale
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100.00
120.00
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41
%
Minimo
Massimo
La regolazione diminuisce il valore dei massimi e aumentaquello 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
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
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
Il bacino viene suddivisoin quattro sottobaciniper tener conto delle differenze climatichee della presenza dei serbatoi
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
I serbatoi presenti nei singoli sottobacinisono raggruppatiIn un unico serbatoio
0
5
10
15
01/01/1990 31/12/1990
DsupRg
DsupNr
Dbase
Dtot.
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300
400
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600
700
800
900
1000
0 12 24 36 48 60 72
DefTotSnMeltIceMeltRunoff+baseflow
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.
Jan -9 0 Ju l-9 0 Jan -9 1 Ju l-9 1 Jan -9 2 Ju l-9 2 Jan -9 3 Ju l-9 3 Jan -9 4 Ju l-9 4 Jan -9 5 Ju l-9 5 Jan -9 6d eca d e
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Jan -9 0 Ju l-9 0 Jan -9 1 Ju l-9 1 Jan -9 2 Ju l-9 2 Jan -9 3 Ju l-9 3 Jan -9 4 Ju l-9 4 Jan -9 5 Ju l-9 5 Jan -9 6g io rn o
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invaso nel serbatoio Centrale Orobico (Inferno, Trona, Scais, Venina, Frera)
invaso nel serbatoio Superiore(Cancano, S. Giacomo di Fraele)
1 -Jan -9 0 1 -Ju l-9 0 1 -Jan -9 1 1 -Ju l-9 1 1 -Jan -9 2 1 -Ju l-9 2 1 -Jan -9 3 1 -Ju l-9 3 1 -Jan -9 4g io rn o
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Modellazione del manto nevosomisurato alla diga di Cancano
Modellazione del manto nevosomisurato alla diga diTrona
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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Data
SW
E (
Mm
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0
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1
1.2
1.4
01/01/1990 01/01/1991 01/01/1992 31/12/1992 31/12/1993 31/12/1994 31/12/1995
Data
SW
E (
m)
Z=1050
Z=1950
Z=2950
Z=3950
Volume totale SWE per la Valtellina
Altezza media SWE per fasce altimetriche
Modellazione del manto nevoso
Con il modello così tarato, è stata ricostruita la serie dei deflussi giornalieri a Fuentesnel periodo 1990-2000 essendo note le altezze di precipitazione giornalieraragguagliata 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
indice giornalieri decadici mensili
Coeff. Determinazione r2 0.67 0.69 0.71
Indice di Nash Sutcliffeassoluto E
0.65 0.66 0.68
Indice di Nash Sutcliffe relativo Erel
0.67 0.67 0.73
Indice di concordanzadi Willmott assoluto d
0.90 0.73 0.92
Indice di concordanzadi Willmott relativo drel
0.91 1.00 1.00
L’efficienza del modello in validazione è paragonabile e talvolta migliore che in calibrazione: ciò conferma la robustezza del risultato
Il protocollo di regolazione del manufatto di Olginate :Livello max +120 cmLivello minimo -30 cmsullo 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.
La regolazione del lago di como
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0ero g a z io n e (m 3 /s )
-1 0 0
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0
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Erogazione storica dal lago di Como nel periodo 1990 – 2000
0
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Altezza metrica aMalgrate
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Altezza metrica a Malgrate
Erog
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q(m3/s)
Anno 1997
Anno 1995
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
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 generandocontrasti tra le differenti utenze.
Soprattutto negli anni in cui la risorsa idrica è scarsa
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reg im e n a tu ra le
reg im e reg o la to
Periodo 1990-2000
La figura evidenzia l’entità del trasferimento, operato dagli impianti idroelettrici della Valtellina, dei deflussi naturali estivi verso la stagione invernale.
g e n feb m a r ap r m a g g iu lu g ag o se t o tt n o v d icg io rn i
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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.
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%)
Nel periodo estivo l’invaso nei serbatoi riduce la erogazione, teoricamente possibile in condizioni “naturali” di circa il 10-15% (valore medio)
-40
-30
-20
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0
10
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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
Il modello consente di riprodurre la risposta del bacino idrografico a fronte di ipotetici cambiamenti climatici.
Le conseguenze dei cambiamenti climatici
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S C E N A R Is to ric o
c a m b io c lim a tico
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
Le conseguenze dei cambiamenti climatici
La diversa distribuzione stagionale degli afflussi naturali si riflette sulla gestionedegli invasi artificiali
Per riempire gli invasi a fine settembre, come prevede l’attuale criterio di gestioneSarebbe 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.
Ja n -9 0 Ju l-9 0 Ja n -9 1 Ju l-9 1 Ja n -9 2 Ju l-9 2 Ja n -9 3 Ju l-9 3 Ja n -9 4 Ju l-9 4 Ja n -9 5 Ju l-9 5 Ja n -9 6g io rn o
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S C E N A R Is to ric o
c a m b io c lim a tico
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 risorsa acqua, 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 lealtre), AdbPo, gli Ato, gli Enti Parchi regionali e Parco Nazionale Stelvio, leorganizzazioni professionali agricole, i Consorzi di bonifica e di irrigazione, l'Urbim, iConsorzi di regolazione dei laghi, il RID, i Consorzi dei laghi e le associazioni ambientaliste.
Università di Pavia, Università di Milano Bicocca
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.
Grazie per l’attenzione
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