PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006 LINEA 3.10
DETERMINAZIONE DEI FLUSSI D'ACQUA SOTTERRANEA NEL SISTEMA LAGUNARE VENEZIANO MEDIANTE TRACCIANTI ISOTOPICI NATURALI E TOMOGRAFIE GEOELETTRICHE
Responsabile scientifico: Christelle Claude Coordinatore operativo: Giancarlo Biella Contraente 1: CEREGE Aix en Provence, France Contraente 2: CNR - IDPA Milano Contraente 3: CNR- ISMAR Venezia Partner 4: Provincia di Venezia Partner 5: Consorzio Adige Bacchiglione Partner 6: MORGAN RILIEVI srl Marghera
Rapporto Finale Linea 3.10
INDICE Sezione 1. Informazioni scientifiche e gestionali generali riassuntive 1.1
Risultati generali del progetto di ricerca (in italiano)
1.2
Risultati generali del progetto di ricerca (in inglese)
1.3
Risposte alle domande del bando 1.3.1 Domanda 1 1.3.2 Domanda 2 1.3.3 Domanda 3 1.3.4 Domande 4 e 5
1.4
Sintesi del progetto di ricerca (in italiano)
1.5
Sintesi del progetto di ricerca (in inglese)
1.6
Elenco dei contenitori dei risultati (“deliverables”) e loro tipologia di trasmissione 1.6.1
Pubblicazioni prodotte
1.6.2
Software
1.6.3
Database
1.6.4
Cartografia
1.6.5
Altro
1.7
Composizione gruppo di ricerca
1.8
Aspetti innovativi da approfondire ulteriormente
Sezione 2. Aspetti gestionali della ricerca 2.1
Macroattività (WP), unità operative coinvolte e loro integrazione
2.2
Iniziative di coordinamento specifiche
2.3
Gestione del budget
2.3.1 Problematiche inerenti gli aspetti di budget 2.3.2 Cofinanziamenti ricevuti da altre organizzazioni / Enti 2.3.3 Valorizzazione del cofinanziamento da parte delle Istituzioni partecipanti
Sezione 3. Informazioni di sintesi sugli argomenti rilevanti oggetto della ricerca 3.1
Descrizione degli argomenti
3.2
Argomento 1 3.2.1
Composizione unità operativa
3.2.2
Obbiettivi
3.2.3
Attività preliminari
Rapporto Finale Linea 3.10
3.3
3.4
3.2.4
Attività in campo ed in laboratorio
3.2.5
Elaborazioni
3.2.6
Risultati ottenuti
3.2.7
Pubblicazioni prodotte
3.2.8
Bibliografia di riferimento
Argomento 2 3.3.1
Composizione unità operativa
3.3.2
Obbiettivi
3.3.3
Attività preliminari
3.3.4
Attività in campo ed in laboratorio
3.3.5
Elaborazioni
3.3.6
Risultati ottenuti
3.3.7
Pubblicazioni prodotte
3.3.8
Bibliografia di riferimento
Conclusioni e osservazioni
Sezione 4. Allegati Elenco allegati
Rapporto Finale Linea 3.10
1. 1.1
INFORMAZIONI SCIENTIFICHE E GESTIONALI GENERALI RIASSUNTIVE Risultati generali del progetto di ricerca (in italiano)
Nel Bacino di Chioggia della Laguna di Venezia si riscontrano degli apporti di acqua sotterranea attraverso infiltrazioni diffuse dal fondo lagunare. Queste acque derivano prevalentemente dal riciclo di acque lagunari attraverso i sedimenti del fondo lagunare, con flussi più intensi laddove sussistono sedimenti più permeabili. In parte esso è dovuto a fattori naturali, come moto ondoso, maree e correnti di fondo, ed in parte alla perturbazione dei sedimenti dovuta ad attività di pesca e opere in costruzione. Calcoli basati sulle concentrazioni di elementi presenti in tracce nelle acque lagunari indicano che questo flusso è di circa 3 litri di acqua sotterranea al giorno per metro quadro di laguna, flusso che se sommato all'intera superficie del Bacino di Chioggia corrisponderebbe a circa il 50% delle portate di tutti i fiumi e canali immissari nel Bacino di Chioggia. L'infiltrazione di queste acque sotterranee sublagunari non induce importanti cambiamenti di salinità, ma puo' potenzialmente apportare elevate quantità di nutrimenti alla laguna, attraverso vie per certi versi invisibili e non prese in considerazione precedentemente. Nelle zone ai margini meridionali della Laguna di Venezia, le relazioni tra acque sotterranee e superficiali sono relativamente complesse. L'insieme di dati geofisici, geochimici ed idrologici ora disponibili suggerisce che esiste un fascia di sottosuolo intorno alla laguna, larga circa 1 km a partire dal margine lagunare e profonda circa 20-30 metri, in cui acque lagunari e acque sotterranee continentali si mescolano. In questo 'acquifero costiero', l'acqua lagunare si infiltra dal bordo della laguna e penetra nella zona di bonifica Adige-Bacchiglione passando sotto i fiumi Brenta e Bacchiglione. L'origine dell'acqua salata nelle falde della zona, inferiori a -10m dalla superficie, non sembra dunque dipendere dall'acqua marina risalente il fiume Brenta con l'alta marea. Ulteriori indagini sono tuttavia auspicabili e anzi necessarie per confermare queste indicazioni di massima. Durante il corso della ricerca, ripetuti campionamenti geochimici e analisi geofisiche hanno permesso di stabilire che il fronte di avanzamento sotterraneo dell'acqua lagunare presenta uno spostamento stagionale relativamente ridotto (inferiore ai 100 metri per le parti di falda più superficiale) e che le acque sotterranee lagunari e continentali si mescolano nella zona approssimativamente nelle stesse proporzioni. In zone più lontane dal margine lagunare, gli scambi di acque sotterranee sono più complessi ed i dati di difficile interpretazione. Nell'ambito di questa ricerca sono state messe a punto e sviluppate diverse nuove metodologie che possono definirsi "di punta" in questo settore di ricerca e applicazione. Alcuni esempi ne sono: un apparato per la misura continua delle concentrazioni di radon, un gas nobile presente in quantità infime nell'acqua ma utile per determinare i flussi di acque sotterranee, utilizzato per la prima volta in modo automatico nella laguna di Venezia. La determinazione delle concentrazioni di elementi in traccia nelle acque a livelli del femtogrammo/litro (10-15 g/l) come il radio, portate a termine mediante tecniche di spettrometria di massa che possono definirsi allo stato dell'arte. Immagini degli spostamenti sotterranei del fronte d'intrusione d'acqua lagunare su un transetto di 600 metri, realizzate per la prima volta mediante un sistema telecomandato di tomografie geoelettriche. Visualizzazioni della salinità delle acque di falda e della presenza di strati impermeabili sotto l'alveo del fiume Bacchiglione, ottenute "in navigazione" mediante uno stendimento geoelettrico tomografico marino.
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Risultati generali del progetto di ricerca (in inglese) In the Chioggia sub basin of the Venice Lagoon, widespread seepage of groundwater occurs through the lagoon floor. These waters mainly derive from recycling of lagoon water through the sediments, with fluxes being more important in zone of more permeable sediments. The drivers of these fluxes are wave-set up, bottom currents and tides, as well as sediment re-suspention due to human activities such as fishing and dredging. Based on mass balance calculation of trace elements in lagoon waters, the magnitude of the flow result to be about 3 liters of groundwater for square meters of lagoon per day, which corresponds to about 50% of the surface freshwater inputs into the southern lagoon, if this flow is integrated on the entire surface of the Chioggia basin. The seepage of this groundwater does not induces important changes in salinities, however it can potentially supplies relatively high amounts of nutriments to the lagoon, through previously unseen pathways. At the southern margin of the Venice Lagoon, the relationships between surface waters and groundwater are relatively complex. The ensemble of geophysical, geochemical and hydrological data now available suggests the existence of a 1 km wide and 20-30 m thick coastal acquifer in which lagoon waters mix underground with groundwaters of continental origin. The infiltration of lagoon waters seems to occur deeper than the rivers Bacchiglione and Brenta. The origin of the saltwater in the acquifer at -10m bellow the surface is therefore not the seawater rising with the high tide along the rivers. During the course of this study, analyses of several geochemical sample collections, and various geophysical surveys have suggested that the underground salt front of lagoon waters migrates only slightly with the seasons (about 100 meters). Fresh- and lagoongroundwaters therefore mix each other in aproximatively the same proportions. In areas more far away from the lagoon margin the exchanges of groundwaters is more complex to describe and to understand. In this research, several methodological improvements have been acheaved. Some example of them are: automatic radon activity monitoring in the lagoon waters to detect the inputs of groundwaters, analyses of radium isotopes by mass spectrometry at the femtogram level for the evaluations of the water mass balance, remotely controlled geoelectric tomography to visualise temporal changes of the underground salt front positions, marine electric tomography to visualise during the cruises the presence of impermeable layers and salt water/fresh water interfaces in the sediments below the river Bacchiglione.
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1.3
Risposte ai quesiti del bando
1.3.1 Quali sono i rapporti tra idrografia superficiale, falde superficiali e acque lagunari nel sistema lagunare veneziano?
I campionamenti geochimici-isotopici delle acque di falda semiconfinata (piezometri ISES) dimostrano l'esistenza di una connessione sotterranea tra acque del retroterra ed acque lagunari. L'insieme dei dati geochimici ed i gradienti piezometrici e di salinità suggeriscono un movimento d'infiltrazione generale da N verso S ed una vasta zona di mescolamento sotterraneo (con forse sporadici apporti di salinità fossile) in cui si formano acque sotterranee salmastre. Su scala regionale i nuovi dati integrati a quelli pregressi dimostrano l’esistenza di un’acquifero costiero, limitato arealmente alla fascia litorale di 2 km e partire dal Canale di Valle (ad est di quest'ultimo). Nell’area studiata in dettaglio al marigine sud della Laguna di Venezia (Casetta), a profondità comprese tra -20 e -40 m l’intrusione di acqua salata nella falda è quasi certamente di provenienza lagunare. A profondità più ridotte, (max -6 metri slpc), la falda chiaramente freatica ha dei livelli piezometrici che suggeriscono una alimentazione dal Canal Morto e drenaggio dovuto alle idrovore del CAB. Contributi d’acqua salata da fiumi sono variabili stagionalmente, ma comunque limitati rispetto quelli lagunari. Nella zona di studio al margine lagunare sud, le falde soggette a contaminazione di acqua salata lagunare non sono in comunicazione idraulica con i fiumi, per cui l'influenza di questi ultimi sulla salinità è da escludere. In altri casi, falde semiconfinate prossime a fiumi sono soggette a leggera modificazioni delle composizioni geochimiche in termini di Ca, Mg, K, 18O , D, 87Sr/86St, 226Ra, cloro, bromo, nitrati, che suggeriscono l'esistenza di una infiltrazione di acque di fiumi nella falda semiconfinata. Questo contributo fluviale è eventualmente stimabile tramite bilanci di massa. Flussi d’acqua di falda sottomarina avvengono in modo diffuso attraverso i sedimenti della Laguna di Venezia: queste acque possono avere due componenti principali: a) acque salmastre provenienti da un mescolamento sotterraneo tra acqua marina e acqua dalle falde insulari presenti nel cordone litorale a Chioggia e Pellestrina; b) acque marine filtrate e riciclate attraverso i sedimenti in seguito a gradienti di pressione temporanei innescati da movimenti di sedimenti, correnti, effetti Venturi, erosione e moto ondoso. Considerando la laguna sud nella sua intera estensione, apporti netti di acque sotterranee dolci di origine continentale, sono molto limitati e comunque legati ad un processso di mescolamento e diluizione con acqua lagunare riciclata. Inoltre, un flusso d’acqua sotterranea si innesca certamente ai bordi lagunari e ai bordi delle barene, nella porzione freatica prismatica soggetta a variazioni mareali del livello piezometrico.
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1.3.2 Quali sono le variazioni stagionali di tali rapporti?
Le composizioni geochimiche ed isotopiche dei campioni d'acqua sotterranea raccolti in diverse stagioni dalla rete di piezometri ISES (falda semiconfinata) non mostrano alcuna significativa variazione stagionale. Analisi isotopiche delle acque lagunari mostrano invece una certa stagionalità in termini di 18O e D, che riflettono le variazioni isotopiche stagionali dei fiumi immissari. Il livello piezometrico della falda chiaramente freatica e della falda parzialmente confinata risultano pressoché costanti nel tempo.
Nella zona di studio (sito-test) al margine lagunare sud si osserva (figura 1): L’intrusione salina nella falda semi-confinata oscilla stagionalmente, arretrando verso nord nel periodo di aprile-maggio (figura 1 in allegato, sezione 4). Le resistività nella falda chiaramente freatica subiscono un aumento relativo di circa il 20%. Tali variazioni e andamento temporale risultano essere significative per gli strati più superficiali fino a circa 10 m di profondità e per la porzione settentrionale (primi 150 m a partire dal Canale Morto). Durante il periodo estivo il tetto dell’intrusione salina presenta la sua minima profondità. Coerentemente si osservano resistività relativamente basse anche in superficie, producendo un aumento del contenuto in sale della porzione più superficiale del terreno. L’operazione di irrigazione effettuata dal consorzio di bonifica in tale periodo risulta essere di fondamentale importanza per diminuire l’apporto di sale nei terreni superficiali. La variazione spaziale e temporale del fronte dell’intrusione salina ha consentito di stimare in modo “preliminare” la velocità del fronte stesso che risulta essere compresa tra 10-4-10-5 cm/s. Una valutazione definitiva della velocità di flusso sarà ottenuta da una modellizzazione idrogeologica di dettaglio che sarà effettuata prossimamente. Per gli acquiferi più profondi si osserva un aumento relativo dei valori di resistività nel periodo di primavera-estate, probabilmente dovuto ad apporti di acque sotterranee di tipo dolce derivanti da falde a scala locale e/o sub-regionale. Si osserva una correlazione tra precipitazioni ed aumenti di resistività che interessano i terreni superficiali fino a una profondità di circa 5 m. Tali variazioni di resistività si presentano con ritardo non superiore al giorno. Si osserva inoltre una correlazione negativa tra il livello del canale di bonifica ed i valori di resistività della falda chiaramente freatica. Tale correlazione è indice della caratteristica drenante e/o alimentante del canale stesso. Infine non si osservano chiare correlazioni temporali sul corto periodo (scala orariagiornaliera) tra livello di marea e resistività mentre si osserva una debole correlazione negativa tra il livello di marea e resistività a scala stagionale. Per quanto riguarda le falde semi-confinate, appare evidente come il regime mareale influenzi le oscillazioni di pressione idrostatica sul breve periodo.
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Fig. 1 Profili tomografici geoelettrici al margine lagunare sud, mostrano variazioni stagionali dell'intrusione di acqua lagunare nelle falde freatiche e semiconfinate. a) e b) Linea TL-ERTHR rispettivamente nei periodi di massima e minima ingressione. c) e d) Linea TL-ERTLR rispettivamente nei periodi di massima e minima ingressione.
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1.3.3 Quali sono i parametri chimico-fisici oggetto di apporti e interferenze tra acque dolci-salate?
I parametri chimici che descrivono appropriatamente gli apporti tra acque dolci e salate sono: la conducibilità elettrica dell'acqua, le composizioni geochimiche in termini di Cl, Br/Cl, Na/Ca, Ca/Mg, K, le composizioni isotopiche dell'ossigeno e dell'idrogeno. L'interferenza tra acque dolci e salate nelle falde semiconfinate (piezometri ISES) è ben descritta dalla presenza di concentrazioni di attività relativamente elevate di radio e relativamente basse di radon nell'acqua di falda. Un parametro fisico che descrive bene gli apporti e le interferenze sopra citate è le resistività elettrica apparente della formazione (sedimenti).
1.3.4 Quali sono i contributi di acque dolci superficiali e sotterranee nel bilancio di massa delle acque lagunari? e d) variazioni stagionali di tali contributi?
Un bilancio di massa lagunare è stato calcolato per le sistematiche geochimiche del radon e radio. La procedura di calcolo viene riportata in dettaglio nell'allegato (sezione 4). Nel bacino sud della laguna di Venezia si riscontra un eccesso totale di attività di radon pari a 4.28 E+08 Bq/giorno e di radio pari a 9.68 E+06 Bq/giorno. Le quantità indicate sono degli eccessi di attività che si riproducono ogni giorno e sono necessariamente dovute ad infiltrazioni dal fondo lagunare di acque ricche in radon e radio. Per eccessi, si intende una attività superiore a quella del fondo naturale dato dall'attività del Mare Adriatico (misurata presso la piattaforma CNR), una volta sottratti i contributi da fiumi immissari, quelli dovuti alle correnti residue provenienti dal bacino di Malamocco, nonché alla diffusione dai sedimenti del fondo lagunare ed alla produzione 'in situ" per decadimento di radioisotopi padri presenti nell'acqua marina. Sono inoltre corrette per il flusso dovuto al decadimento radioattivo, al mescolamento con l'acqua marina costiera esterna, e alla degassazione verso l'atmosfera. Se ripartite omogeneamente sull'intera superficie del bacino di Chioggia, questi contributi corrispondono rispettivamente a 4.2 e 0.095 Bq al giorno per metro quadro di laguna. La quantità d'acqua che entra dal fondo lagunare viene calcolata a partire da questi eccessi di attività e dalle concentrazioni di attività medie in radon e radio osservate nelle acque sotterranee. Tali quantità, sempre integrate a l'intero bacino di Chioggia, risultano essere di 3.65 m3/s se basate sul radon, e di 3.2 m3/s se basate sul radio. Ripartite su ogni metro quadro di superficie lagunare corrispondono a circa 0.1 litri/ora/m2 . Questo risultato implica che esiste una generale avvezione di acqua porale dai sedimenti verso la colonna d'acqua lagunare. L'incertezza principale nel calcolo sopra menzionato non è tanto la misura dell'eccesso di attività di radon e radio, per i quali i dati attualmente disponibili sono abbastanza precisi, bensi' il valore preciso da assegnare alla concentrazione media di radon e radio dell'acqua porale che filtra attraverso i sedimenti. Per quanto riguarda il radon, sono stati utilizzati i valori ottenuti in alcuni esperimenti di equilibrazione acqua-sedimenti effettuati nei laboratori del CEREGE. I valori ottenuti sono riferiti ad un campione di sedimento prelevato a 400 metri dalla Stazione Idrobiologica di Chioggia e non sono necessariamente rappresentativi per tutta la superficie lagunare. Per quanto concerne il radio, è stata impiegata una media delle attività di radio osservata nelle falde semifreatiche circumlagunari (piezometri ISES). Una valutazione
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più precisa di queste concentrazioni di attività si auspica sia effettuata in futuro come proseguimento di questa ricerca.
1.3.5 Quali sono i tempi di residenza di acque a diversa provenienza?
Stime approssimative dei tempi di transito delle acque sotterranee in falde prossime alla laguna, sono discusse nella sezione 3 e riportatate in tabella 2 dell'allegato. Queste stime sono calcolate sulla base delle curve di crescita dell' attività di radon nelle acque sotterranee campionate da alcuni piezometri ISES prossimi al margine lagunare. In generale i tempi di transito ottenuti, dell'ordine dei giorni, sono dei tempi minimi di percolazione, probabilmente sottostimati a causa delle disomogeneità geochimiche (in particolare salinità e contenuto di radio nei solidi dei sedimenti) esistenti nella falda semi confinata prossima alla laguna.
I tempi di residenza delle acque del bacino di Chioggia sono stati calcolati con il modello idrodinamico della laguna di Venezia, e sono variabili da punto a punto nella laguna (da meno di un giorno a circa quaranta giorni). Una media di 12 giorni è stata calcolata per i punti in cui sono stati effettuati i campionamenti. Vengono discussi i dettagli del calcolo nella sezione 3. I tempi di residenza sono confermati da misure della concentrazione di radon effettuate in punti influenzati dal tempo di dissipazione dell'eccesso di radon dovuti al punto di immissione del fiume Lova. Dettagli del calcolo particolare per il confronto con i dati di radon sono riportati nella sezione 3.1 e riassunti in tabella 1 in allegato.
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1.4
Sintesi del progetto di ricerca (in italiano)
Gli scambi d'acqua sotterranea tra mare e retroterra, integrati a bacini semichiusi, sono notoriamente difficili da quantificare con metodologie idrologiche classiche a causa della natura dispersiva dell'infiltrazione d'acqua attraverso i sedimenti. La caratterizzazione dei flussi d'acqua sotterranei tra mare e retroterra richiede dunque la convergenza tra metodologie geochimiche, geofisiche e idrogeologiche strettamente integrate. Dal punto di vista operativo, la collaborazione nata con la linea 3.10 è stata articolata in sei "working packages" corrispondenti alle diverse metodologie utilizzate: wp1, geochimica isotopica; wp2, geofisica terrestre; wp3, geologia, geomorfologia e modelizzazione numerica; wp4, supporto dati idrologici e base-dati acque sotterranee e carotaggi; wp5, supporto dati acque di superficie; wp6, supporto dati marini, oceanografici, mareografici, comprendendo anche tomografie geoelettriche marine, nonché supporto logistico in laguna e a terra. Piano di lavoro Per ottimizzare il tempo e le risorse dedicate al progetto, il piano di lavoro della ricerca è stato suddiviso operativamente in due argomenti principali, intesi come insiemi di macroazioni sincrone, relativamente indipendenti dal punto di vista metodologico ed organizzativo, ma reciprocamente funzionali: a) indagini nella laguna di Venezia, con il fine ultimo di determinare usando un bilancio di massa di traccianti isotopici naturali l'esistenza di flussi di acque sotterranee che si riversano in laguna a partire dal fondo lagunare, e b) indagini nel retroterra lagunare, per caratterizzare gli scambi di acque sotterranee tra laguna, falde e fiumi, cercando di individuare anche le caratteristiche di stagionalità e di composizione geochimica dei flussi in entrata nella laguna per via sotterranea. Queste due azioni, dovevano evidentemente convergere verso conclusioni generali compatibili. Esse hanno compreso a loro volta diverse azioni ed obiettivi, come esposto in manira sintetica nella sezione 3 del presente rapporto. Il wp1 si è dedicato alla determinazione delle caratteristiche geochimiche delle acque coinvolte nel processo di mescolamento sotterraneo, ed ha agito nell'ambito delle due macroazioni. In considerazione della notevole idro-dinamicità della Laguna di Venezia, tre tipologie di campionamento geochimico - isotopico sono state contemplate: i) Campionamenti puntuali nella Laguna di Venezia e Mare Adriatico, eseguiti grazie all'apporto tecnico del wp6-Morgan Rilievi, hanno permesso di ottenere delle "istantanee" della distribuzione di un determinato tracciante isotopico naturale nella laguna ad un determinato momento o fase di marea (prima macroazione); ii) Campionamenti stazionari (chiamati anche "monitoraggi tempo-varianti") in punti fissi della Laguna (Millecampi, Chioggia Stazione idrobiologica, Casone Figheri) effettuati ad intervalli regolari (30 minuti) durante il succedersi delle fasi di alta e bassa marea. Questi campionamenti hanno permesso di ottenere informazioni sulle variazioni temporali delle concentrazioni di attività di radon, salinità, temperatura, offrendo quindi un "cono" di visuale sulle eterogeneità delle masse d'acque lagunari che si spostano in funzione delle maree. iii) Campionamento delle acque di falda in comunicazione con la laguna di Venezia, a partire da piezometri peri-lagunari esistenti (ISES), allo scopo di determinare le concentrazioni dei traccianti naturali (radio, radon, isotopi dell'ossigeno e dell'idrogeno) delle acque sotterranee continentali eventualmente in entrata nella Laguna di Venezia.
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Parallelamente a questi campionamenti, il wp3 ha strettamente collaborato con il wp1 portando a termine delle simulazioni numeriche del trasporto diffusivo e avvettivo dei radioisotopi naturali (radon e radio) utilizzati come traccianti di trasporto nella Laguna di Venezia (campionamenti di tipo i e ii). La seconda macro-azione ha contemplato la messa in opera di uno stendimento tomografico permanente comandato a distanza (WP2) che ha permesso di ottenere in modo semi-automatico una visuale del cuneo salino sotterraneo in termini di resistività apparenti. Un aspetto innovativo dell'apparato messo in funzione è che quest'ultimo ha permesso di evidenziare le variazioni temporali della posizione del fronte salato sotterraneo nella falda semiconfinata più superficiale mediante diverse acquisizioni giornaliere, ripetute a cadenza regolare durante l'intero arco dell'anno. Queste acquisizioni permettono di mettere in relazione variazioni di posizione del fronte salato sotterraneo a diverse forzanti naturali agenti su diverse scale temporali, come ad esemio maree, stagioni e periodi di intense precipitazioni. Un secondo aspetto innovativo è stato che le variazioni temporali di resistività apparente osservate hanno permesso di risolvere una ambiguità intrinseca nelle interpretazioni tomografiche geoelettriche. In effetti, le variazioni di resistività elettrica apparente possono essere generalemente interpretate sia in termini di variazioni litologiche, che come variazioni di salinità delle acque porali. Le variazioni temporali di resistività osservate con lo stendimento tomografico permanente sono necessariamente dovute alle variazioni di salinità delle acque porali. Queste ultime sono le uniche che possono essere tempo-varianti, e una volta riconosciute permettono di correggere l'effetto dovuto alle disomogeneità litologica, che resta fisso nel tempo. La scelta della posizione precisa dello stendimento tomografico permanente è stato preceduta da accurate analisi geofisiche della zona predestinata per l'installazione (WP6 in particolare). Un vasto corrollario di dati idrogeologici, geologici e geomorfologici (WP3, 4, 5) ha permesso di ridurre le incognite delle interpretazioni dei dati geofisici, in particolare riguardanti l'esistenza di acquitard e le vie preferenziali di migrazione delle acque sotterranee. Il wp6 - Morgan Rilievi ha portato a termine con successo anche un innovativo esperimento di tomografia geoelettrica marina, per mettere in evidenza delle possibili comunicazioni sotterranee tra retroterra lagunare sud ed i fiumi Brenta e Bacchiglione. Un esperimento di pompaggio accentuato delle idrovore del Consorzio AdigeBacchiglione (wp5 - CAB), e coordinato tra tutti i , è stato infine effettuato nel giugno 2005 per cercare di mettere in rilievo le forzanti antropiche sulla posizione del cuneo salino sotterraneo (si veda parte 3 per dettagli). Risultati Il vasto insieme di dati geochimici, geofisici e idrologici raccolti è tuttora in corso di elaborazione e le principali conclusioni alle quali la linea 3.10 è giunta sono espresse in modo sintetico in questa sezione. Tali conclusioni possono essere considerate come un punto di partenza per delle considerazioni ulteriori che saranno maggiormente approfondite in futuro:
Nel Bacino di Chioggia della Laguna di Venezia esistono dei limitati apporti di acqua sotterranea che se integrati all'intera superficie della porzione lagunare considerata corrispondono a circa il 50 per cento di tutti i flussi di acqua dolce in entrata nella laguna sud a partire dalla superficie (fiumi e canali). A tale flusso corrisponde uno spostamento di acqua interstiziale nella falda sottomarina di circa 3 mm al giorno in media. Tale risultato è stato ottenuto sulla base di un bilancio di massa geochimico - idrologico basato sull'eccesso di 222Rn (radon) e di 226Ra (radio) della laguna di Venezia, rispetto i valori di fondo naturale dati dal Mare Adriatico e dai fiumi immissari. Le sistematiche radon e radio sono state usate in maniera indipendente (si veda in sezione 1.3 i dettagli del
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calcolo) e convergono verso un risultato molto simile. Le velocità di spostamento del cuneo salino dedotte mediante tomografie geoelettriche ai bordi lagunari forniscono lo stesso ordine di grandezza di velocità di spostamento del fronte tra acqua sotterranea salata e salmastra. Le relazioni tra salinità e attività di radon e considerazioni sui livelli piezometrici suggeriscono che i flussi di acque sotterranee verso la laguna sono di tre tipi: in primo luogo un flusso diffuso attraverso il fondo lagunare di acque marine riciclate attraverso i sedimenti, che fluiscono sotto la spinta di forzanti naturali (moto ondoso, maree, correnti sul fondo, risospensione di sedimenti) e antropiche (mobilizzazione del fondo per costruzioni e attività di pesca). Queste acque non inducono né importanti cambiamenti di salinità, né degli apporti idrici netti, ma derivano da processi naturali o antropici di filtrazione d'acqua marina attraverso i sedimenti porosi. I loro flussi sono dovuti a fluttuazione transitorie delle pressioni idrostatiche e avvengono in modo diffuso attraverso il fondo della laguna ma con maggiore intensità nella parte lagunare esterna (costiera) caratterizzata da sedimenti più permeabili. A causa della inaspettata elevata attività di radon osservata in tutti i fiumi immissari della laguna sud (in particolare il fiume Lova), nella parte interna della laguna (ovest di Millecampi) le attività medie di radon e la modellizzazione idrodinamica non permettono una chiara distinzione tra una componente di flusso sotterraneo e flusso superficiale L'eccesso di attività di radio resta tuttavia ben misurabile e permette di stabilire che significativi scambi d'acqua attraverso il fondo lagunare avvengono anche nelle parti più interne della Laguna di Venezia. Una seconda componente di flusso sotterraneo in entrata avviene nelle zone ai bordi lagunari interni ed esterni e viene suggerita dall'analisi delle variazioni orarie dell'attività di radon, salinità e livello marino durante i cicli di marea Questo secondo flusso sotterraneo induce una leggera diminuzione della salinità ed è presumibilmente dovuto allo spostamento ciclico mareale della zona di contatto e mescolamento sotterraneo (cuneo salino) tra acqua marina e falda freatica nel cordone litoraneo e nel margine lagunare interno (acquifero costiero in senso stretto). Durante fasi di marea decrescente, acqua sotterranea meno salata che si trova nella zona di mescolamento sotterraneo del cuneo salino tende a fluire verso la laguna a causa di un livello piezometrico più elevato, prodottosi durante la fase di marea crescente precedente. Una terza componente di flusso (riconsciuta a Caroman), presente anch'essa nelle zone ai bordi, avviene a causa della propagazione delle variazioni mareali di livello piezometrico alle falde freatiche superficiali. Durante fasi di marea crescente, le falde freatiche ai bordi lagunari vengono alimentate con acqua lagunari a partire dalla superficie topografica. Durante fasi decrescenti, le stesse falde vengono drenate per via sotterranea a causa del livello piezometrico e marino decrescente. Analisi dei gradienti piezometrici e della salinità nei piezometri circumlagunari indicano che un movimento generalizzato d'acqua sotterranea avviene dalla laguna verso il retroterra. In quest'ultimo, i livelli piezometrici sono sempre più bassi rispetto a quelle del livello medio marino. Nessuna falda freatica o artesiana posta a profondità compatibili con quelle del fondo lagunare (-1 m in media, -14 fino a -23 m nel Porto di Chioggia) presenta un livello piezometrico sufficiente a contrastare la differenza di pressione idrostatica esercitata dalla differenza di densità con l'acqua salata lagunare, per cui fuoriuscite di acqua dolce pura non sono fisicamente possibili. Apporti da queste falde sono possibili solamente attraverso diluizioni con acque marine lagunari e che riducono il contrasto di densità, oppure ai margini lagunari interni attraverso il maggior carico idraulico esercitato in talune occasioni dai fiumi sulle falde.
Rapporto Finale Linea 3.10
Apporti di acque dolci a partire da falde sub-lagunari ancora più profonde, e con livelli piezometrici significativamente superiori a quelli marini, sono (se esistono realmente) complessivamente contabilizzati nel bilancio di massa di cui al primo e secondo punto. Le falde semiconfinate, o semifreatiche, più superficiali della zona ai bordi lagunari presentano caratteristiche geochimiche, di salinità e dei livelli piezometrici relativamente costanti durante le varie stagioni di campionamento, indicando l'esistenza di una condizione di equilibrio dinamico in cui acque lagunari salate si mescolano approssimativamente nelle stesse proporzioni con acque dolci continentali. L'eccesso di volume d'acqua risultante dai flussi che sostengono dinamicamente il continuo mescolamento è presumibilmente asportato attraverso la comunicazione sotterranea tra falde semiconfinate (piezometrie ISES) e falde più superficiali, chiaramente freatiche, che sono a loro volta drenate dal Consorzio Adige-Bacchiglione (CAB). Sulla base di profili tomografici geoelettrici effettuati al margine lagunare sud, risulta che lo spostamento stagionale del fronte intrusivo di acqua salata proveniente dalla Laguna di Venezia nella falda semi-confinata superficiale è di circa un centinaio di metri, con posizione più avanzata verso terra in autunno ed inverno e retrocessa in primavera ed estate. Sulla base di dati tomografici marini (Morgan Rilievi srl), terrestri (IDPA), nonchè dati geologici discussi nella relazione in allegato (carotaggi, salinità, livelli piezometrici, radon), nella zona di margine lagunare esaminata (margine sud della Laguna di Venezia), non sembra esistere una connessione sotterranea diretta tra fiumi (Bacchiglione e Brenta) e la falda semiconfinata a partire da circa -10 m slmm, in quanto la falda soggetta a contaminazione è localmente confinata. I fiumi possono esercitare una "contaminazione" salina soltanto sulla falda più superficiale, chiaramente freatica, i cui livelli e salinità sono del resto controllati dal CAB, da manovre agricole e precipitazioni locali. I punti di entrata della contaminazione salina nella falda semiconfinata avvengono dalla laguna in coincidenza di interruzioni degli acquitard (assotigliamento di lenti impermeabili e/o intercettazione in canali di marea). Le analisi geochimiche ed isotopiche (elementi maggiori, minori, tracce, isotopi di ossigeno, idrogeno, stronzio, radio e radon) ottenuti per l'insieme di acque di falda semiconfinate (piezometri ISES) mettono in evidenza l'esistenza di una fascia ai bordi lagunari di "acquifero costiero" in cui avviene un mescolamento sotterraneo tra acque continentali e acque lagunari. Sulla base dei dati geochimici ed isotopici ottenuti, acque fossili non sono chiaramente identificabili, ne a priori escludibili. Non si osserva una stagionalità nei valori delle concentrazioni, né nelle attività di radon. Misure dell'attività di radon nelle acque di falda e nei sedimenti sono state effettuate per determinare i tempi di transito della componente di acqua lagunare. I valori ottenuti sono dell'ordine dei giorni e sono probabilmente sottostimati a causa della disomogeneità della concentrazione del radionuclide padre (radio) nei solidi dei sedimenti e non sono compatibili con considerazioni sulle conducibilità idrauliche misurate "in-situ". I modelli idrodinamici della laguna di Venezia sono stati migliorati per permettere una valutazione ancora più precisa dei tempi di residenza delle acque lagunari nel bacino sud. La misura delle variazioni di attività di radon con i cicli mareali effettuate a Figheri e Millecampi, hanno permesso di validare il modello idrodinamico migliorato per la zona in esame.
Rapporto Finale Linea 3.10
1.5
Sintesi del progetto di ricerca (in inglese)
Groundwater exchanges between lagoons and hinterland, integrated in half-closed basin, are difficult to quantify using classic hydrological methodologies because of the dispersive nature of the water infiltration through sediments. The characterization of the underground water flows between sea and hinterland demands the convergence between different methodologies closely integrated each other, such as geochemistry, geophysicists hydrology. From the operating point of view, the collaboration been born with the line 3.10 has been articulated in six "working packages" corresponding to the various used methodologies: wp1, isotopic geochemistry; wp2, land geophysics; wp3, geology, geomorphology and numerical modelisation; wp4, groundwater and geological data base and boreholes; wp5, surface waters data base; wp6, oceanography, mapping, tide gauges, marine geoelectric tomographies and logistic support in the lagoon and at land. Work plan In order to optimize the time and the resources dedicated to the research, the work plan has been subdivided in two main subjects, intended as ensemble of macro-actions, syncronous, relatively independents from the methodological and point of view, but mutually functional: a) surveys of the lagoon of Venice, with the ultimate aim to determine using a mass balences of natural isotope tracers the existence and rates of groundwater flows through the lagoon floor and b) surveys in the lagoon hinterland, in order to characterize the water exchanges between lagoon, aquifers and rivers, the compositional characteristics of the water involved in the process, their seasonalities, seepage rates and residence times. These two-set actions, must have converged towards compatible conclusions. They comprised various actions and objects, as exposed synthetically in section 3 of the present report.
Results In the Chioggia Basin of the Lagoon of Venice, groundwater seepage occurs trough the lagoon floor. If integrated to the entire surface of the Basin, this seepage corresponds to approximately 50% of the surface freshwater inflows for this portion of the lagoon (rivers and canals). The seeapage rate is approximately 3 millimeter per day in average. Such result has been obtained on the base of geochemical mass balances using the excess of 222 Rn and 226Ra for the southern lagoon of Venice, in respect to Adriatic Sea and rivers. The radon and radium systematics have been used in independent way (see in annex the calculation details) and they converge towards similar results. The velocity of salt wedge displacements at the southern margin of the lagoon of Venice, obtained by means of geoelectric tomographies, is in the same order of magnitude. The relations between salinity and radon activities, as well as considerations on the piezometric levels suggest that groundwater seepagee have three origins: a diffused flow through the lagoon floor of recycled lagoon water through the sediments, driven by natural and anthropogenic forcing (wave-set up, tides, currents on the bottom, sediments resuspension due tue constructions of peers and fishing activities). These waters do not induce important changes in salinity. A second groundwater component occurs in the internal and external marginal zone of the lagoon and is suggested from the analysis of time-variations of radon activity, salinity and water column level, during the tidal cycles. This second underground flow induces a slight change in salinity and probably results from the cyclical tidal displacements of the underground mixing zone between lagoon- and freshwater sourrounding the lagoon.
Rapporto Finale Linea 3.10
The piezometric gardients and the salinity measured in the boreholes located in a small rim around the Venice border indicate water flux directions from the laggon toward inland. In this area, piezometric levels stand below sea level preventing from a pure continental fresh water flux into the lagoon. Contributions from phreatic or semiconfined watertables are making possible through mixing of freshwater with salty waters in order to reduce the density contrast. Potential contribution of fresh waters from deeper aquifers displaying piezometric levels significantly higher than sea level are globally taken into account using the water mass balance approach described above. Based on the salinity and the chemistry of groundwaters from the semi-confined aquifer, which show very little temporal variations, one can say that the mixing proportions between continental freshwaters and lagoon waters have reached equilibrium. Electrical tomography made on the lagoon border clearly shows that subterranean water exchanges occur on a hundred meters wide band, progressing inland in autumn and winter times and regressing during spring and summer times. Marine and terrestrial tomographic data tend to demonstrate that there is no significative exchange between the main rivers (Bacchiglione and Brenta) and the semi-confined aquifer. Salt contamination occuring through rivers may have some impact on the most superficial and phreatic aquifer. Salty water intrusion in the semi-confined aquifer may occur at the intersection of channels with the aquifer or in areas were the impermeable layers are not continuous. Isotopic and geochemical data clearly show some subterranean mixing between continental freshwater and lagoon waters. Contributions from fossile waters were not clearly identified. Transit times of salty waters in the semi-confined aquifer have been estimated using an age model based on radon isotopes. Estimations on the order of one day are most likely to be too short with respect to the conductivity measured in-situ. This most probably results from the heterogeneity of radium activity in the sediments of the aquifer. Improvements have been made in the determination of water residence times in the Venice lagoon based on idrodynamic models. Radon activity in the lagoon measured continuously during tide variations (at Figheri and Millecampi) have allowed to calibrate the idrodynamic model for the study area.
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1.6 Elenco dei contenitori dei risultati (“deliverables”) e loro tipologia di trasmissione 1.6.1
Pubblicazioni prodotte
WP1, 2005. Caratterizzazione geochimico-isotopica di acque superficiali e sotterranee nel sistema lagunare veneziano. Comunicazione esposta alla “Riunione Annuale CORILA 2005 - Programma di Ricerca 2004-2006” (Venezia). WP2, 2005. Misure geoelettriche per la caratterizzazione del sitoper il monitoraggio tomografico tempo variante. Comunicazione esposta alla “Riunione Annuale CORILA 2005 - Programma di Ricerca 2004-2006” (Venezia). WP3, 2005. Flussi di acque sotterranee nel sistema lagunare veneziano. Caratterizzazione dei siti di Indagine. Comunicazione esposta alla “Riunione Annuale CORILA 2005 Programma di Ricerca 2004-2006” (Venezia). L. Carbognin, F. Rizzetto, L. Tosi, P. Teatini, G. Gasparetto-Stori, 2005. L'intrusione salina nel comprensorio lagunare veneziano. Il bacino meridionale. In stampa su Giornale di Geologia Applicata. De Franco R., Biella G., 2005. Monitoraggio dell’intrusione salina nella laguna veneta mediante tomografie elettriche. Scienza on line. Rizzetto F., Tosi L., Teatini P., Cucco A., Gaspari A., Biella G., Boniolo G., Chiozzotto B., Claude C., Conchetto E., Corsi A., de Franco R., Gasparetto Stori G., Giada M., Lozej A., Mayer A., Morrone A., Saracco G. & Vitturi A., 2005. Potential relation between saltwater intrusion and geomorphological/hydrogeological setting in the coastal and lagoon areas south of Venice. Quarta Riunione Annuale Corila, Programma di Ricerca 2004-2006, Risultati del primo anno, 14-16 aprile 2005, Venezia. Mayer A., Gattaceca J., Claude C., Radakovitch O., Vallet coulomb C., Hamelin B., Giada M., Conchetto E., Flora O., Stenni B., Barbetta M., Bassan V., Biella G., Cucco A., de Franco R., Gasparetto Stori G., Gaspari A., Lozej A., Rizzetto F., Teatini P., Tosi L. & Vitturi A., 2005. Caratterizzazione geochimico-isotopica di acque superficiali e sotterranee nel sistema lagunare veneziano. Quarta Riunione Annuale Corila, Programma di Ricerca 2004-2006, Risultati del primo anno, 14-16 aprile 2005, Venezia. de Franco R., Biella G., Boniolo G., Corsi A., Morrone A., Lozej A., Saracco G., Chiozzotto B., Giada M., Barbetta M., Bassan V., Claude C., Conchetto E., Gasparetto Stori G., Gaspari A., Mayer A., Rizzetto F. & Tosi L., 2005. Misure geoelettriche per la caratterizzazione del sito per il monitoraggio tomografico tempo-variante. Quarta Riunione Annuale Corila, Programma di Ricerca 2004-2007, Risultati del primo anno, 1416 aprile 2005, Venezia. Mayer A., Gattaceca J., Claude C., Radakovitch O., Giada M., Cucco A., Tosi L. & Rizzetto F., 2005. Radon activity in the southern Lagoon of Venice and the Adriatic Sea. In: CAMPOSTRINI P. (ed.) - Scientific Research and Safeguarding of Venice. Co.Ri.La. Research Program 2004-2006, Venice. de Franco R., Biella G., Boniolo G., Corsi A., Morrone A., Lozej A., Saracco G., Chiozzotto B., Giada M., Barbetta M., Bassan V., Claude C., Conchetto E., Gasparetto Stori G., Gaspari A., Mayer A., Rizzetto F. & Tosi L., 2005. Time variant tomography monitoring of the salt-water intrusion: geoelectrical survey of the test-site. In: CAMPOSTRINI P. (ed.) - Scientific Research and Safeguarding of Venice. Co.Ri.La. Research Program 2004-2006, Venice. de Franco R., Biella G., Boniolo G., Corsi A., Morrone A., Lozej A., Saracco G., Chiozzotto B., Giada M., Barbetta M., Bassan V., Claude C., Conchetto E., Gasparetto Stori G., Rapporto Finale Linea 3.10
Gaspari A., Mayer A., Rizzetto F. & Tosi L., 2005. Studio dell’intrusione salina nella Laguna Veneta (Chioggia): misure geoelettriche per il setup dell’esperimento time-lapse. Extended Abstract 24° Convegno Gruppo Nazionale Geofisica Terra Solida, 15-17 nov. 2005, 350-352. Tosi L., Rizzetto F., Teatini P. & Carbognin L., 2006. Saltwater intrusion in the southern catchment basin of the Venice Lagoon, Italy. Proceedings of the 5th European Congress on Regional Geoscientific Cartography and Information Systems, Barcelona, 13-16 June 2006, V.1, 60-61. WP1, 2006. Flussi d'acque sotterranee nella Laguna di Venezia: dati isotopici e modellizzazioni. Comunicazione esposta alla “Riunione Annuale CORILA 2006 Programma di Ricerca 2004-2006” (Venezia). WP2, 2006. Monitoring of the saline intrusion with time-variant geo-electrical-tomography: test site Casetta (Chioggia, Italy). Comunicazione esposta alla “Riunione Annuale CORILA 2006 - Programma di Ricerca 2004-2006” (Venezia). Pousa J, Tosi L, Kruse E., Guaraglia D., Bonari M., Mazzoldi A., Pizzetto F. & Schnack E., 2006. Coastal processes and environmental hazards: The Buenos Aires (Argentina) and Venetian (Italy) littorals. Environmental Geology, 10.1007/s00254-006-0424-9. Carbognin L., Gambolati G., Putti M., Rizzetto F., Teatini P. & Tosi L., 2006. Soil contamination and land subsidence raise concern in the Venice watershed, Italy. Proceedings of the Ravage of the Planet 2006. First International Conference on the Management of Natural Resources, Sustainable Development and Ecological Hazards, 1214 December 2006, Bariloche, Argentina. de Franco R., Biella G., Tosi L., Teatini P., Lozej A, Rizzetto F., Bassan V., Conchetto E.,Chiozzotto B, Giada M., Gasparetto-Stori G., Claude C, Mayer A., 2007. Monitoring the saltwater intrusion dynamics by time lapse electrical resistivity tomography: the Chioggia test site (Venice Lagoon, Italy). Submitted for publication to Journal of Geophysical Research. 1.6.2 Software Perfezionamento del Modello Idrodinamico della Laguna di Venezia. Software di controllo elettrotomografo. 1.6.3 Database Riportati nella relazione in allegato: Dati geochimici ed isotopici. Sezioni stratigrafiche al margine lagunare sud. Sezioni tomografiche terrestri. Sezioni tomografiche marine. 1.6.4 Cartografia Serie di carte dei livelli piezometrici nella falda freatica al margine lagunare sud. 1.6.5 Altro Tabelle in allegato (Capitolo 4). Figure in allegato (Capitolo 4). Animazione dell’evoluzione del cuneo salino dai dati tomografici tra Novembre 2005 e Luglio 2006 (nel Capitolo 4 allegati). Sistema portatile di preconcentrazione elementi radioattivi in soluzione e monitoraggio continuo di attività di gas radon e thoron disciolti in acqua.
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1.7
Composizione gruppo di ricerca
Cognome nome Claude Christelle Radakovich Olivier Vallet-Coulomb Christine Gattacceca Julie Stenni Barbara Flora Onelio Mayer Adriano Biella Giancarlo de Franco Roberto Lozej Alfredo Tosi Luigi Teatini Pietro Rizzetto Federica Conchetto Enrico Bassan Valentina Vitturi Andrea Gasparetto Stori Giuseppe Barbetta Massimo Giada Marco Chiozzotto Barbara
Istituto di appartenenza CEREGE CEREGE CEREGE CEREGE Università degli Studi di Trieste Università degli Studi di Trieste IDPA-CNR-Milano IDPA-CNR-Milano IDPA-CNR-Milano Università degli Studi di Milano ISMAR-CNR-Venezia Università degli Studi di Padova ISMAR-CNR-Venezia Provincia di Venezia Provincia di Venezia Provincia di Venezia Consorzio Adige-Bacchiglione Consorzio Adige-Bacchiglione MORGAN RILIEVI srl MORGAN RILIEVI srl
e-mail
[email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]
WP1 Christelle Claude Julie Gattacceca Olivier Radakovich Christine Vallet-Coulomb Barbara Stenni Onelio Flora Adriano Mayer
CEREGE - Aix en Provence CEREGE - Aix en Provence CEREGE - Aix en Provence CEREGE - Aix en Provence Univeristà degli Studi di Trieste Università degli Studi di Trieste CNR-IDPA Milano
WP2 Giancarlo Biella Roberto de Franco Alfredo Lozej
CNR-IDPA Milano CNR-IDPA Milano Università degli Studi di Milano
Tomografie elettriche tempo-varianti all'interfaccia sotterranea acqua dolce acqua salata al margine lagunare sud.
WP3 Luigi Tosi Federica Rizzetto Pietro Teatini Andrea Cucco
CNR-ISMAR Venezia CNR-ISMAR Venezia Università degli Studi di Padova CNR-ISMAR Venezia
Indagini geologiche e idrologiche ai limiti lagunari sud; Modellizzazione idrodinamica della circolazione d'acqua nella Laguna di Venezia; Modellizzazione idrodinamica del sottosuolo circumlagunare.
WP4 Valentina Bassan Enrico Conchetto Andrea Vitturi
Rapporto Finale Linea 3.10
Provincia di Venezia Provincia di Venezia Provincia di Venezia
Geochimica isotopica delle acque sotterranee e superficiali (oligoelementi, isotopi dell'ossigeno, idrogeno, stronzio, radio, radon e trizio). Analisi dell'attività di radon e radio nei sedimenti.
Controllo dei livelli piezometrici e della salinità in piezometri circumlagunari. Messa in opera di 16 nuovi piezometri al limite lagunare sud e carotaggi stratigrafici.
WP5 Giuseppe Gasparetto - Stori Consorzio Adige Bacchiglione Massimo Barbetta Consorzio Adige Bacchiglione
WP6 Marco Giada Barbara Chiozzotto
MORGAN RILIEVI MORGAN RILIEVI
1.8
Base-dati salinità e livello nella rete idrografica gestita dal CAB. Supporto tecnico alla messa in opera di stendimenti tomografici e di nuovi piezometri. Raccolta campioni mensili di precipitazioni per analisi isotopiche.
Sponsor di progetto. Fornitura di dati mareografici, correntometrici, meteorologici e di salinità Cartografia e batimetria della Laguna di Venezia. Rilievi tomografici marini nella Laguna di Venezia e nel Fiume Bacchiglione. Rilievi tomografici terrestri nella zona di margine lagunare sud. Supporto logistico e fornitura attrezzature per campionamenti isotopici.
Aspetti innovativi da approfondire ulteriormente Determinazione dei flussi bentici con traccianti radioattivi naturali. Monitoraggio lagrangiano delle attività di radon nella laguna di Venezia.
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PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
LINEA 3.10
DETERMINAZIONE DEI FLUSSI DI ACQUE SOTTERRANEE NEL SISTEMA LAGUNARE VENEZIANO MEDIANTE TRACCIANTI ISOTOPICI NATURALI E TOMOGRAFIA GEOELETTRICA
2.
ASPETTI GESTIONALI DELLA RICERCA
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PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
2.1
Macroattività (WP), unità operative coinvolte e loro integrazione
WP1: Traccianti geochimici naturali CEREGE, Europôle de l’Arbois -BP 80, 13545 Aix-en-Provence, France IDPA-CNR, Via Mario Bianco, 9,20131 Milano ISMAR-CNR, San Polo 1364, 30125 Venezia
DISGAM, Università di Trieste, Via Weiss, 2, Trieste DMMSA, Università di Padova, Via Belzoni, 5, 35131 Padova Provincia di Venezia Settore Tutela e Valorizzazione del Territorio, Ufficio Difesa del Suolo, San Marco 2662, 30124 Venezia Consorzio di Bonifica Adige Bacchiglione, Viale dell’Industria, 3, 35026 Conselve (PD) Morgan s.r.l, Via Elettricita', 5/D, 30175, Marghera, Venezia Il wp1 si è dedicato alla determinazione delle caratteristiche geochimiche delle acque coinvolte nel processo di mescolamento sotterraneo con il contributo del DISGAM di Trieste. In considerazione della notevole idro-dinamicità della Laguna di Venezia, tre tipologie di campionamento geochimico - isotopico sono state contemplate: i) Campionamenti puntuali nella Laguna di Venezia e Mare Adriatico, eseguiti grazie all'apporto tecnico del wp6-Morgan Rilievi, hanno permesso di ottenere delle "istantanee" della distribuzione di un determinato tracciante isotopico naturale nella laguna ad un determinato momento o fase di marea; ii) Campionamenti stazionari (chiamati anche "monitoraggi tempo-varianti") in punti fissi della Laguna (Millecampi, Chioggia Stazione idrobiologica, Casone Figheri) effettuati ad intervalli regolari (30 minuti) durante il succedersi delle fasi di alta e bassa marea. Questi campionamenti hanno permesso di ottenere informazioni sulle variazioni temporali delle concentrazioni di attività di radon, salinità, temperatura, offrendo quindi un "cono" di visuale sulle eterogeneità delle masse d'acque lagunari che si spostano in funzione delle maree. iii) Campionamento, con il contributo della provincia di Venezia, delle acque di falda in comunicazione con la laguna di Venezia, a partire da piezometri peri-lagunari esistenti (ISES), allo scopo di determinare le concentrazioni dei traccianti naturali (radio, radon, isotopi dell'ossigeno e dell'idrogeno) delle acque sotterranee continentali eventualmente in entrata nella Laguna di Venezia. Parallelamente a questi campionamenti, il wp3 ha strettamente collaborato con il wp1 simulando numericamente il trasporto diffusivo e avvettivo dei radio-isotopi naturali (radon e radio) utilizzati come traccianti di trasporto nella Laguna di Venezia. WP2: Tomografie geoelettriche IDPA-CNR, Via Mario Bianco, 9,20131 Milano ISMAR-CNR, San Polo 1364, 30125 Venezia
DMMSA, Università di Padova, Via Belzoni, 5, 35131 Padova Provincia di Venezia Settore Tutela e Valorizzazione del Territorio, Ufficio Difesa del Suolo, San Marco 2662, 30124 Venezia Consorzio di Bonifica Adige Bacchiglione, Viale dell’Industria, 3, 35026 Conselve (PD) Morgan s.r.l, Via Elettricita', 5/D, 30175, Marghera, Venezia Il WP2 ha curato la messa in opera di uno stendimento tomografico permanente comandato a distanza che ha permeeso di ottenere in modo semi-automatico una visuale del cuneo salino Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
sotterraneo in termini di resistività apparenti. Un aspetto innovativo dell'apparato messo in funzione è che esso ha permesso di evidenziare le variazioni temporali della posizione del fronte salato sotterraneo mediante diverse acquisizioni giornaliere, ripetute a cadenza regolare durante l'arco di un anno. Queste acquisizioni permettono di mettere in relazione variazioni di posizione del fronte salato sotterraneo a diverse forzanti naturali le quali agiscono su diverse scale temporali, come maree, stagioni e periodi di intense precipitazioni. Un secondo aspetto innovativo è che le variazioni temporali di resistività apparente osservate permettono di risolvere una ambiguità intrinseca delle interpretazioni tomografiche. In effetti, in generale le variazioni di resistività elettrica apparente possono essere interpretate sia come variazioni litologiche, che come variazioni di salinità delle acque porali. Le variazioni temporali osservate con l'apparato messo in opera sono necessariamente dovute solo a quelle di salinità delle acque porali, le uniche che possono essere tempo-varianti, per cui permettono di correggere l'effetto dovuto alle diverse litologie, che resta fisso nel tempo. La scelta della posizione precisa dello stendimento tomografico permanente è stato preceduta da accurate analisi geofisiche della zona predestinata per l'installazione ( Consorzio Adige Bacchiglione-WP5 in particolare). Un vasto corrollario di dati idrogeologici, geologici e geomorfologici (WP3, 4, 5) ha permesso di ridurre le incognite delle interpretazioni dei dati geofisici, in particolare riguardanti l'esistenza di acquitard e le vie preferenziali di migrazione delle acque sotterranee. Il wp6-Morgan Rilievi ha portato a termine con successo anche un innovativo esperimento di tomografia geoelettrica marina, per mettere in evidenza delle possibili comunicazioni sotterranee tra retroterra lagunare sud ed i fiumi Brenta e Bacchiglione. WP3: Caratterizzazione dei siti di indagine CEREGE, Europôle de l’Arbois -BP 80, 13545 Aix-en-Provence, France IDPA-CNR, Via Mario Bianco, 9,20131 Milano ISMAR-CNR, San Polo 1364, 30125 Venezia
DMMSA, Università di Padova, Via Belzoni, 5, 35131 Padova Provincia di Venezia Settore Tutela e Valorizzazione del Territorio, Ufficio Difesa del Suolo, San Marco 2662, 30124 Venezia Consorzio di Bonifica Adige Bacchiglione, Viale dell’Industria, 3, 35026 Conselve (PD) Morgan s.r.l, Via Elettricita', 5/D, 30175, Marghera, Venezia Il WP3 ha curato l’analisi ed interpretazione di informazioni e dati pregressi di carattere geomorfologico, sedimentologico, stratigrafico, cronostratigrafico, geofisico e topo-batimetrico ed osservazione di fotografie aeree, immagini da satellite e cartografia storica e recente, per lo studio dell’assetto geomorfologico del territorio indagato. Sono state inoltre acquisite misure di conducibilità e temperatura delle acque presenti nel tratto terminale dei fiumi Brenta e Bacchiglione, del Canale Gorzone e del Canale di Valle, al fine di monitorare il processo di risalita di acqua salata (marina e lagunare) lungo gli alvei in relazione con il flusso di marea e le condizioni meteo-marine stagionali. Tali misure sono state integrate, in stretta collaborazione con la provincia di Venezia, con misure di salinità anche in pozzi e siti della rete scolante opportunamente selezionati. A cura del DMMSA di Padova è in corso la simulazione di un modello di flusso/trasporto sotterraneo in corrispondenza dell’area test, mediante la realizzazione di una griglia ad elementi finiti sviluppata a partire dall'assetto geologico-stratigrafico del sottosuolo. Un esperimento di pompaggio delle idrovore accentuato, coordinato con il WP5- CAB e
tutti gli altri WP, è stato infine effettuato nel giugno 2005 per cercare di mettere in rilievo le forzanti antropiche sulla posizione del cuneo salino sotterraneo
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
2.2
Iniziative di coordinamento specifiche
A partire da febbraio 2004 fino all’autunno dello stesso anno sono state effettuate alcune riunioni di coordinamento tra partecipanti e partner, finalizzate all’organizzazione della ricerca, alla definizione dei ruoli del personale coinvolto ed alla scelta dell’area di indagine e dei siti in cui allestire i campi di misura ed effettuare i campionamenti. Nel 2005, durante la Riunione annuale del CORILA, tenutasi a Venezia il 14-16 Aprile, è stata fatta una riunione di coordinamento fra tutti i WP, volta a verificare il lavoro fatto e presentato e pianificare le azioni future. Il WP1 ha svolto le proprie attività in stretta collaborazione con tutti i WP, in particolare con il WP6 per i due campionamenti nelle acque lagunari, con il WP3 per il confronto tra dati radioisotopici e modelli idrodinamici, con il WP4 per l'interpretazione dei dati per le acque sotterranee, ed il WP2 e WP3 per la scelta del sito di indagine. Il WP4 ha inoltre effettuato una visita presso il WP1 in Francia, nei laboratori del CEREGE -Aix-en-Provence, per prendere conoscenza delle tecniche utilizzate per l'ottenimento dei dati e per intavolare una discussione scientifica approfondita sulle caratteristiche degli acquiferi veneziani sulla base dei nuovi dati ottenuti. Durante la campagna di misure geoelettriche a Casetta si sono svolte riunioni operative fra i WP che hanno supportato l’indagine di campo, in particolare WP4, 5 e 6. Nel corso degli ultimi 6 mesi del 2005 diverse attività svolte dalla linea 3.10 hanno avuto un carattere trasversale tra i vari WP. Un esempio è dato dalla messa in opera dei nuovi piezometri al bordo sud della laguna di Venezia, che sono stati utilizzati dai diversi WP in quanto: sono posti ai bordi di una stazione di misura geodetica (WP6), serviranno per misure isotopiche (WP1), tomografia elettriche (WP2), misure delle variazioni dei livelli piezometrici (WP4) e della salinità nel retroterra lagunare (WP5) e modellizzazione dei flussi sotterranei (WP3). La loro installazione è stata curata in particolare dal WP4 ma ha implicato un continuo contatto tra tutti i WP per scelte anche di carattere pratico. L'attività di coordinamento ha dunque avuto un carattere spontaneo, sovente dettato dalle esigenze di modificare in corso d'opera scelte tecniche, senza sentire l'esigenza di un specifica attività di coordinamento. Due riunioni sono state comunque effettuate con tutti i WP presso la sede del Consorzio Adige Bacchiglione per fare il punto sulla situazione e sull’ avanzamento della ricerca. Nel corso del 2006 due riunioni di coordinamento sono state effettuate da tutti i WP. La prima a Milano, presso la sede del CNR-IDPA, è servita per discutere l’inquadramento geologico e geochimico del sito test di casetta, in cui vengono ottenute le immagini geoelettiche tomografiche (WP2) ed in cui è stato successivamente realizzato l’esperimento “casetta” di inversione del drenaggio superficiale (si veda per dattagli riquadro 1.2). La seconda riunione è avvenuta in coincidenza alla Riunione annuale del CORILA tenutasi a Venezia. In tale occasione sono stati discussi obiettivi, modalità e coordinamento di tutti i WP in vista dell’esperimento “casetta”, nonchè la pianificazione di azioni future. Il wp1 ed il wp3 hanno inoltre svolto una parte delle loro attività assieme al CEREGE di Aixen-Provence al fine di integrare i dati geochimici finora ottenuti al modelli idrodinamico della Laguna di Venezia. Nel mese di Ottobre si è svolta una riunione di tutti i WP al CEREGE, Aix en Provence. In tale riunione sono stati discussi i risultati dell’esperimento “casetta” e messo a punto uno schema idrogeologico dell’area in esame, discusso nel capitolo 3.
2.3
Gestione del budget
2.3.1
Problematiche inerenti gli aspetti di budget
Non ci sono particolari problemi inerenti il budget, salvo il ritardo iniziale nell’erogazione che ha di conseguenza ritardato l'inizio delle attività. Il finanziamento all'Università degli Studi di Trieste non è stato ancora ricevuto. I costi sostenuti sono dell'ordine di 6000 euro, interamente anticipati dal Laboratorio di Geochimica isotopica. Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
2.3.2
Cofinanziamenti ricevuti da altre organizzazioni / Enti
In realtà sono stati determinanti i cofinanziamenti messi a disposizione dai 3 partners del progetto: provincia di Venezia, Consorzio di Bonifica Adige-Bacchiglione (CAB) e Morgan s.r.l. In particolare Provincia di Venezia e CAB hanno finanziato la perforazione a carotaggio continuo di un foro di 50 m di profondità presso “casetta”, dove è stato impiantato l’esperimento di tomografia “time lapse”, e di un foro a distruzione di 20 m di profondità. La provincia di Venezia ha curato le misure di conducibilità dei vari pozzi utilizzati nell’indagine e perforato una ventina di piezometri di circa 6 metri di profondità nell’area test per il controllo della falda freatica. Il CAB ha supportato e permesso l’installazione dell’esperimento topografico e la sua gestione nel corso di un intero anno. La Morgan ha consentito il prelievo di tutti i campioni di acqua della laguna, ha eseguito le tomografie elettriche in acqua e ha concorso alla definizione dei parametri elettrici sulla base dei quali è stato tarato l’esperimento di tomografia in continuo.
2.3.3
Valorizzazione del cofinanziamento da parte delle Istituzioni partecipanti
I suddetti cofinanziamenti sono satati decisivi nella realizzazione degli obiettivi della ricerca. I due pozzi perforati a Casetta hanno consentito di individuare l’assetto idrogeologico locale dell’area test, evidenziando la presenza di un acquifero freatico e due sottostanti acquiferi confinati. Inoltre la stratigrafia ottenuta ha permesso di vincolare le interpretazioni dei dati ottenuti con la tomografia, e i due pozzi sono tuttora operativi per il campionamento e l’analisi delle acque delle due falde confinate. Il supporto della Morgan è stato decisivo per il campionamento in mare e quindi per le elaborazioni che hanno portato al tentativo di risposta alle domande poste dal bando.
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
LINEA 3.10
Determinazione dei flussi di acque sotterranee nel sistema lagunare veneziano mediante traccianti isotopici naturali e tomografie geoelettriche
3.
INFORMAZIONI DI SINTESI SUGLI ARGOMENTI RILEVANTI OGGETTO DELLA RICERCA
Rapporto Finale Linea 3.10
3.1
Descrizione degli argomenti Introduzione degli argomenti
Riteniamo necessario introdurre brevemente le motivazioni principali della ricerca svolta e della sua organizzazione interna. La linea di ricerca 3.10 ha avuto come obiettivo generale la caratterizzazione dei flussi di acque sotterranee nel sistema lagunare veneziano. La ricerca ruota attorno a due problemi centrali, strettamente interconnessi, che riassumono anche i quesiti posti dal CORILA: 1) l'esistenza o meno di flussi di acqua sotterranea attraverso il fondo lagunare, sia come sorgenti localizzate che come infiltrazioni diffuse; 2) l'entità degli scambi d'acqua sotterranea tra Laguna di Venezia, fiumi e falde superficiali ai limiti lagunari. L'interesse per questi due problemi, nocciolo della ricerca, ha diverse giustificazioni. In primo luogo, i flussi d'acqua sotterranea attraverso il fondo lagunare sono importanti dal punto di vista dell'ecosistema lagunare e della sua biodiversità. Le acque sotterranee freatiche o semi-freatiche sono generalmente ricche in nutrimenti (nitrati, fosfati, ione ammonio, potassio, sostanze organiche eccetera) e gas. Le concentrazioni dei nutrimenti in queste acque possono essere di diversi ordini di grandezza superiore a quello delle acque dei fiumi, per cui anche un flusso sottomarino minimo, in termini di litri/s per metro quadrato di superficie lagunare, può avere importanti ripercussioni sulla catena trofica, sui flussi di batteri e materia organica, sulla proliferazione di alghe, sulle condizioni di anossia e iperossigenazione e quindi sulla biodiversità. L'insieme di questi fattori puo' a sua volta avere notevoli implicazioni per l'habitat naturale della Laguna e lo sfruttamento sostenibile delle attività ittiche locali. In aggiunta al flusso dei nutrimenti, spesso si associano ai flussi d'acqua sottomarini dei fenomeni di liscivazione e trasporto di metalli pesanti (Cd, Cr, V, Cs), ovvero metalli originariamente presenti nei sedimenti e rimobilizzati per cambiamenti di salinità e condizioni redox dovuti agli scambi di acque sotterranee a diverso potenziale ionico. Possono dunque potenzialmente avvenire dei flussi sotterranei di acque, metalli pesanti e di nutrimenti in direzione della laguna, non presi in considerazione precedentemente. Vale la pena di ricordare a titolo di esempio, che nei modelli idrodinamici della circolazione d'acqua lagunare non si tiene conto dei cambiamenti di salinità e densità che possano esser indotti da flussi idrici sotterranei, né di eventuali flussi di traccianti provenienti dal fondo lagunare. E' interessante notare a questo proposito che Umgiesser et alii (2004) segnalano delle discrepanze tra dati di salinità e risultati della modellizzazione dovute all'esistenza di componenti incognite d'acqua dolce in entrata nella laguna di Venezia. In conclusione, benché i flussi d'acqua superficiale ed associati nutrimenti verso la Laguna di Venezia siano ben noti dal progetto DRAIN, soltanto recentemente sono state intraprese delle iniziative di sensibilizzazione per delle ricerche finalizzate ai flussi sotterranei. Sorgenti d'acqua dolce dal fondo lagunare sono del resto note in particolare nel settore lagunare nord ed i numerosi insediamenti storici lagunari testimoniano probabilmente l'esistenza di falde freatiche dolci a breve profondità. In certi casi, la scavo dei canali di navigazione e l'evoluzione naturale di quelli di marea ha probabilmente comportato l'intercettazione delle falde più superficiali. Dipendentemente dai livelli piezometrici, queste zone di contatto sono divenute sorgenti transitorie di acque sottomarine salmastre o punti d'entrata dell'acqua salata negli acquiferi. Sorgenti sottomarine sono note del resto lungo la costa tra Jesolo e Cavallino e probabilmente anche nella zona delle Tenue di Chioggia. Il flusso d'acqua sottomarino complementare, strettamente collegato dal punto di vista idraulico a quello appena menzionato, è l'intrusione d'acqua lagunare nelle falde semi-freatiche circumlagunari. Questo fenomeno è ampiamente risaputo nel sistema lagunare veneziano e prova l'esistenza di una connessione idraulica sotterranea tra retroterra e fondo della laguna di Venezia. Le indagini pregresse (ISES in particolare) hanno permesso di descrivere in modo semi quantitativo la Rapporto Finale Linea 3.10
dimensione del fenomeno, ma hanno anche messo in luce nuovi aspetti che dovevano ancora essere chiariti attraverso ricerche finalizzate e pluridisciplinari. Innanzitutto il processo d'intrusione salina in tutta la zone a sud della laguna di Venezia, salvo la zona litoranea orientale, non è un processo che riflette la geometria del bordo lagunare, né la distanza dalla linea di costa. In termini di salinità delle acque di falda, esistono infatti delle zone di grande discontinuità situate vicino alla costa e zone francamente "marine" posizionate molto lontane dal bordo lagunare. Le falde semiconfinate (rete ISES) e confinate (acquifero I) hanno inoltre una distribuzione verticale della salinità molto eterogenea e nel complesso di difficile interpretazione. Tutt'altro che chiarito è infine il ruolo esercitato dai fiumi sulle falde, con cambiamenti della salinità e del livello del franco libero legati ai cicli delle stagioni e delle maree e con connessioni idrauliche difficilmente stimabili. Questo secondo tema centrale della ricerca, nasce anch'esso dall’esigenza di comprendere meglio le relazioni tra flussi di acque sotterranee e quelli di acque superficiali nel sistema lagunare veneziano, tenendo conto della complessità della situazione idrogeologica naturale e dei molteplici fattori, anche antropici, che influiscono collettivamente sul sistema. In questo senso, un rilievo particolare assume la questione delle vie preferenziali di intrusione dell'acqua salata nelle falde superficiali, ovvero se all'origine della salinità sono delle infiltrazioni dal letto dei fiumi di acqua marina risalente con l'alta marea, oppure direttamente la laguna, il mare, acque salate fossili o lenti evaporitiche residue nei sedimenti. Se questo aspetto della ricerca fosse chiarito permetterebbe notevoli risvolti pratici, come progettazione di opere di difesa dalla salinizzazione e sbarramenti lungo fiumi. L'esigenza di chiarire i rapporti tra acque sotterranee e superficiali nasce anche da altri risvolti applicativi, come la vulnerabilità dei terreni rispetto ai fenomeni di salinizzazione ed erosione, lo spessore utile dei suoli coltivabili, i sistemi di irrigazione e drenaggio più adatti. La zona di studio scelta per affrontare queste problematiche è situata nella parte meridionale della Laguna di Venezia e nel suo retroterra in direzione sud e sud ovest. La zona è stata preferita rispetto ad altre in quanto 1) presenta dei sedimenti lagunari attuali relativamente permeabili, 2) si situa lontano dai più importanti immissari lagunari di superficie e dai loro relativi delta intralagunari, 3) sono disponibili delle abbondanti documentazioni da studi pregressi sullo stato delle acque di falda superficiali semi-confinate e freatiche (progetto ISES in particolare) ed informazioni stratigrafiche, geologiche, geomorfologiche e idrologiche continuamente aggiornate, ed infine 4) i risvolti applicativi per la gestione del territorio e delle risorse idriche sono notevoli in questo retroterra lagunare. Aggiungiamo infine che le esperienze e conoscenze acquisite nell'ambito di questa ricerca potranno facilemente essere trasferibili alle situazione presente nel retroterra della laguna nord, dove si riscontra una progressiva salinizzazione dei suoli attualmente utilizzati per colture intensive.
Organizzazione degli argomenti La caratterizzazione dei flussi d'acqua sotterranei ha richiesto la convergenza di metodologie geochimiche, geofisiche e idrogeologiche strettamente integrate. Per ottimizzare il tempo e le risorse dedicate al progetto, il piano di lavoro della ricerca è stato suddiviso operativamente in due argomenti principali (intesi come insiemi di macro azioni) enunciati e descritti nelle sezioni 3.2.2 e 3.3.2 e comprendenti diverse azioni contemporanee (classificate in numeri progressivi) ed obiettivi (classificati in lettere progressive):
Argomento 1: Indagini nella Laguna di Venezia 1) Definizione delle caratteristiche geochimiche - isotopiche delle acque lagunari e costiere al fine di: a) mettere in rilievo con metodi isotopici l'eventuale esistenza di entrate d'acqua attraverso il fondo lagunare, Rapporto Finale Linea 3.10
b) determinare le caratteristiche isotopiche dell'acqua lagunare che si infiltra verso il retroterra, e c) valutare con traccianti radioattivi naturali i tempi di residenza. 2) Confronto tra dati geochimici ottenuti al punto 1 con i risultati della modellizzazione idrodinamica della laguna di Venezia, al fine di valutare: d) la dispersione di traccianti isotopici, e) i tempi di residenza delle acque campionate, f) la traiettoria delle masse d'acqua prima del campionamento. 3) Esecuzione di un profilo elettrotomografico marino attraverso tutta la laguna a sud di Venezia, per determinare: g) la distribuzione di resistività apparente (salinità nell'acqua interstiziale) negli strati di sedimento prossimi alla superficie del fondo lagunare, h) la distribuzione verticale di salinità e densità nell'acqua su un transetto lagunare.
Argomento 2: Indagini al margine e nel retroterra lagunare sud 4) Definizione delle caratteristiche geochimiche ed isotopiche delle acque sotterranee e superficiali continentali al fine di: i) caratterizzare con metodi isotopici i processi di mescolamento sotterranei tra acque marine, lagunari e continentali, la distribuzione areale e le variazioni stagionali di questi ultimi, j) determinare le caratteristiche geochimico - isotopiche dell'acqua sotterranea continenentale, presumibilmente in entrata attraverso il fondo lagunare, k) valutare utilizzando traccianti radioattivi naturali a breve semi-vita i tempi di residenza delle acque sotterranee esaminate. 5) Realizzazione di uno stendimento elettrotomografico terrestre permanente, in una zona test posta il più vicino possibile al margine lagunare e ai fiumi principali, con il quale sia possibile determinare ad intervalli di tempo prestabiliti: l) la posizione del cuneo salino sotterraneo a partire dalla distribuzione di resistività apparente (salinità nell'acqua interstiziale) nelle falde possibilmente in contatto con la laguna di Venezia ed il fondo dei fiumi Brenta e Bacchiglione, m) le variazioni della posizione del cuneo salino in diverse scale temporali, per evidenziare le forzanti naturali esercitate dalle maree e dai cicli stagionali, n) l'effetto del drenaggio esercitato dalle idrovore del CAB sulla posizione del cuneo salino attraverso degli esperimenti di pompaggio ed inondazione dedicati, concertati e realizzati con il Consorzio Adige Bacchiglione (CAB) (si veda anche punto 8). 6) Realizzazione di un profilo tomografico marino (MORGAN RILIEVI) lungo il fiume Bacchiglione e prossimo alla zona test di cui al punto 5, al fine di: o) determinare la distribuzione verticale di resistività (salinità nell'acqua interstiziale) dei sedimenti nel letto del fiume, p) mettere in evidenza l'eventuale esistenza di acqua salata più profonda in comunicazione con la Laguna di Venezia, q) verificare l'esistenza di strati impermeabili al di sotto del fondo del fiume Bacchiglione. 7) Definizione delle caratteristiche geologiche, idrologiche e geomorfologiche della zona test, attraverso i) indagini geologiche, geomorfologiche e idrologiche (prove di pompaggio) sul terreno, ii) messa in opera di nuovi carotaggi e piezometri con Rapporto Finale Linea 3.10
acquisizioni anche automatiche di dati salinità, temperatura e livello, e iii) ulteriori indagini geofisiche per valutare le eterogeneità orizzontali e verticali della falda semiconfinata, allo scopo di: r) identificare, percorsi e profondità dei flussi d'acqua sotterranei più superficiali (falde freatiche e falde semi confinate), s) determinare la rappresentatitività della zona test rispetto i limiti lagunari sud.
Una volta ottenute queste informazioni, l'ultima azione prevista è stata: 8) Effettuare nella zona test in concertazione con il CAB un esperimento di pompaggio accentuato, seguito da una periodo di inondazione controllata, e comprendente i) monitoraggio tomografico geoelettrico in continuo della posizione del cuneo salino, ii) analisi isotopiche in continuo (radon) della stessa falda visualizzata con le tomografie geoelettriche, iii) monitoraggio in continuo dei livelli piezometrici e salinità nel campo sperimentale, per poter mettere in rilievo: t) la forzante antropica sulla progressione naturale del cuneo salino.
Nota 1: Il lavoro svolto dal WP1-geochimica isotopica è strettamente interconnesso e trasversale tra i due argomenti principali, in quanto abbisogna di dati ottenuti sia nella Laguna di Venezia che nel retroterra. Per semplificare la struttura della presente relazione, e soprattutto per evitare continui rimandi tra l'argomento uno e due nell'interpretazione dei grafici, la descrizione del lavoro svolto dal wp1 e delle conclusioni da esso raggiunte sono inserite nella sola descrizione dell'argomento 1. Nota 2: Benchè dalla presente stesura appaia una suddivisione del lavoro in sequenze di blocchi di macroazioni separate, ciascuna con precise finalità, nella realtà le attività di ricerca svolta dai vari gruppi è stata strettamente interconnessa, sia dal punto di vista logistico che funzionale. Un continuo confronto tra dati e conclusioni ottenute dai vari gruppi ha seguito di pari passo l'evolversi della presente ricerca.
Rapporto Finale Linea 3.10
3.2
Argomento 1: Indagini nella Laguna di Venezia
3.2.1
Composizione unità operativa WP1, WP3 e WP6 - MORGAN RILIEVI
3.2.2
Obiettivi Si veda sezione 3.1
3.2.3 Attività preliminari messa a punto di protocolli d'analisi geochimica isotopica. calibrazione spettrometri di massa, a termoionizzazione e ad energia. studio dettagliato del fondale della Laguna di Venezia da cartografia esistente. 3.2.4
Attività in campo ed in laboratorio
Campionamenti geochimici ed isotopici delle acque e dei sedimenti Le acque superficiali (canali, fiumi, Laguna di Venezia e Mare Adriatico) e sotterranee (falda superficiale freatica dai piezometri CA, falda semi-confinata "0" dai piezometri ISES e falda più profonda dell'acquifero I dai piezometri ISES A, B e C) sono state campionate dal WP1 in sette diverse occasioni, secondo la tabella 2. I periodi di campionamento sono stati scelti in modo da evidenziare le variazioni stagionali, sia di composizione isotopica e geochimica, sia delle relazioni tra flussi. La tabella 3 riassume le condizioni stagionali corrispondenti ai sette periodi di campionamento. Ai campionamenti effettuati durante questi periodi, si aggiungono i campionamenti delle precipitazioni meteoriche, effettuati a cadenza mensile presso l'idrovora di Ca Bianca. Il sistema di raccolta dei campioni delle piogge rispecchia le specifiche internazionali dello IAEA per minimizzare i frazionamenti isotopici. I campioni di acque sono stati analizzati per determinare la composizione chimica (cationi, anioni e tracce), i rapporti isotopici 18O, D, 87Sr/86Sr nonché l'attività di 226Ra, 222Rn e trizio. Le tabelle 4, 5, 7, 9 e10 riportano i risultati delle analisi delle acque campionate. La Fig. 2 mostra l’ubicazione dei piezometri del progetto ISES campionati per questo lavoro. Undici piezometri finestrati tra 0 e 20m (serie ISES) e uno finestrato tra 32 e 53m (ISES 13) sono stati usati per campionare l’acqua sotterranea del acquifero semi-confinato "0". Alcuni campioni di acque sotterranee del primo acquifero confinato (acquifero I) sono state campionate da due piezometri artesiani finestrati tra 76-94 m (ISES A) e tra 61-85 m (ISES B). I campionamenti delle acque da piezometri ISES sono stati portati a termine utilizzando pompe ad immersione 12V, calate all'interno dei piezometri (a circa un metro dal fondo). La spinta esercitata dalla pompa mantiene sempre leggermente compressa l'acqua impedendo la degassazione e i cambiamenti di ossido-riduzione. I campioni sono stati analizzati quasi immediatamente per quanto riguarda l'attività di radon, mentre per le altre analisi isotopiche (tranne quelle dell'ossigeno e idrogeno) sono stati conservati in flaconi acidificati e in seguito analizzati al CEREGE. La conducibilità elettrica e la temperatura sono state misurate sul terreno. Prima di attivare la pompa ad immersione, sono stati misurati i livelli piezometrici e ottenuti dei profili verticali della conducibilità elettrica per verificare la presenza di stratificazioni tra masse d'acqua a diversa salinità Una volta attivata la pompa ad immersione, l'acqua all'interno del piezometro è stata rinnovata almeno due volte prima di effettuare il campionamento ed in ogni caso non prima di aver osservato a flusso costante dei valori stabili di conducibilità elettrica e temperatura. Rapporto Finale Linea 3.10
Fig. 2 - Posizione dei piezometri ISES e dei punti di campionamento nella laguna e nel mare Adriatico.
11a
11b
14
13 9
10
12
2 1 3 5 15
8 7 4
6
16 Fig. 3 - Posizione dei punti di misura di radon nelle acque del bacino di Chioggia, immissari e Mare Adriatico: 1, Petta di Bo; 2, Millecampi; 3, La Grisa; 4, Chioggia Fossa Perognola; 5, Chioggia Circolo Velico; 6, Chioggia Stazione Idrobiologica; 7,.Chioggia Diga nord; 8, Caroman; 9, San Pietro; 10, Figheri; 11a e 11b, Traverse Marghera Malamocco e Malamocco - Chioggia; 12, Pellestrina; 13, Piattaforma CNR; 14, Fiume Lova; 15, Taglio Nuovissimo; 16, Canali Morto e Barche; Curva Bianca, traversa Lido - Malamocco - Chioggia - Tenue. Rapporto Finale Linea 3.10
Per i campionamenti di acque di falda chiaramente freatica (piezometri CA), a causa dei diametri ridotti dei piezometri, sono state impiegate delle pompe peristaltiche da terreno. L'acqua è stata aspirata attraverso tubi flessibili in nalgene e trasferita nei flaconi d'analisi rinnovando più volte i volumi d'acqua, in modo da evitare la degassazione. Per quanto riguarda le analisi di radon delle acque lagunari, costiere e di fiume (Fig. 3), a causa delle ridotte attività di radon generalmente riscontrate, le misure sono state eseguite direttamente "in situ". Una pompa ad immersione calata nel punto d'analisi ha fornito un flusso costante d'acqua di 2.5 litri al minuto. L'acqua è passata in seguito attraverso un filtro di 80 micron ed entra in seguito in uno scambiatore aria - acqua. L'aria presente nello scambiatore si è equilibrata con la concentrazione di radon fino al raggiungimento di un equilibrio con l'acqua in flusso continuo. L'aria viene in seguito convogliata verso due spettrometri alfa che analizzano in continuo l'attività di radon fornendo un valore ogni 30 minuti. Il funzionamento dei spettrometri è basato sul principio che il 218Po che si forma per decadimento radioattivo del radon viene immediatamente attirato con un campo elettrostatico positivo verso un cellula di silicio. La cellula misura in continuazione l'attività del 218Po e dei suoi discendenti radioattivi. La concentrazione di radon viene dunque determinata attraverso quella del polonio e varie calibrazioni. Per eliminare l'umidità presente nell'aria, la stessa passa attraverso una membrana di naflon, una colonna di dessiccante (solfato di calcio) e due filtri a 0.40 micron prima di entrare nei due spettrometri. In uscita dai due spettrometri, l'aria viene ri-inviata allo scambiatore aria-acqua in modo da formare un circuito chiuso, in cui la concentrazione di radon è controllata unicamente dallo temperatura di scambio con l'acqua ed il coefficiente di Ostwald. L'acqua in uscita dallo scambiatore viene rigettata in mare o laguna. Contemporaneamente alle misure di radon, vengono effettuate a cadenza di dieci minuti delle misure di conducibilità elettrica e temperatura dell'acqua, temperatura nello scambiatore e nei due spettrometri alfa. Le analisi isotopiche di stronzio e radio sono state eseguite al CEREGE per spettrometria di massa a termo-ionizzazione solida e diluizione isotopica. Le analisi isotopiche dell'ossigeno e dell'idrogeno sono state eseguite mediante spettrometro di massa per gas ed equilibrio con anidride carbonica. Infine le analisi dell'attività di radio nei sedimenti sono state portate a termine mediante spettrometria gamma, sempre al CEREGE.
Metodi numerici e modellizzazione idrodinamica lagunare I processi idrodinamici e morfo-dinamici che interessano l’area lagunare sono stati ampiamente affrontati, mediante l’utilizzo di modelli numerici, anche in diverse linee di ricerca del precedente triennio Co.Ri.La. (Linee 3.2 e 3.5). L’attività svolta ha previsto l’utilizzo e lo sviluppo del modello idrodinamico agli elementi finiti della Laguna di Venezia (SHYFEM) (Umgiesser and Bergamasco, 1993, 1995; Umgiesser et al., 2004; Cucco and Umgiesser, 2004). In particolare, in relazione a questa linea di ricerca, tale strumento è stato utilizzato e implementato al fine di determinare le scale temporali dei processi di trasporto delle acque nell'ambiente lagunare e di simulare il processo di dispersione di materiali radioattivi in laguna. I risultati ottenuti dalle indagini modellistiche sono stati utilizzati per la stima di parametri fondamentali (quali i tempi di residenza) necessari per il calcolo dei bilanci di massa delle diverse tipologie di acque all'interno della gronda lagunare. Inoltre, è stato posiibile simulare la dispersione di un tracciante radioattivo in corrispondenza di un’area ben precisa della Laguna di cui si ipotizza la presenza di una fonte puntuale di Radon. Dai risultati ottenuti è stato possibile sia caratterizzare l’idrodinamica dell’area di interesse sia confermare, in modo parziale l’ipotesi effettuata. Inoltre, mediante le suddette tecniche di indagine è stato possibile stimare a posteriori la provenienza delle acque campionate durante un ciclo di marea. Questi risultati hanno permesso di associare le acque campionate e quindi il loro carico di radionuclidi a precise aree all'interno della Laguna di Venezia.
Rapporto Finale Linea 3.10
Lo studio effettuato, può essere suddiviso in 3 differenti parti: una prima in cui il modello è stato utilizzato al fine di stimare le scale temporali del trasporto delle masse d'acqua per le aree di campionamento, una seconda in cui è stato implementato un modulo numerico necessario alla simulazione dei processi di trasporto e diffusione dei traccianti radioattivi nella fattispecie il Radon nelle acque lagunari, una terza fase in cui mediante l’applicazione di una meotodologia lagrangiana è stato possibile individuare le aree di origine delle masse d’acqua campionate. Modulo idrodinamico. A tale scopo è stato utilizzato il modello numerico SHYFEM (www.ve.ismar.cnr.it/shyfem). Tale strumento è un modello idrodinamico 3D basato sul metodo degli elementi finiti. Risolve il sistema di equazioni Shallow Water con approssimazione di Boussinesq in orizzontale e approssimazione idrostatica in verticale nella loro formulazione con i livelli d’acqua e i trasporti. Di seguito viene riportata e descritta la formulazione del modello nelle 2 dimensioni:
Viene utilizzato il metodo degli elementi finiti per l’integrazione spaziale delle variabili indipendenti e un algoritmo semi implicito per l’integrazione nel tempo. I termini trattati implicitamente sono il gradiente di livello e il termine di Coriolis nelle equazioni dei momenti e il termine di divergenza nell’equazione di continuità. Il termine di frizione viene trattato come implicito, mentre tutti i rimanenti termini, come i termini baroclini, sono trattati in modo esplicito. Nel sistema di equazioni, U e V sono le velocità nelle direzioni x e y integrate verticalmente comunemente detti trasposti barotropici,
t il tempo, f il parametro di Coriolis, g l’accelerazione di gravità, e H lo spessore totale della colonna d’acqua, risultato dalla somma di h, inteso come profondità indisturbata o livello medio mare, e il livello dell’acqua. Il termine di frizione R è espresso secondo la usuale formula quadratica:
dove Cb rappresenta il valore di frizione al fondo calcolato secondo la formulazione di Cheazy:
dove C è il coefficiente di Cheazy che varia con il livello dell’acqua come dove K s è il coefficiente di Strikler.
Rapporto Finale Linea 3.10
Gli ultimi due termini delle equazioni dei momenti, rispettivamente X e Y, includono tutti i termini che non necessitano di essere trattati implicitamente come lo stress del vento, i termini non lineari e i gradienti baroclini.
Modulo di trasporto e diffusione Il modello idrodinamico agli elementi finiti è accoppiato con un modulo numerico 3D per la simulazione dei processi e di trasporto e diffusione di sostanze disciolte in acqua con comportamento neutro o attivo quali gli atomi di Radon. Il modulo di avvezione e diffusione permette di simulare la variazione della concentrazione di una sostanza disciolta nell’acqua quando soggetta al trasporto ad opera delle correnti indotte dalle forzanti meteo-marine e ai processi di tipo turbolento. Si consideri la concentrazione S di una sostanza con comportamento attivo in un punto della griglia di calcolo nel tempo t. L’evoluzione di tale concentrazione nel tempo e nello spazio è calcolabile mediante la risoluzione della seguente equazione differenziale espressa in forma bidimensionale come:
dove , è la concentrazione della sostanza nella colonna d’acqua, KH è il coefficiente di diffusione turbolenta e in ne e I sono le sorgenti e i decadimenti della sostanza stessa. Nel caso specifico, il modello considera sia i termini diffusivi e di trasporto per cui, la sostanza S è soggetta sia alla diffusione verso aree a concentrazione inferiore che al trasporto dovuto allo spostamento della massa d’acqua in cui si trova. Sotto l’aspetto numerico, tale equazione ` risolta mediante uno schema di tipo TVD esplicito sia nel tempo che nello spazio.
Discretizzazione nel tempo. il metodo semi-implicito. Per ottenere una efficiente discretizzazione nel tempo delle incognite, è stato utilizzato uno schema di integrazione di tipo semi-implicito. La caratteristica fondamentale di questo metodo è quella di combinare i vantaggi degli schemi di tipo implicito (incondizionata stabilità per qualsiasi passo temporale scelto), con quelli di tipo esplicito (riduzione delle dimensioni delle matrici di soluzione). Questo svincolamento dai criteri di stabilità permette il suo utilizzo su domini spaziali suddivisi in un elevato numero di elementi e caratterizzati da elevati gradienti di profondità. Se il metodo utilizzato fosse condizionatamente stabile, tipica peculiarità degli schemi espliciti, la limitazione maggiore riguarderebbe il passo temporale utilizzabile, questo, nel caso della simulazione di onde di gravità sarebbe così limitato:
dove Dx è la estensione spaziale dell’elemento, H è la sua profondità, t il passo temporale massimo, determinato su tutti gli elementi costituenti il dominio spaziale. Questa condizione, se fosse applicata ad un dominio spaziale in cui il passo di griglia minimo è Dx = 10 metri con una profondità pari a e H =1 metri, comporterebbe un passo temporale massimo pari a 3 secondi, un valore proibitivo per simulare periodi di tempo superiori al mese.
Discretizzazione nello spazio. Il metodo degli elementi finiti. I modelli numerici agli elementi finiti, per implementare l’andamento delle variabili del sistema nello spazio, necessitano di una discretizzazione del dominio spaziale indagato. La struttura comunemente utilizzata suddivide il dominio spaziale in elementi Rapporto Finale Linea 3.10
triangolari di forma e dimensioni differenti in base alla necessità di aumentare o diminuire la risoluzione del calcolo in determinate aree. La discretizzazione nello spazio delle variabili è stata attuata con il metodo degli elementi finiti parzialmente modificato rispetto alla sua formulazione classica. Questo nuovo approccio si è rivelato necessario per evitare i fenomeni di numerical damping e la non conservazione della massa dovuti alla combinazione di uno schema di tipo semi-implicito per la discretizzazione nel tempo con il metodo standard degli elementi finiti, comunemente conosciuto come Galerkin method La differenza fondamentale rispetto la formulazione originale consiste nel suddividere il dominio spaziale in triangoli (elementi) e nel descrivere i livelli d’acqua z e i trasporti U, V, utilizzando funzioni di forma di diverso ordine: lineari nel caso dei livelli, mentre, per i trasporti, costanti ad ogni passo spaziale. Questa combinazione di tecniche ha come risultato quello di ottenere una griglia di discretizzazione detta staggered grid Dal punto di vista numerico ad ogni elemento sono associate due differenti tipologie di informazioni: ai vertici di questo (detti nodi) sono definiti i valori dei livelli d’acqua, mentre al baricentro è associata l’entità del trasporto nelle due direzioni ortogonali orizzontali e quindi la velocità dell’acqua.
Stima dei tempi di residenza. In letteratura, il tempo di residenza non è definito in modo univoco, tale parametro è spesso associato a diversi significati e concetti. In questo lavoro, il tempo di residenza è stato calcolato mediante un approccio di tipo euleriano ed è stato definito come il tempo necessario affinché, per ogni elemento del dominio spaziale di indagine, la concentrazione di un tracciante inizialmente rilasciato in soluzione nella massa d’acqua venga ridotta di un fattore pari a 1/e. La procedura seguita si avvale dell’espressione matematica dedotta da Takeoka (1984 a,b) nota come remnant function. In particolare, un tracciante passivo, ovvero non soggetto a processi di decadimento o aumento intrinseci della sua concentrazione, è stato rilasciato all’interno della Laguna di Venezia in concentrazione unitaria e omogenea su tutto il bacino. Il tracciante è soggetto ai processi di trasporto e diffusione indotti dalla circolazione delle acque forzata dai venti all’interno del dominio. Il trasporto e la diffusione del tracciante in soluzione viene calcolata mediante il modello idrodinamico e il modello di trasporto e diffusione per ogni elemento della griglia di calcolo. Il tracciante inizialmente rilasciato nella laguna viene quindi risciacquato dalle masse d’acqua esterne che entrando nel bacino ne riducono la concentrazione iniziale. Questo porta ad un decadimento della concentrazione del tracciante nel tempo, che può essere calcolato, per ogni elemento e per ogni intervallo di tempo come rapporto tra la concentrazione iniziale C0 e la concentrazione al tempo t Ct. Per ogni elemento, integrando nel tempo questo rapporto noto appunto come remnant function si ottiene il valore del tempo di residenza ( x, y) del tracciante. t
( x, y ) = r ( x, y, t )dt t0
dove r ( x, y, t ) = C ( x, y, t )/ C0 ( x, y) .
Stima traiettorie Mediante un approccio lagrangiano è stato possibile calcolare le traiettorie seguite dalle particelle all’interno del campo di moto. In particolare è stato implementato un modulo numerico per la simulazione dei processi di avvezione e diffusione per un sistema di riferimento lagrangiano. Tale modulo è stato testato mediante confronto con i risultati analitici ottenuti per diversi test standard. Il modello permette di seguire la traiettoria di una particella dispersa in un campo di moto e soggetta ai processi di diffusione. Mediante tale modello è stato possibile stimare, per ogni metro quadro di area lagunare, il tempo di tranSito delle acque contenute in esso, quando soggette ai Rapporto Finale Linea 3.10
fenomeni di trasporto e diffusione dovuti alle forzanti mareali e meteorologiche. Inoltre, mediante tale metodo è stato possibile stimare, per ogni area di campionamento, le zone di provenienza delle masse d’acqua campionate. Set-up delle simulazioni Il modello è stato applicato su diverse griglie numeriche in funzione della tipologia di applicazione effettuata. In particolare, un dominio spaziale che rappresenta la Laguna di Venezia e il Mare Adriatico mediante una griglia agli elementi finiti di 11000 nodi e 20000 elementi circa (figura 4) è stata utilizzata al fine di stimare il tempo di residenza nelle stazioni di campionamento.
Fig. 4: Batimetria e griglia agli elementi finiti della Laguna di Venezia e dell'Alto Adriatico utilizzata per la stima dei tempi di residenza.
E' stata effettuata una calibrazione mediante confronto con diversi set di dati sperimentali al fine di validare i risultati relativi alla propagazione della marea all'interno della gronda lagunare. Per la stima delle scale temporali dei processi di trasporto delle masse d'acqua sono state utilizzate 2 diverse metodologie: sia un approccio euleriano sia un approccio lagrangiano. Mediante tali approcci, è stato possibile stimare per ogni punto della griglia, l'evoluzione temporale di un tracciante passivo inizialmente rilasciato in concentrazione unitaria, da cui sono stati stimati i tempi di decadimento della concentrazione per ogni punto della griglia. Questi valori rappresentano una scala temporale dei processi di trasporto delle acque ad opera della marea e dei venti. In particolare, i tempi di residenza e i diversi parametri idrologici sono stati calcolati mediante una simulazione in cui il modello è stato forzato con la sola marea astronomica, al fine di valutare la capacità media di rinnovo delle acque lagunari. L’altra tipologia di analisi effettuate consiste in simulazioni numeriche della dispersione di un tracciante radioattivo in Laguna ed in particolare la dispersione di radon nelle acque lagunari dovuta al fiume Lova. Questo fiume, posto lungo il confine di gronda occidentale, immette nella laguna di Venezia delle acque dolci con concentrazioni di attività pari a circa 4500 Bq/m3, che possono dunque considerate come una sorgente puntiforme di attività di radon. Una serie di simulazioni numeriche sono state dunque finalizzate a riprodurre la dispersione di radon fuoriuscito dal Lova nelle acque lagunari. Tali simulazioni hanno permesso di stimare la concentrazione del materiale Rapporto Finale Linea 3.10
radioattivo in altre stazioni di riferimento quali la stazione Figheri e quindi di paragonare i risultati numerici con i dati sperimentali. Al fine di riprodurre al meglio la dispersione del materiale radioattivo nelle acque lagunari, è stata aumentata la risoluzione della griglia di calcolo in corrispondenza dell’area di indagine (figura 5). In tal modo, è stato possibile riprodurre con adeguata accuratezza la complicata batimetria delle aree Occidentali della Laguna Sud, caratterizzate da complesse strutture a barene e canali meandriformi.
Fig. 5: Batimetria e griglia agli elementi finiti della Laguna di Venezia (area Sud-Occidentale) utilizzata per la simulazione della dispersione dei traccianti radioattivi.
Al fine di simulare in modo realistico la avvezione e la diffusione del Radon in Laguna, è stato utilizzato il modello di dispersione euleriano in cui è stata considerata anche la funzione di decadimento del materiale radioattivo, caratterizzato da un tempo di dimezzamento pari a 3.8 giorni. In particolare, è stata effettuata una simulazione di un intero anno, in cui è sono state considerate sia la marea che i venti come forzanti. Il coefficiente di diffusione necessario a simulare il processo di dispersione del materiale radioattivo è stato calcolato mediante la formulazione di Smagorinskj come variabile dipendente della velocità e della grandezza dell’elemento di calcolo.
Rapporto Finale Linea 3.10
3.2.5
Elaborazione e Risultati ottenuti
Conducibilità elettrica nella falda semiconfinata circumlagunare. Le conducibilità elettriche (CE) misurate nella falda "0" sono molto variabili (da 0.7 a 40 mS/cm). Le acque sotterranee più dolci (da 0.7 a 1.3 mS/cm) si riscontrano lontano dalla costa, nella zona nord-occidentale topograficamente più rilevata (livello prossimo o superiore a quello marino) e più a monte rispetto gli altri piezometri (ISES 1, 2, 22). Profili verticali di CE non mostrano particolari stratificazioni in questi piezometri. Acque di falda salmastre o salate si rinvengono quasi in tutti gli altri piezometri della rete ISES (4, 5, 7, 11, 13, 15 20, 21), con valori di CE tra i 3.5 e i 40 mS/cm. In questi piezometri, i profili verticali di CE mostrano una marcata stratificazione verticale, con un discontinuità posta generalmente tra i 5 e i 13 m di profondità (figura 6). Le acque di falda più salate si ritrovano nei piezometri a meno di 2 km dalla laguna e/o dalla costa (ISES5, 6, 13 e 15). Nel piezometro ISES 16, posto nella paleoduna di Chioggia, l'acqua di falda presenta invece una CE molto bassa, tipica delle lenti freatiche insulari. Più all'interno, né il valore particolare di CE, né la profondità della transizione acqua salmastra - acqua salata mostrano alcuna distribuzione spaziale, probabilmente a causa dell'eterogeneità dello strato idraulicamente conduttivo nell'acquifero. Nel acquifero I, campionato in ISES A, B e C, la CE risulta costante, intorno al valore di 3.5 mS/cm
.
.
Figura 6 Profili verticali di CE in piezometri ISES. Cerchi neri, grigi e bianchi rappresentano rispettivamente acque di falda salate, salmastre e dolci.
Rapporto Finale Linea 3.10
Elementi maggiori e minori (oligoelementi) nelle acque di falda semi confinata I risultati di tutte le analisi geochimiche sono riportati nella tabella 4. La composizione cationica consente una classificazione delle acque in cinque gruppi basata sulla predominanza die cationi maggiori Ca, Mg, Na, K. Una influenza tipicamente marina, che la caratteristica serie Na>Mg>Ca>K, si riscontra in ISES 4, 5, 6, 11, 13 e 20. L'acqua freatica campionata dall'ISES 15 apparterrebbe anche a questo gruppo, ma presenta una concentrazione di K superiore a quella del calcio, forse dovuta a liscivazione di silicati presenti nel sedimento. All'influenza marina, si aggiunge una componente carbonatica nel gruppo contraddistinto da Na>Ca>Mg>K, alla quale appartengono ISES 7 e 9 (nella stessa zona), ed i piezometri dell'acquifero confinato I (ISES A e B). L'influenza marina diventa inferiore a quella carbonatica nel gruppo caratterizzato da Ca>Mg>Na>K, al quale appartengono ISES 1, 2, 16, 22. Infine, acque di falda senza apporti marini danno luogo alla sequenza Ca>Mg>K>Na, osservata solamente in ISES 22, posto lontano dalla costa.
Isotopi dell'ossigeno e dell'idrogeno nelle acque di superficie La composizione isotopica media ponderata annuale die campioni di pioggia prelevati a Ca Bianca (un campione ogni mese) è pari a 18O = -6.1‰ e D = -39.1 ‰ (SMOW) (figura 7). Questo valore ricade sulla retta delle precipitazioni meteoriche del nord Italia (NIMWL) definita da Longinelli e Selmo (2003). La composizione isotopica dell'acqua marina costiera prelevata alla piattaforma oceanografica CNR è di 18O = +1.29‰ e D = -8.4 ‰, in buon accordo con i dati ottenuti da Stenni et alii (1995). Le acque lagunari presentano una vasta gamma di composizioni isotopiche con 18O compreso da 0.47 a -4.76‰ e D compreso da 4.0 a -33.3 ‰. Le composizioni isotopiche difiniscono una retta nel diagramma D verso 18O che riflette un semplice mescolamento tra acqua di mare ed acque dolci di origine continentale ed isotopicamente impoverite. Le composizioni isotopiche die fiumi Adige (Gorzone) e Brenta sono rispettivamente 18O -11.36 e -9.53‰ D -81.2 e -63.3 ‰, in buon accordo con i dati dell'ossigeno ottenuti da Bortolami et al.(1973). La significativa differenza di composizione tra questi due fiumi risulta dalla loro diversa quota di ricarica.
Rapporto Finale Linea 3.10
30
10
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
D
-10
Cav.
-30
Nuo.
Tre. Lov. Cab.
Bac. Nuo.
Cab.
Cav.
-50
Ber. Cav.
Ber.
Brenta -70
Ca'Bianca
Gor.
Adige -90
180
Figura 7 - Diagramma 18O verso D per i campioni di acque marine (rombi) lagunari (triangoli), fluviali (quadrati bianchi), di canali (quadrati grigi) e media ponderata delle precipitazioni locali (stella).
Isotopi dell'ossigeno e dell'idrogeno nelle acque di falda Le acque dell'aquifero I hanno una composizione isotopica intermedia tra quelle delle acque alpine e pedemontane riportate in Bortolami et al.(1973). Le acque della falda zero presentano una grande variabilità (figura 8). Le acque dolci ricadono vicino alla NIMWL, con valori di 18O e D intermedi tra quelli dell'acquifero I e le precipitazioni locali. In particolare l'ISES 16 ha una composizione isotopica molto simile a qualla delle piogge locali. Le acque di falda zero chiaramente salate (ISES 5, 6, 13 e 15) sono isotopicamente più pesanti, e deviano dalla retta NIMWL definendo una retta praticamente coincidente a quella definita dalle acque lagunari. A differenza degli altri gruppi di acque, la composizione isotopica delle acque salate mostra delle importanti variazioni isotopiche stagionali. Le acque di falda salmatre hanno composizioni isotopiche variabili, che ricadono in una posizione intermedia tra la NIMWL e la retta di mescolamento definita delle acque chiaramente salate.
Rapporto Finale Linea 3.10
30 25 20 15 10 5 -12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2 15 5
5 5 ² 13 11 22 2 1
Brenta
20 7C B
9
1
2
3
-15 -20 -25 -30 -35
66
16
0 -5 0 -10
15
15
-1
D
-13
-40 -45
6
-50
13
-55
13
-60
4
2221
-65
7
-70
20
7 A
-75 -80
Adige
-85 -90 18O
Figura 8 - Diagramma 18O verso D per campioni d'acqua di falda e di fiume. Cerchi neri, acque salate; cerchi grigi, acque salmastre; cerchi bianchi, acque dolci; quadrati, fiumi Brenta e Adige; triangolo, media ponderata delle precipitazioni locali.
Relazioni tra clorinità e isotopi dell'ossigeno Il diagramma clorinità verso 18O (figura 9b) mostra che i campioni di acque di falda si allineano abbastanza bene su una retta di mescolamento tra il polo dell'acqua marina attuale ed un polo acqua dolce continentale. Quest'ultimo risulta avere una composizione isotopica dell'ossigeno con 18O -10 ‰ simile a quella del Fiume Brenta. Lo stesso diagramma per le acque di superfice (figura 9a) mostra che le acque della laguna di Venezia danno luogo alla stessa retta di mescolamento. I fiumi Taglio Novissimo, Lova ed i canali del CAB non appartengono tuttavia a questo allineamento in quanto presentano composizioni isotopiche meno negative, probabilmente dovute all'influenza delle piogge locali e del drenaggio die terreni. Le composizioni isotopiche delle acque di falde salmastre (clorinità inferiore a 100 meq/litro) non sono correlate alla salinità e sono molto eterogenee isotopicamente. L'origine del sale in queste falde non può dunque essere messo in relazione ad un semplice processo di intrusione d'acqua marina attuale. Inoltre, i dati isotopici ottenuti non permettono di confermare ne la controbattere l'ipotesi di contaminazione da acque salate fossili;
Rapporto Finale Linea 3.10
700
600
Cl (meq/l)
500
400
300
200
Nuo. 100
Adige
Cav. Ber.
Ber. Lov. Brenta Nuo. Gor. Cab. Bac.
-12
-10
Tre.
Cav. Cab.
-8
0 -6
-4
-2
0
2
O 18
Figura 9a: Relazioni tra Cl e 0 per le acque di superficie: triangoli grigi, acque lagunari; rombi grigi e neri, acque del Mare Adriatico lontane dalla costa e vicine alla costa, rispettivamente. Quadrati grigi e bianchi, acque di fiumi e canali rispettivamente. -
18
700
600
500
5
Cl (meq/l)
15
5 5
400 15 15 300
13
6 6
200
6 100
11
Adige -12
B
7 C A
21 20 7Brenta
-10
13
4 9
16
0 -8
-6
-4
-2
0
2
O 18
Fig. 9b : Diagramma Cl- verso 180 per le acque di falda. Cerchi neri, grigi e bianchi, acque salate, salmastre e dolci rispettivamente.
Rapporto Finale Linea 3.10
Attività di 226Ra nelle acque Il radio (226Ra) viene prodotto nei sedimenti per disintegrazione radioattiva del torio, un elemento in traccia relativamente comune nei sedimenti marini. Il radio ha la particolarità di essere strettamente legato (adsorbito) a particelle solide nelle acque dolci, ma quando la salinità aumenta oltre un certo limite (circa il 6-12 g/l) il radio passa in soluzione, a causa della competizione di altri cationi con più elevata densità di carica. Questa è la tipica situazione di un acquifero costiero, in cui elevate concentrazioni di radio sono normalmente osservate. Nell'acqua marina il radio è invece prodotto principalmente dal decadimento del torio nei sedimenti, e la concentrazione di attività è generalmente molto bassa a causa della diluizione con acque non i contatto con i sedimenti e del decadimento radioattivo (1600 anni). Le acque marine costiere possono avere concentrazioni di attività di radio più elevate a causa die processi di scambio con i sedimenti marini e con le acque di falda sottomarine. Nella bacino sud della Laguna di Venezia e nel suo retrtoerra, il radio è stato analizzato nelle acque lagunari, di falda e di fiume per tentare di identificare delle entrate di acqua di falda nella laguna. Le concentrazioni di radio sono riporate nella tabella 4, nella figura 10a in funzione della CE e nella figura 10b in funzione della distanza dal margine lagunare interno. Le acque dell'Adriatico lontane dalla costa (piattaforma CNR) presentano delle basse attività di 226Ra (2 Bq/m3) come in altre parti del Mare Mediterraneo. I fiumi tributari della laguna mostrano anch'esse delle attività di radio basse (Taglio Novissimo, [226Ra]a = 0.89 Bq/m3). Le acque di falda semiconfinata esibiscono invece delle concentrazioni di radio piuttosto variabili e comprese tra 2 e 80 Bq/m3. Le acque della laguna hanno attività medie intorno i 4 Bq/m3 o superiori. La Laguna di Venezia presenta dunque un eccesso di radio rispetto le acque costiere e del mare Adriatico, che non può essere attribuito ad entrate di acque di superficie. Nella figura 10a si vede chiaramente che l'attività di 226Ra cresce con la CE. A questo incremento corrisponde anche la netta variazione dell'attività in funzione della distanza dalla costa (figura 10b), al passaggio dall'acquifero continentale all'acquifero costiero. Le attività più elevate si rinvengono nei piezometri ISES5, 6, 13 e 15 posti vicini al margine lagunare e alla linea di costa. In conclusione si nota che le attività ritrovate negli acquiferi sono molto più elevate di quelle di qualunque acqua di superficie della zona. Un bilancio di massa può esser dunque calcolato per stimare il ruolo potenziale delle entrate di acqua di falda nella laguna. Ulteriori analisi sono attualmente in corso per affinare questo bilancio di massa (si veda in allegato). A questo riguardo, serebbe molto importante poter continuare lo studio geochimico del radio mediante misure in-situ del flusso diffusivo dai sedimenti utilizzando camere bentiche e approfondire la conoscenza del comportamento geochimico del radio negli acquiferi.
Rapporto Finale Linea 3.10
Activité en 226Ra en fonction de la conductivité
90
550
13
500
80
450 70
400 Ra (dpm/100kg)
350 50
300 250
40
5
15
226
226
Ra (Bq/m3)
60
5
15
200
30
150 20
A 10
1 22
0 0
4
7 9
100
6 6
13
20
50 Lagune
5
10
Zone côtière Lagune
Lagune 15
20
25
30
35
40
45
Lagune 50
Zone côtière 0 55
60
Conductivité (mS/cm)
Figura 10a. Attività di radio in funzione della conducibilità elettrica in acque di falda (cerchi rossi), della Laguna di Venezia (cerchi blu) e della zona costiera (cerchi neri). 90
226
Ra Bq/m3
13 80
70
60
50
6
40
5 5 15
15 30
20
7 20 22
-25
-20
9
A
6 6
10
13 Lagune
1 -15
-10
Zone côtière
0
-5
0
5
10
15
Distance de la lagune (km)
Figura 10b Attività di radio in funzione della distanza dal margine lagunare: Acque di falda, cerchi rossi; acque della Laguna di Venezia, cerchi blu; acque del Mare Adriatico, cerchi neri.
Il radon come tracciante delle interazioni tra acque sotterranee e superficiali Il radon (222Rn) è un gas nobile con tempo di dimezzamento pari a 3.82 giorni che viene prodotto dal decadimento del 226Ra (radio), presente naturalmente in tracce nei sedimenti e nell'acqua. E' un tracciante naturale ideale per mettere in evidenza gli scambi tra acque superficiali e sotterranee. Essendo un gas nobile, il radon è chimicamente conservativo, ed essendo radioattivo a breve periodo, le sue concentrazioni possono essere usate per calcolare dei flussi. La concentrazione di radon nelle acque superficiali (fiumi, lagune e mari) è generalmente molto bassa (2 - 40 Bq/m3), Rapporto Finale Linea 3.10
a causa della diffusione verso l'atmosfera, del contenuto di radio molto basso e del rapido decadimento radioattivo. Nelle acque sotterranee, (incluso acquiferi sottomarini) la concentrazione di radon può essere invece relativamente elevata (anche milioni di Bq/m3). Ciò avviene a causa della vicinanza o contatto con i solidi contenenti radio e di perdite atmosferiche nulle. La produzione di radon a partire dalle particelle solide è inoltre notevolmente favorita dalla grande superficie specifica di scambio dei solidi negli acquiferi. La grande differenza di concentrazione di radon tra acque sotterranee e superficiali consente un riconoscimento immediato della presenza o meno di un apporto di acqua di falda in una massa d'acqua superficiale. Conoscendo l'attività di radon in tutte le acque superficiali che entrano ed escono da una determinata massa d'acqua (in questo caso la Laguna di Venezia), è possibile scrivere un equazione di bilancio di massa nel quale l'incognita è il flusso di radon per via sotterranea. Da questo flusso è poi possibile calcolare il flusso d'acqua conoscendo l'attività di radon nell'acqua sotterranea. Il processo opposto, di intrusione di una massa d'acqua superficiale in una falda può anche essere facilmente evidenziato dai dati di radon. L'acqua superficiale infiltrandosi nell'acquifero aumenta la concentrazione di radon a causa del contatto con i sedimenti, fino a raggiungere un certo valore limite, funzione della quantità di radio presente nei sedimenti. La curva di crescita esponenziale della concentrazione di radon col tempo permette la determinazione del tempo di infiltrazione (transito) dell'acqua sotterranea a partire della superficie. A partire dal tempo di infiltrazione, e conoscendo le distanze di infiltrazione, si possono ottenere in seguito la velocità dell'acqua interstiziale. Nell'ambito della ricerca CORILA, la concentrazione di radon è stata determinata in varie acque della Laguna di Venezia, nei relativi immissari e delle acque sotterranee ai limiti lagunari, al fine di delucdiare le relazioni tra esse e i tempi di transito.
Radon nell'acque dalla falda parzialmente confinata (piezometri ISES) Le concentrazioni di radon nelle acque prelevate dai piezometri ISES presentano delle variazioni significative in funzione della distanza dal margine lagunare o dalla costa. In figura 11 si osserva che i valori più bassi in assoluto di radon si registrano in prossimità del bordo lagunare e della costa, mentre quelli più elevati si ritrovano nelle zone più lontane dalla laguna. L'andamento della variazione della concentrazione di radon con la distanza risulta nel complesso abbastanza regolare in scala logaritmica e suggerisce che un fattore o un insieme di fattori in qualche modo legati alla distanza dalla acqua marina o lagunare di superficie, controlla la concentrazione di radon, a prescindere dalle eterogeneità degli acquiferi. L'andamento in esame ricorda per certi versi la curva sopra menzionata di crescita del radon in funzione del tempo (o della distanza se a velocità costante) di una massa d'acqua superficiale che si intrude in un acquifero con una concentrazione di radio nei solidi costante. Questa interpretazione non può tuttavia essere il fattore dominante perché implicherebbe dei tempi di transito delle masse d'acque sotterranee inverosimilmente bassi (una ventina di giorni per tutti gli ISES circum-lagunari) e qunid delle velocità di infiltrazione non realistiche e soprattutto senza dei flussi di ritorno verso la laguna. In effetti, parte della diminuzione di radon nei piezometri peri-lagunari è dovuta alla diluizione (per mescolamento diffusivo) con l'acqua superficiale lagunare o marina che al momento di inizio infiltrazione contiene basse concentrazioni di radon. Perciò i tempi di transito dell'intrusione d'acqua sotterranea dedotti con la curva di crescita del radon sono necessariamente sovrastimati. Si può perciò identificare una "falda costiera", larga circa 2 km in cui le acque marine o lagunari e continentali si mescolano e in cui le variazioni di radon sono dovute a tre fattori: in primo luogo, la perdita di radio dalla superficie die sedimenti, dovuta alla massiccia presenza di acqua salata particolarmente vicino alla laguna e alla costa; in secondo luogo, la diluizione diffusiva dell'acqua sotterranea continentale (ricca in radon) con acqua marina sotterranea recente (povera in radon); in terzo luogo, il tempo di transito dell'acqua lagunare o marina sotterranea a partire dall'momento in cui inizia l'infiltrazione. Rapporto Finale Linea 3.10
100000
Attività di radon Bq/m3 22
9
20
10000
7
21
1 4
11
2 6 16 15 1000
5 5
15
Piezometri ISES
13 100
febbraio 2005 aprile - maggio 2005 ottobre - novembre 2005 MODELLO 10
1 -13000
-12000
-11000
-10000
-9000
-8000
-7000
-6000
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
distanza dal limite lagunare o costiero
Figura 11 Attività di radon nella falda freatica semiconfinata in funzione della distanza dal margine lagunare o dalla costa. Le distanze sono misurate in linea retta e hanno valore indicativo. I valori delle attività sono riportati su scala logaritmica per mostrare meglio le variazioni vicino alla laguna o costa. I numeri indicano i piezometri ISES campionati. Le ascisse sono riportate in senso inverso per ricordare che la distribuzione delle distanze è prevalentement est-ovest. La curva MODELLO mostra l'aumento delle concentrazioni di radon per il caso in cui l'attività di radon all'equilibrio secolare sia di 10 kBq/m3.
I livelli piezometrici della falda rispetto il piano campagna, l'altitudine della zona e la distanza dai canali del CAB non mostrano alcuna correlazione con le concentrazioni di radon. Questo fatto suggerisce che le acque della falda in esame sono geochimicamnete poco o per niente influenzate dall'infiltrazioni delle piogge locali. Se le precipitazioni meteoriche locali fossero infatti una componente significativa delle acque nella falda, si sarebbe dovuta osservare una relazioni di tipo esponenziale tra distanza della falda dal piano campagna e concentrazioni di radon. (il radon varierebbe esponenzialmente in funzione del tempo necessario a l'acqua per raggiungere la falda). Del resto, anche i dati isotopici dell'ossigeno e del deuterio mostrano che le piogge locali non partecipano al mescolamento delle acque sotterranee. Analoghe considerazioni si possono fare per la distanza misurata localmente tra i piezometri ed i canali del CAB, che non mostra alcuna correlazione con la concentrazione di radon. La funzione di drenaggio die canali CAB sulla falda sarebbe dunque predominante rispetto quella di alimentazione. Questa conclusione è anche suggerito dal fatto che i livelli d'acqua nei piezometri sovrastino sempre quelli dei canali ad essi adicacenti.
Rapporto Finale Linea 3.10
12000 ISES 1 10000
ISES 2 ISES 4
attività radon Bq/m 3
ISES 5 8000
ISES 6
settore nord-ovest
ISES 7
settore sud-ovest (subsidenza)
6000
ISES 9 ISES 11 ISES 13 ISES 15
4000
ISES 16
zone vicine ai limiti lagunari e al Fiume Brenta
2000
ISES 20
paleodune
ISES 21 ISES 22
0 -5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
livello piezometrico slmm m
Figura 12 Attività di radon disciolto nella falda zero verso livello piezometrico.
In figura 12 si osserva che per l'insieme die piezometri analizzati, non esistono delle relazioni generali tra la concentrazione di radon ed il livello piezometrico. Si possono tuttavia individuare tentativamente (e abbastanza arbitrariamente) die settori con alcune similitudini. Per le zone topograficamente più depresse (settore sud ovest), si osserva una qualche correlazione tra concentrazione di radon e livello piezometrico. In queste zone si registrano i valori di radon più elevati in assoluto, corrispondenti a livelli piezometrici e topografici intorno ai - 2 metri slmm. Questi piezometri presentano praticamente alcuna variazione stagionale del livello piezometrico. Il piezometro ISES 6 presenta delle concentrazioni di radon intermedie ed è l'unico piezometro che mostra una discreta variabilità stagionale del livello piezometrico e della concentrazione di radon, spiegabile con una certa dinamicità delle acque sotterranee. Le zone sabbiose delle paleodune costiere, con i livelli piezometrici prossimi o superiori a quello marino, mostrano basse concentrazioni di radon, compatibili con tempi di residenza non elevati (meno di un mese, in alcuni casi intorno a un giorno) e/o basse concentrazioni di radio nei sedimenti. Il piezometro ISES 16 si ritrova in una zona di paleoduna, alimentata solamente da precipitazioni locali, e probabilmente la concentrazione di radon è prossima all'equilibrio secolare con il radio nei sedimenti. Il piezometro ISES 15 posto a poche centinaia di metri dalla linea costiera e dal fiume Brenta, risente probabilmente dell'introduzione di acqua di superficie recente, marina o di fiume, che attraversa sedimenti salati impoveriti in radio. Come sopra menzionato, anche gli altri piezometri prossimi al margine lagunare o al Fiume Brenta, (ISES 5 e ISES 13) mostrano basse attività di radon, interpretabili con i stessi motivi. Anche il piezometro ISES 4, posto in vicinanza del Fiume Brenta nel settore settentrionale, presenta i valori di radon più bassi tra quelli del gruppo a cui appartiene. Una serie di campioni di acquifero prelevati in località Canavella (VALE1 cava di sabbia con falda d'acqua dolce sub affiorante) hanno permesso di stabilire il valore di concentrazione limite di radon raggiungibile da un acqua di falda totalmente equilibrata con i sedimenti (radon all'equilibrio secolare con il radon alla superficie die grani di sedimenti) pari a Rapporto Finale Linea 3.10
2942 Bq/m3, con errore analitico totale del 50% su due sigma. Da notare che la falda costiera di Chioggia campionata in ISES 16 presenta concentrazioni di radon che rientrano nei margini di errore in quelle all'equilibrio secolare. La tabella 6 riporta i tempi di transito delle acque di falde ipotizzando il valore di VALE1 come rappresentativo per gli acquiferi sabbiosi circumlagunari e insulari, trascurando la diminuzione di radon dovuta a diffusione. Valori più attendibili sarebbero in principio ottenibili attraverso misure del massimo valore di radon per ogni piezometro a partire da campioni di sedimenti prelevata con le prove geognostiche ISES. Nella figura 13 si osserva che tendenzialmente la concentrazione di radon è inversamente correlata alla conducibilità elettrica. Altri fattori rispetto un semplice processo di mescolamento bipolare acqua marina attuale (Laguna o Mare Adriatico) - acqua dolce continentale influenzano dunque la distribuzione di radon nella falda zero. I piezometri prossimi alla laguna e al mare, con bassi valori di radon e probabilmente bassi tempi di residenza, mostrano delle conducibilità elettiche simili a quelle della laguna interna e del fondo del Fiume Brenta. Da notare che la paleaduna ISES 16 è nettamente separata da questo gruppo con una conducibilità molto più bassa, che testimonia un'origine dell'acqua da precipitazioni locali e un tempo di residenza più lungo. L'ISES 13 mostra una grande variabilità di conducibilità, probabilmente dovuta all'infiltrazione di acqua del Fiume Brenta. Significativo è il fatto che l'acqua più dolce in ISES 13 è apparentemente più giovane di quella salata nello stesso piezometro. In questo caso specifico, la variazione dell'attività di radon non puo' essere dovuta ad una diversa quantità di radio nei sedimenti, che restano gli stessi, ma è ascrivibile ad un diverso tempo di residenza. Interessante da notare è anche il fatto che ISES 6 mostra discrete variazioni di conducibilità, per concentrazioni di radon costanti e superiori a quelle che si avrebbero in un ipotetica "trend" di mescolamento con acqua lagunare o marina attuale (ISES 11, 13 e 15). I valori più elevati di radon si registrano nel gruppo di piezometri contenenti acque salmastra (ISES 9 e 7), con pressochè nulle variazioni stagionali di conducibilità elettrica, di livello piezometrico e attività di radon. Riassumendo, le concentrazioni di radon nell'acqua sotterranea del acquifero zero sono il risultato di tre fattori: 1) la proporzione di mescolamento tra acqua sotterranea di origine continentale e l'acqua superficiale lagunare, marina o di fiume attuale, 2) il tempo di infiltrazione dell'acqua superficiale attuale nell'acquifero, dal punto di intrusione alla posizione del piezometro e 3) la concentrazione media di radio nei solidi della falda zero. Il primo fattore implica una relazione lineare tra il polo d'acqua di falda continentale e il polo d'acqua superficiale intrusa. Al momento di inizio dell'infiltrazione, il polo dell'acqua superficiale lagunare ha un attività di circa 40 Bq/m3 e salinità variabile da 25 a 50 mS/cm. Il polo acqua di fiume ha un attività leggermente più alta (120 Bq/m3) e conducibilità variabile con le maree, tra i 0.3 e 30 uS/cm. Il polo d'acqua sotterranea continentale ha un valore di circa 11000 Bq/m3 e 1 mS/cm. Il secondo fattore implica una crescita esponenziale con il tempo delle concentrazioni di radon dell'acqua mescolata, fino al raggiungimento del valore limite in equilibrio con i sedimenti. Il terzo fattore limita il valore massimo delle concentrazioni di radon, raggiunto dopo circa un mese di permanenza in falda. E' interessante notare che l'andamento delle concentrazioni di 226Ra disciolto in funzione della distanza (figura 10) mostra per certi versi un andamento speculare rispetto a quello delle concentrazioni di radon. Ciò suggerisce che il fattore dominante tra i tre sopra elencati sia probabilmente il terzo a scala regionale. Il radio, passando in soluzione nelle zone limitrofe alla laguna (elevate concentrazioni di radio), lascia indietro una sorgente solida impoverita con scarsa capacità di generare radon. L'acqua di falda che eventualmente entra nella Laguna di Venezia per via sotterranea ha dunque una concentrazione di radon relativamente bassa, e verosimilmente simile a quella misurata nel campione VALE1.
Rapporto Finale Linea 3.10
14000
12000
Piezometri ISES 9 97 7
Attività di radon Bq/m 3
10000
22 8000
20 1 2
6000 1
6
4
22 4
6
4
6
21
4000
11 11 16
2000 13
Acqua profonda del Fiume Brenta
13
0 0
10
15
Laguna interna 5
20
15
30
5 40
15
Mare Laguna esterna Adriatico 50
Conducibilità elettrica, mS/cm
Figura 13. Variazioni della concentrazione di radon in funzione della conducibilità elettrica. In basso si riportano i campi di conducibilità tipici per l'acqua profonda media del Fiume Brenta, della Laguna di Venezia interna ed esterna e del Mare Adriatico.
Radon nelle acque di falda freatica (piezometri CA) I piezometri CA, messi in opera per il controllo die livelli piezometrici in prossimità della laguna e della zona dello stendimento tomografico, sono stati analizzati per il radon nel periodo dell'esperimento di pompaggio menzionato nei capitoli precedenti. I piezometri in questione campionano acque della falda chiaramente freatica, influenzata dal pompaggio del CAB, dalle piogge locali e dalle manovre agricole. La figura 14 e la tabella 7 riporta i risultati ottenuti: Le concentrazioni di radon misurate in tre piezometri prima dell'inizio dell'esperimento e durante la fase di massimo allagamento sono praticamente le stesse. Il piezometro CA6, che è l'unico analizzato anche durante la fase di massimo abbassamento e quindi di massimo drenaggio, mostra delle concentrazioni di radon più elevate. Questo piezometro si trova in prossimità dell'argine del Canal Morto e la sua stratigrafia indica la presenza di strati di argille. Nella figura 14 e tabella 8 sono anche riportati i tenori di radio presente nei sedimenti totali prelevati con carotaggi al momento della messa in opera die piezometri. Gli strati argillosi di CA6 sono significativamente più attivi (90 Bq/kg) degli strati sabbiosi, comuni a tutti i piezometri (intorno i 35 Bq/kg). L'attività di radon più elevata in CA6 è pertanto messa in relazione alla presenza di queste argille. Del resto si osserva che durante la fase di massimo drenaggio, l'attività di radon in CA6 è significativamente aumentata, probabilmente a causa del richiamo d'acqua rimasta in contatto con la superficie dello strato argilloso. L'esperimento di pompaggio a Casetta ha probabilmente durato troppo poco per poter evidenziare una variazione die flussi nella falda freatica con le concentrazioni di radon nei piezometri CA.
Rapporto Finale Linea 3.10
Piezometri CA - Casetta 14000
100
attività di radon il 2 giugno A LIVELLO FALDA INIZIALE attività di radon il 3 giugno DURANTE ABBASSAMENTO attività di radon il 8 giugno A LIVELLO FALDA MASSIMO attività di radio nel sedimento sabbioso attività di radio nel sedimento argilloso
90 80
10000
70 L'intervallo d'errore riportato è la deviazione standard di 4 misure di radon
8000
60 50
6000 40 30
4000
20
Attività di radio totale nei sedimenti Bq/kg
Attività di radon nell'acqua di falda Bq/m3
12000
2000 10 0
0 CA6
CA5
CA4
CA10
CA3
CA1
piezometri in sequenza, ordinati a partire dal Canale Morto
Figura 14 Piezometri CA: attività di radon (ordinate di sinistra, istogrammi) e di radio nei sedimenti della falda freatica (ordinate di destra, pallini rossi e rombo blu) . Le attività di radon sono state ottenute per diverse fasi dell'esperimento di pompaggio.
Radon nelle acque dolci superficiali tributarie della Laguna di Venezia (fiumi e canali) Il Taglio Novissimo, il Fiume Lova ed il Canale Morto rappresentano le principali entrate d'acqua superficiale dolce nella Laguna di Venezia. I flussi idrici (portate) di questi tre tributari sono stati ampiamente studiati nel progetto DRAIN. In questa ricerca, delle analisi precise dell'attività di radon sono state eseguite a più riprese durante le fasi di marea calante, in modo da poter stimare la frazione di inventario di radon totale presente nella laguna che deriva da queste tre entrate. A discapito delle aspettative, le attività di radon misurate e riportate in tabella 9 sono piuttosto elevate, in particolare quelle del fiume Lova, e devono essere tenute conto nel bilancio di massa del radon per la Laguna di Venezia. Il tributario indiretto o secondario del Canale Casetta è stato analizzato per determinare l'attività risultante dal semplice drenaggio die terreni. Il valore piùttosto elevato, per un acqua di superficie, mostra che il drenaggio dei terreni è probabilmente la causa principale delle elevate concentrazioni di radon anche nei tributari della laguna. Queste concentrazioni non sono tuttavia supportate dalle sorgenti di radon (radio nei solidi) e quindi decadono nel tempo per radioattività, in parte anche prima di entrare in laguna.
Radon nelle acque del Mare Adriatico Le concentrazioni di radon nel Mare Adriatico (tabella 5) sono state misurate presso la piattaforma oceanografica CNR e durante una crociera della motonave LITUS (agosto 2005). Nella piattaforma oceanografica sono state analizzate in particolare le acque più profonde dell'Adriatico, a Rapporto Finale Linea 3.10
circa 30 centimetri dal fondo. Il valore ottenuto di 17.3 +/- 2.1 Bq/m3 (tabella 5) è il risultato di un contaggio lungo (12 ore) derivato dalla somma statistica di 24 blocchi di analisi di trenta minuti. Durante la crociera del LITUS sono state analizzate invece le acque superficiali costiere a circa un miglio e mezzo dalla costa. L'analisi del radon in continuo è iniziata al largo di Punta Sabbioni ed è terminata nella zona delle Tenue di Chioggia, passando attraverso le tre bocche lagunari. I valori ottenuti sono risultati omogenei e piuttosto bassi, probabilmente a cause degli scambi con l'atmosfera, la cui media si situa intorno a 9.8 +/-1.6 Bq/m3. Un campionamento d'acqua a circa 1.5 miglia al largo di Pellestrina (punto AD1) ha fornito un valore di 10.3 +/- 3.2 Bq/m3. La media tra il valore ottenuto durante la crocera del LITUS (acque costiere superficiali) e quello all piattaforma CNR (acque costiere profonde), pari a 12.1 +/- 1.3 Bq/m3 è la concentrazione di base di radon assunta nel calcolo del "eccesso di radon" lagunare dovuto a infiltrazioni di acque sotterranee. Radon nelle acque della laguna di Venezia - bacino di Chioggia Nella Laguna di Venezia si osservano in generale basse concentrazioni di radon, ma importanti variazioni legate ai cicli mareali e alla zone di misura. Chioggia Stazione Idrobio decroiss 1 croiss Cicli di1 misura di decroiss 2 radon a marea croiss2 decrescente (punti) e decroiss 3 (triangoli) crescente croiss 3 alla Stazione decroiss 4 Idrobiologica di croiss 4 Chioggia decroiss 5 croiss 5 millecampi figheri decr1 figheri cresc 1 figheri decr 2 figheri decr 3 Petta di Bo Grisa San Pietro Caroman diga nord Chioggia fossa in laguna Figheri Lineare (Chioggia Stazione Idrobio) Lineare (figheri decr1) Lineare (millecampi) Lineare (figheri cresc 1) Lineare (Figheri)
120 110 100 90
Attività di radon Bq/m3
80 70 Grisa 60 50 40 PdB 30 20 10 0 35
40
45
50 Conducibilità elettrica mS/cm
55
60
65
Figura 15. Diagramma attività di radon verso conducibilità elettrica per le acque del bacino di Chioggia.
La figura 15 mostra che la concentrazione di radon è strettamente legata ad un processo di mescolamento con le acque costiere evidenziato dalle importanti variazioni di conducibilità elettrica. Per i punti di misura al mareografo di Figheri e alla Stazione Idrobiologica di Chioggia sono riportati i valori di radon e di conducibilità ogni trenta minuti. Per motivi di chiarezza nel grafico, per tutti gli altri punti di misura si riporta solo la media delle misure per una particolare fase di marea. Si nota che durante i cicli di marea analizzati a Figheri e a Chioggia, le variazioni di radon si sono riprodotte. Ogni fase di marea minima, caratterizzata da valori più bassi di conducibilità elettrica, i tenori di radon risultano più elevati. Essendo la massa d'acqua campionata praticamente Rapporto Finale Linea 3.10
la stessa, le elevate concentrazioni di radon sono in effetti rigenerate ogni 12 ore. La perdita di radon tra bassa e alta marea è dovuta al mescolamento con acqua marina superficiale con basse concentrazioni di radon e elevata conducibilità elettrica, e in parte a perdite atmosferiche. A Chioggia si nota inoltre che le maree crescenti hanno sempre attività di radon più elevate di quelle misurate a marea decrescente a parità di livello d'acqua. Tutta la massa d'acqua della Laguna esterna (Chioggia Stazione Idrobiologica, Caroman diga nord, Chioggia fossa, San Pietro) ha una relazione comune tra attività di radon e conducibilità, ovvero proporzione di mescolamento con l'acqua marina, nonostante le grandi differenze di tempi di residenza. Per queste zone si riscontrano le massime variazioni dell'attività di radon per una data variazione di salinità (massima pendenza d(attività di Radon)/d(conducibilità)). Le parti più interne della laguna, mostrano invece valori più dispersi e variazioni della conducibilità più accentuate. I valori più elevati di dell'attività di radon si osservano in assoluto ai bordi della laguna (Grisa e Figheri), dove i tempi di residenza sono anche massimi. A Millecampi, le grandi variazioni di conducibilità senza significative variazioni di attività, sono indicative di lunghi tempi di residenza. In altri casi, come a Figheri, anche le attività variano significativamente, ma in questo caso sono legato alla presenza del fiume Lova. A Figheri in particolare (ma probabilmente anche a Grisa) gli apporti dei tributari Lova e Novissimo implicano non soltanto una diminuzione locale della salinità, ma anche un ingente apporto di radon, che si dissipa nella laguna e nell'atmosfera. Chioggia Stazione Idrobio decroiss 1 croiss 1 Stazione Idrobiologica Chioggia decroiss 2 Valori di radon misurati ad croiss2 intervalli di 30 minuti durante decroiss semicicli di 3 marea crescente (triangoli) croiss 3 e semicicli di marea decrescente decroiss 4 (cerchi).
57 56 55 54 53 52
croiss 4 decroiss 5 croiss 5 millecampi figheri decr1 figheri cresc 1 figheri decr 2 figheri decr 3 Petta di Bo Grisa San Pietro Caroman diga nord Chioggia fossa Figheri Lineare (Chioggia Stazione Idrobio) Lineare (Figheri)
51 50
mS/cm
49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 -70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
cm maree (zps -23)
Figura 16 Diagramma CE verso centimetri di marea, per il bacino di Chioggia
La figura 16 mostra che anche in un diagramma conducibilità verso altezza di marea, le zone della laguna esterna si discostano nettamente da quelle della laguna interna. La Grisa, in particolare, si ritrova esattamente al bordo lagunare interno della laguna sud. Petta di Bo, ha una relazione altezza di marea verso salinità caratteristica delle zone transizionali tra laguna interna ed esterna. La pendenza della variazione della conducibilità con l'altezza di marea è più bassa nella parte esterna della laguna rispetto a quella interna.
Rapporto Finale Linea 3.10
Modellizzazione dei tempi di residenza delle acque lagunari Al fine di stimare la scala temporale del trasporto più idonea alla definizione di tempo di residenza delle acque, sono stati utilizzati entrambi i tipi di approccio eurleriano e lagrangiano. In particolare, per le stazioni di campionamento effettuate, (figura 3) sono stati stimati i tempi di residenza (tabella 11) nonchè i coefficienti di amplificazione e sfasamento dell'onda di marea rispetto alla bocca di porto di Chioggia (valori non riportati). Tali risultati sono stati ottenuti imponendo al modello le condizioni forzanti mareali e meteorologiche misurate durante il periodo di campionamento. I risultati ottenuti sono stati quindi utilizzati per la stima di alcuni parametri fondamentali per il calcolo dei bilanci di masse d'acqua di diversa provenienza nel sottobacino lagunare di interesse (Laguna Sud).
Modellizzazione della concentrazione di traccianti isotopici nelle acque lagunari I fiumi tributari della Laguna di Venezia presentano concentrazioni di attività di radon relativamente elevate e nettamente superiori a quelle della laguna. Tra questi, l'attività del fiume Lova risulta particolarmente elevata durante il periodo di analisi (ottobre 2005) ed è tale da dare luogo ad una sorgente puntiforme di radon nel punto di immissione nella laguna, potenzialmente in grado di "mascherare" i contributi di radon provenienti da eventuali flussi sottomarini diffusi. Al fine di valutare l'impatto di questa sorgente puntiforme sul bilancio del radon nella laguna di Venezia, è stata effettuata una simulazione annuale della circolazione d'acqua riproducendo nelle 2 dimensioni la fuoriuscita del tracciante radioattivo dal canale e la successiva dispersione ad opera delle maree e dei venti. Nelle successive figure sono riportati i risultati relativi ad un periodo di circa 3 mesi in cui si sono avvicendate condizioni meteorologiche caratterizzate da assenza di vento e vento intenso di provenienza Nord- NordEst (bora). In figura 17 è riportato, per la stazione di controllo (stz. Figheri), l’andamento della concentrazione del Radon e l’andamento della marea. Come si può notare dall’evoluzione della concentrazione, la mare ha un effetto dominante sulla dispersione del materiale fuoriuscito dal canale Lova. Dalle analisi risultano valori massimi di Radon misurati durante la fase di marea decrescente pari a 100-110 Bq, in corrispondenza a periodi caratterizzati da maree sizigiali (80° giorno), mentre valori minimi, misurati in corrispondenza della fase di marea crescente intorno agli 0 Bq. Tuttavia, nonostante per l’intero intervallo considerato si possa chiaramente riscontrare l’influenza mareale sui livelli di Radon, risulta altresì la presenza di periodi più o meno lunghi in cui i livelli massimi della concentrazione di Radon misurati a Figheri sono mediamente inferiori. Tale caratteristica è dovuta alla presenza del vento che, generando una circolazione delle acque alternativa rispetto a quella indotta dalla marea, allontana il flusso di sostanze radioattive dall’area della stazione Figheri. Questo è confermato dal grafico di figura 18 in cui lo stesso andamento della concentrazione di Radon di figura 17 è confrontato con l’intensità del vento misurato presso la piattaforma oceanografica del CNR. Si può notare infatti come, i periodi caratterizzati da venti superiori ai 10 m/s la concentrazione di Radon in corrispondenza della stazione Figheri risulta sempre inferiore agli 80 Bq. 4.17 = 8 Nelle figure 19, 20 e 21 sono riportati gli stessi andamenti della concentrazione di Radon, andamento della marea e intensità del vento per il periodo di interesse per intervalli di tempo di 15 giorni. Nei grafici di figura 19 e 20 è del tutto evidente l’effetto del vento nella diminuzione della concentrazione di Radon alla stazione Figheri. Mentre è altrettanto evidente l’aumento dei valori massimi di Radon riscontrati nel primo periodo (figura 19), caratterizzato dall’assenza di venti. Rapporto Finale Linea 3.10
Per meglio comprendere l’effetto della marea e dei venti sulla dispersione del Radon uscente dal canale Lova, sono stati selezionati 3 intervalli di 24 ore in cui sono stati analizzati gli andamenti temporali delle concentrazioni di Radon a Figheri e l’andamento nello spazio e nel tempo del campo di moto e del materiale disperso. In figura 21 è riportato l’andamento della concentrazione di radon, l’andamento della marea e l’intensità del vento a Figheri durante il 79° giorno caratterizzato da una quasi assenza di vento e da un’intensa marea sizigiale. Come si può notare la componente semidiurna della marea aumenta in uscita le concentrazioni di Radon a Figheri fino a valori prossimi ai 100 Bq. Nelle figure 22, 23 e 24 sono riportati per questo intervallo di tempo la distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine durante l’inizio della fase decrescente, 1 ora prima del minimo di marea e a metà della fase crescente. Come si può notare, figura 22 e 23, l’azione della marea decrescente, inizialmente, fa defluire all’interno del canale acqua sia proveniente direttamente dal Lova, sia acque di provenienza esterna al canale comportando una iniziale diluizione del tracciante radioattivo. Alla diminuzione del livello che consegue all’aumento del deflusso, si ha un corrispondente aumento della concentrazione di Radon a Figheri dovuto ad un maggiore flusso di acque provenienti dal canale Lova (figura 23). Tale andamento si riscontra anche nella forma della curva del Radon che presenta una concavità con derivazione di 2° ordine positivo. Durante la fase di marea crescente (figura 24) il tracciante radioattivo viene diluito con acqua “pulita” e trasportato in direzione Ovest verso le aree vallive. Il secondo periodo considerato (figura 25) è caratterizzato dalla presenza di una fase della marea di sizigia e da un intenso vento di provenienza Nord Nord-Est. In tal caso, nonostante l’escursione mareale sia analoga al caso precedente, i livelli di Radon misurati a Figheri non superano gli 80 Bq, a seguito dell’azione del vento. Nelle figure 26 e 27, sono riportati il campo di moto e l’andamento della concentrazione di Radon 1 ora prima del minimo di marea e durante la metà della fase di marea crescente. Come si può notare nonostante il vento sia molto intenso la marea, in quanto di tipo sizigiale, è in grado di generare un flusso e un deflusso dominante all’interno dei principali canali. L’andamento della concentrazione del Radon in questa condizione comunque non supera i valori di 60 Bq durante calcolati al minimo della marea. In particolare, si può notare come, durante la marea crescente, l’azione del vento sia più efficace nell’allontanare il tracciante in direzione Ovest. Infine, l’ultimo periodo considerato (figura 28) è caratterizzato da una condizione di marea poco intensa (quadratura) e un forte vento di provenienza Nord-Est. In tal caso, i valori di Radon non superano mai i 10 -15 Bq. Nelle figure 29 e 30 sono riportati il campo di moto e l’andamento della concentrazione di Radon 1 ora prima del minimo di marea e a metà della fase di marea crescente. In particolare, in questo caso, i bassi valori di intensità della marea e l’elevata intensità del vento non permettono la formazione di intense correnti di deflusso nelle aree prossime all’imbocco del canale Lova. In tal caso infatti il Radon viene efficacemente allontanato dal canale e trasportato lungo il bordo lagunare dall’azione del vento.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 17: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di radon ed elevazione mareale calcolati per la stazione Figheri durante l’intervallo di tempo simulato.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 18: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di Radon e dell’intensità del vento in corrispondenza della stazione Figheri durante l’intervallo di tempo simulato.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 4.15: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di Radon, dell’intensità del vento e dell’elevazione mareale in corrispondenza della stazione Figheri durante l’intervallo di tempo compreso tra il 70° e il 85° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 19: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di Radon, dell’intensità del vento e dell’elevazione mareale in corrispondenza della stazione Figheri durante l’intervallo di tempo compreso tra il 86° e il 100° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 20: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di Radon, dell’intensità del vento e dell’elevazione mareale in corrispondenza della stazione Figheri durante l’intervallo di tempo compreso tra il 100° e il 115° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 21: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di Radon, dell’intensità del vento e dell’elevazione mareale in corrispondenza della stazione Figheri durante l’intervallo di tempo compreso tra il 79° e il 80° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 22: distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine durante l’inizio della fase decrescente del 79° giorno
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 23: distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine 1 ora prima del minimo di marea del 79° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 24: distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine a metà della fase crescente del 79° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 25: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di Radon, dell’intensità del vento e dell’elevazione mareale in corrispondenza della stazione Figheri durante il 97° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 26: distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine 1 ora prima del minimo di marea del 97° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 27: distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine a metà della fase crescente del 97° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 28: andamento temporale della concentrazione espressa in Bq su metro quadro di Radon, dell’intensità del vento e dell’elevazione mareale in corrispondenza della stazione Figheri durante il 103° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 29: distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine 1 ora prima del minimo di marea del 103° giorno.
Rapporto Finale Linea 3.10
Figura 30: distribuzione del campo di moto e i valori di concentrazione del Radon nell’area di indagine a metà della fase crescente del 103° giorno.
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Modellizzazione delle traiettorie delle masse d'acqua campionate Il modulo numerico per il calcolo del trasporto lagrangiano è stato inoltre utilizzato per la stima delle aree di provenienza delle acque campionate all'interno di uno o più cicli mareali. In particolare, utilizzando le condizioni forzanti (marea e venti) misurate durante i 10 giorni precedenti. L'area di campionamento è stata inizializzata con circa 200000 elementi traccianti e quindi sono state seguite le traiettorie di ciascuno di questi. In tal modo è stato possibile individuare quali elementi si trovavano nella zona di campionamento durante l'intervallo di tempo del campionamento e conseguentemente stimare le aree di provenienza delle acque campionate a diversi cicli mareali di distanza nel tempo (figura 31)
Figura 31: Distribuzione delle stazioni di campionamento per le analisi isotopiche L0-L16. Risultati dell'indagine modellistica per la stima della provenienza delle acque campionate. Stazioni L0, provenienza acque campionate durante 1 ciclo di marea: area in blu; Stazione L7, provenienza acque campionate durante 1 ciclo di marea: area in rosso.
Conclusioni della modellizzazione idrodinamica della Laguna di Venezia L’attività svolta ha permesso la messa a punto la metodologia necessaria per la stima di importanti parametri necessari alle analisi dei bilanci di massa della Laguna di Venezia, inoltre, è stato implementato un modulo numerico che permette l'individuazione delle aree di provenienza delle acque campionate a diversi cicli mareali di distanza nel tempo. Questo strumento risulta essere
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di elevata importanza come supporto alle campagne di misurazione sia nella fase di trattamento dati sia nell'ottica di una più accurata selezione delle aree di campionamento. Infine per quanto riguarda i risultati relativi alla simulazione del tracciante radioattivo, essi possono confermare, almeno sotto l’aspetto semi-quantitativo le ipotesi fatte sulla presenza di una sorgente puntiforme di Radon in corrispondenza del canale Lova. Tale conferma è data dal confronto con i dati sperimentali di Radon che risultano essere simili a quelli calcolati dal modello. La similitudine, riguarda in particolare i valori massimi misurati che variano tra i 100 e gli 80 Bq/m2. Diverso risultato si ha se si considerano i valori minimi che dalle misure non risultano mai essere inferiori a 20 Bq/m2. Questo può essere spiegato considerando la presenza di una fonte di Radon diffusa (es. dai sedimenti) che mantiene, una soglia minima di valori della sua concentrazione, che in questo lavoro non è stata simulata.
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3.3 - Argomento 2: Indagini al margine e nel retroterra lagunare sud 3.3.1 Composizione unità operativa Tutti i WPs
3.3.2 Obiettivi Si veda sezione 3.1
3.3.3 Attività preliminari Inquadramento geologico e geomorfologico del retroterra lagunare sud Il retroterra lagunare sud L’area esaminata è rappresentata dal comprensorio lagunare meridionale, nel quale precedenti indagini geofisiche (Sondaggi Elettrici Verticali e Tomografie geoelettriche) svolte nell’ambito del Progetto ISES (finalizzato allo studio dei processi di intrusione salina e subsidenza nei territori meridionali delle province di Padova e Venezia) hanno dimostrato un’interazione tra acque salmastre poco profonde ed acque sotterranee continentali. La propagazione e la distribuzione in profondità della contaminazione salina dipendono da vari fattori; sono legate infatti ai processi di subsidenza e di eustatismo, alle variazioni climatiche, alle estrazioni d’acqua dal sottosuolo ed all’inadeguata gestione delle aree di bonifica. Con particolare riferimento all’area di indagine, si è rilevato che la presenza di strutture geologiche e geomorfologiche subsuperficiali, quali paleo-alvei (Progetto Co.Ri.La. 2000-2003 - Linea 3.1b) ed antichi cordoni litoranei, e sedimenti lagunari relativamente permeabili (Progetto CARG per la realizzazione della Carta Geologica alla scala 1:50.000 dei fogli 128 “Venezia” e 148-149 “Chioggia-Malamocco”) rappresentano potenziali ambienti di comunicazione tra acque sotterranee diverse (Rizzetto et al., 2003; Tosi et al., 2006). Nel bacino scolante della laguna meridionale l’intrusione salina nel sottosuolo è pure correlata con un assetto altimetrico spesso significativamente inferiore al livello medio del mare; tale situazione è aggravata da evidenti fenomeni di subsidenza in atto, dovuti soprattutto all’ossidazione dei terreni organici superficiali (particolarmente abbondanti in quest’area di bonifica) ed in parte a processi neotettonici e di consolidazione naturale residua (Teatini et al., 2005). Favoriscono la contaminazione salina del sottosuolo anche la dispersione dell’acqua di marea dagli alvei fluviali ed eventi siccitosi tali da impedire un’adeguata ricarica delle falde, eventi che nel caso specifico dei fiumi Brenta e Bacchiglione possono causare una risalita dell’acqua marina lungo gli alvei fino a 20 km a partire dalla foce (Carbognin at al., 2005a). E’ opportuno infine sottolineare che i rilasci di acqua irrigua nel periodo estivo possono mitigare il processo di salinizzazione, mentre gli eccessivi abbassamenti del livello freatico in inverno-primavera (per scarsa piovosità, limitata portata nei canali d’irrigazione e pompaggi d’acqua spinti) ne inducono una decisa intensificazione. Studi pregressi sulla contaminazione salina La problematica relativa all’intrusione salina di provenienza marina/lagunare negli acquiferi costieri è da anni argomento ampiamente trattato. L’Istituto di Scienze Marine (ISMAR) di Venezia (ex ISDGM - Istituto per lo Studio della Dinamica della Grandi Masse) ha condotto negli ultimi decenni diverse ricerche volte alla conoscenza di questi processi, le quali sono state accompagnate anche da indagini geologiche e sedimentologiche finalizzate all’individuazione dell’assetto idrogeologico del territorio. Tra i principali progetti che hanno visto l’ex ISDGM coinvolto in queste tematiche ci sono il Progetto Finalizzato CNR - Sistema Lagunare Veneziano Rapporto Finale Linea 3.10
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“Modellistica del Sistema Lagunare”, il Progetto Strategico CNR - Ambiente e Territorio, il Progetto Cuneo Salino, il Progetto ISES “Intrusione Salina e Subsidenza” ed il precedente Progetto Co.Ri.La. - Linea 3.1 “Trends in global change processes”. Benché già negli anni ’70 fosse stato evidenziato che l’intrusione salina interessava gran parte della pianura costiera veneziana (Benvenuti et al., 1973), lo studio di tale processo non venne approfondito, preferendo dare la precedenza a quello di altri ritenuti all’epoca prioritari per la salvaguardia di Venezia e della sua laguna (Carbognin et al., 2005b). Il problema della contaminazione salina venne riconsiderato in seguito, nella seconda metà degli anni ’90, con il Progetto Strategico CNR - Ambiente e Territorio, attraverso il quale fu esaminata la situazione degli acquiferi profondi del settore lagunare centrosettentrionale, sviluppando un modello matematico di simulazione del fenomeno. Per il settore meridionale del comprensorio lagunare e del bacino scolante il più recente Progetto ISES rappresenta attualmente il punto di riferimento per la conoscenza dei processi di intrusione salina nelle acque superficiali, nella rete idraulica di bonifica e nel sottosuolo. Si tratta di un programma di indagini finanziato nel periodo 2000-2003 con lo scopo di determinare l’estensione della contaminazione e di zonizzarne la criticità in relazione alle attività economiche qui presenti, principalmente di tipo agricolo-orticolo (Carbognin & Tosi, 2003). Un'ulteriore fonte di conoscenza in tali ambiti proviene dai progetti mirati agli studi di modellistica idrodinamica delle aree costiere del Golfo di Venezia svolti in collaborazione con importanti enti locali, quali la Provincia di Venezia e l’Autorità di Bacino.
Assetto geologico del territorio L’area di studio (Fig. 32) comprende il settore meridionale della Laguna di Venezia e la porzione di bacino scolante ad esso adiacente. Essa è situata presso il margine nord-orientale della Pianura Padana lungo la fascia costiera dell’Adriatico settentrionale, nel bacino di avampaese tra due fold-and-thrust belts, la catena appenninica settentrionale NE-vergente e le Alpi Meridionali SSE-vergenti (Carminati et alii, 2003; Carminati et alii, 2004; Kent et alii, 2002; Massari et alii, 2004; Pieri & Groppi, 1981) (Fig. 33), bacino che risulta pertanto riempito sia da sedimenti di origine alpina che appenninica. L’analisi e l’interpretazione congiunta delle informazioni e dei dati dedotti da studi pregressi, in particolare il Progetto ISES ed il Progetto CARG, hanno permesso di conoscere l’assetto geologico e stratigrafico della porzione superiore di tali depositi compresa nei primi 100 m di sottosuolo, accumulatasi a partire dal Pleistocene superiore (tardo Tirreniano, circa 110.000 anni fa) in concomitanza con la fase climatica calda che ha preceduto l’ultima importante espansione glaciale. Le unità basali di questa sequenza, deposte durante l’evento marino trasgressivo tirreniano, sono caratterizzate da sedimenti di biofacies neritica alla base e lagunare verso il tetto (Tosi et al., 2006b) e sono seguite verso l’alto da depositi alluvionali, a volte pedogenizzati, ascrivibili al Last Glacial Maximum, nei quali sono registrate quattro principali fasi di addolcimento climatico avvenute nel periodo compreso tra 40.000 e 19.000 anni B.P. (Tosi et al., 2006b).
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Piezometro C ISES_B
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Fig. 32 - Inquadramento geografico dell’area di studio con l’ubicazione del campo sperimentale (riquadro rosso) per indagini tomografiche in continuo e di alcuni sondaggi geognostici ISES.
Fig. 33 - Carta tettonica semplificata dell’Italia settentrionale (da Carminati et al., 2004, modificata). 1) Zone di avampaese; 2) depositi di avanfossa; 3) domini appenninici caratterizzati da regime tettonico compressivo; 4) unità di thrust belt accresciute durante l’orogenesi alpina nelle Alpi ed in Corsica; 5) aree sottoposte a tettonica estensiva; 6) affioramenti di basamento cristallino; 7) regioni caratterizzate da crosta oceanica; 8) spartiacque appenninico; 9) sovrascorrimenti; 10) faglie.
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I depositi pleistocenici sommitali, datati circa 18.000 anni B.P., mostrano evidenti segni di pedogenesi dovuta ad esposizione subaerea prolungata; essi sono separati dalle successive unità oloceniche da una superficie di discontinuità di tipo erosivo. Al tetto, in particolare, è frequente la presenza di un livello di sedimenti argilloso-limosi sovraconsolidati, localmente noto come caranto, ritenuto essere un paleosuolo ed avente spessore variabile da pochi centimetri a 2 m (Gatto & Previatello, 1974; Tosi, 1993; 1994a; 1994b;1994c; Bonardi & Tosi, 1994; 1995; 1997; 1999; 2000a; 2000b; 2001; Bonardi et al., 1997; Brambati et al., 2003; Mozzi et al., 2003 ; Tosi et al., 2006a ; Tosi et al., 2006b). Tale unità, deposta nell’intervallo di tempo compreso tra 20.000 e 18.000 anni B.P., è stata sottoposta a pedogenesi presumibilmente durante la fase corrispondente alla lacuna stratigrafica, o di ridotto apporto sedimentario, che ha preceduto la trasgressione marina olocenica, lacuna che nei diversi settori del comprensorio veneziano ha estensione temporale variabile da 7.000 a 13.000 anni (Tosi et al., 2006a; Tosi et al., 2006b), dato che i sedimenti olocenici basali sono stati datati 10-11.000 anni B.P. nell’area costiera veneziana meridionale e 57.000 anni B.P. in quella nord-occidentale. La sequenza olocenica, caratterizzata da una tipica geometria cuneiforme assottigliata verso l’attuale terraferma, inizia con depositi marini trasgressivi che riflettono la progressiva migrazione della linea di costa verso NNO; essi sono costituiti da sedimenti sabbioso-limosi di spiaggia e da unità lagunari limoso-argillose, talora organiche, di retrobarriera, le quali verso terra sono interdigitate con depositi di ambiente alluvionale-deltizio. Sui depositi trasgressivi giacciono quelli relativi al sistema progradante di stazionamento alto del livello marino, comprensivi di unità fluvio-deltizie, lagunari, di spiaggia e di piattaforma, disposte in eteropia di facies a partire dalla terraferma verso il largo. Precedenti studi (Tosi et al., 2006a; Tosi et al., 2006b) hanno permesso di identificare all’interno di questa sequenza una superficie di discontinuità che documenta una fase di deterioramento climatico avvenuta fra il IV e il VI sec. d.C., responsabile di un importante incremento della piovosità che ha determinato un aumento dei fenomeni di alluvionamento (Veggiani, 1994) ed il conseguente innalzamento del livello marino, tanto da causare, alla fine dell’età romana, una parziale sommersione dell’area lagunare. Assetto geomorfologico del territorio Lo studio geomorfologico del territorio è stato condotto mediante l’analisi e l’interpretazione di tutti i dati e le informazioni pregresse disponibili di carattere geologico, geomorfologico, sedimentologico, stratigrafico e cronostratigrafico, dedotte da fonti bibliografiche, da cartografia storica e recente e da studi realizzati nell’ambito di precedenti ricerche; l’osservazione di fotografie aeree ed immagini da satellite e l’analisi altimetrica dell’area hanno permesso di confermare e meglio definire le strutture affioranti e subaffioranti precedentemente riconosciute. L’area esaminata è caratterizzata da lineamenti morfologici di età olocenica, tipici di ambiente alluvionale, deltizio e litoraneo. In terraferma si distinguono due settori: nel settore centro-occidentale sono riconoscibili vecchi dossi fluviali, paleoalvei e rare evidenze di antichi cordoni litoranei spianati, in quello orientale, invece, sono presenti numerose tracce di vecchi cordoni dunosi che conservano solo parte del loro originario rilievo (Rizzetto et al., 2003). Dal punto di vista sedimentologico, depositi sabbioso-limosi caratterizzano i dossi ed i cordoni litoranei, mentre unità limoso-argillose, spesso organiche, si rinvengono nelle aree interdistributrici depresse. Fino agli inizi del secolo scorso le zone a ridosso del margine lagunare erano occupate da paludi e canneti, come testimonia l’attuale presenza di estesi affioramenti di torbe; la completa bonifica del territorio, portata a termine negli anni ’30, ha permesso il recupero di ampie aree oggi adibite ad attività prevalentemente agricole. Dal punto di vista altimetrico queste zone risultano essere attualmente anche le più depresse (con quote fino a -4 m.s.l.m), soprattutto a causa della subsidenza per perdita di massa dovuta all'ossidazione dei terreni organici (Gambolati et al., 2005). Rapporto Finale Linea 3.10
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Considerato l’assetto altimetrico critico che caratterizza gran parte del territorio, per evitare allagamenti e permettere così il normale svolgimento delle attività agricole, il mantenimento della superficie della falda al di sotto del piano campagna viene garantito tramite bonifica meccanica: attraverso una fitta rete di canali di scolo le acque di drenaggio vengono convogliate agli impianti idrovori, i quali le sollevano e le immettono in laguna (Carbognin et al., 2005a). Quote superiori al livello marino, per lo più comprese tra 0 e 2 m s.l.m., si riscontrano invece generalmente nella parte orientale del territorio, dove vecchi cordoni litoranei e depositi di origine eolica conservano ancora un debole rilievo. Il settore lagunare oggetto di indagine è caratterizzato dalla presenza di barene e bassifondi (profondi mediamente 0,5-1 m) e da pochi canali lagunari che convergono verso la Bocca di Chioggia, attraverso la quale la laguna meridionale comunica con il mare. I suoi fondali sono costituiti da depositi prevalentemente limosi ricchi di sostanza organica, generalmente di ambiente lagunare e deltizio. In corrispondenza di alcuni antichi cordoni litoranei sommersi sono presenti sedimenti granulometricamente più grossolani.
Fig. 34 - Posizioni della linea di costa (Favero & Serandrei Barbero, 1978; Bondesan et al., 2001): (X) Linea di massima ingressione marina, circa 6.000 anni B.P.; (Y) 4.500 anni B.P.; (Z) 3.000 anni B.P.; (W) 2.500 anni B.P.(da Rizzetto et al., 2003).
La linea di massima ingressione marina raggiunta durante la trasgressione olocenica (circa 6.000 anni fa) è stata individuata nel settore occidentale del territorio attraverso lo studio sedimentologico e stratigrafico del sottosuolo (posizione X in Fig 34); i relativi depositi litorali e lagunari sono stati sepolti dai cospicui apporti solidi fluviali responsabili della rapida progradazione della costa verso oriente. Evidenze superficiali di antiche linee di riva si riconoscono, invece, più ad est: nel settore meridionale della laguna, a partire dal Porto di Malamocco verso sud, si individuano le tracce di antichi apparati costieri diretti NNE-SSO, il più interno dei quali probabilmente testimonia la posizione assunta dal litorale circa 4.500 anni fa per un periodo sufficientemente lungo da permettere la formazione di un cordone litoraneo rilevante (Y in Fig. 34). Negli ultimi 4.000 anni l’ulteriore progressiva migrazione della costa verso est è stata nuovamente favorita Rapporto Finale Linea 3.10
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dall’intensa attività deposizionale dei fiumi Brenta, Bacchiglione, Adige e Po: le varie tappe di questo avanzamento sono tuttora provate dalle numerose tracce di allineamenti sabbiosi distinguibili a sud di Chioggia. Attualmente la porzione di pianura costiera esaminata è attraversata da due importanti fiumi, il Brenta ed il Bacchiglione, che scorrono in direzione NO-SE e da numerosi canali.
Fig. 35 - Le principali direttrici di deflusso oloceniche del Brenta nell’area compresa tra Naviglio Brenta e Bacchiglione (da Bondesan & Meneghel, 2004). Legenda semplificata: 1) e 2) margine interno lagunare e linea di costa da cartografia storica, XVI sec. (1) e XVIII sec. (2); 3) limite della spiaggia intertidale da cartografia storica (anno 1763); 4) antico corso fluviale da cartografia storica (XVI e XVII sec.); 5) dossi del Brenta (Olocene); 6) dosso fluviale in laguna da cartografia storica; 7) dossi dell’Adige e del Po; 9) direttrici di deflusso; 11) datazioni 14C: “a” - 2640±70 anni 14C B.P., 1000-625 a.C. e 1380±100 anni 14C B.P., 450-860 d.C. (Castiglioni et al., 1987); “b” - 1730±80 anni 14C B.P., 89-531 d.C. e 1140±80 anni 14C B.P., 688-1025 d.C. (Pirazzoli et al., 1981); “c” - 2640±60 anni 14C B.P., 968-544 a.C. (Levorato, 2002).
Evidenze dell’antica idrografia sono chiaramente riconoscibili sull’intero territorio: paleoalvei presenti a nord del Bacchiglione sembrano corrispondere a percorsi tardo-olocenici del Brenta connessi con un tracciato passante a NE di Padova per Vigodarzere e Ponte di Brenta, mentre quelli a sud a percorsi estinti di Adige e Po (Bondesan & Meneghel, 2004) (Fig. 35). Sembra infatti che a sud del margine lagunare rimanga traccia della più antica direttrice settentrionale di deflusso del Po, passante, da ovest ad est, per Agna, Cona, Conca d’Albero e Civè e diretta verso Chioggia (Castiglioni, 1978); in località Conca d’Albero vi confluiva un paleo-Adige, proveniente da ovest e Rapporto Finale Linea 3.10
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passante per Candiana e Villa del Bosco. Considerazioni di carattere archeologico e dati storici sembrano confermare che questo percorso del Po è rimasto attivo fino all’epoca romana (Castiglioni, 1978; Bassan et al., 1994), benché sul relativo dosso siano stati rinvenuti reperti archeologici dell’Età del Bronzo (Bassan et al., 1994).
Assetto geologico e geomorfologico dell’area test (campo sperimentale) All’individuazione delle caratteristiche geologiche e geomorfologiche generali di tutto il territorio è seguita un’indagine più dettagliata delle strutture e dei depositi presenti in corrispondenza del campo sperimentale (riquadro rosso in Fig. 36), in grado di fornire un supporto all’interpretazione dei risultati ottenuti mediante le indagini geoelettriche ed idrogeologiche condotte per comprendere la dinamica dei flussi d’acqua sotterranei locali. L’area test è ubicata in località Casetta, in un settore altimetricamente depresso che giace mediamente 2,5 m sotto il livello del mare. Esso è limitato a nord dai fiumi Brenta e Bacchiglione che scorrono paralleli lungo il margine meridionale della laguna fino alla località Ca’ Pasqua, dove il Bacchiglione confluisce nel Brenta. Numerose tracce di paleoalvei ed antichi canali minori sono state individuate in tutto il territorio (Fig. 36); i dettagli relativi all’assetto geomorfologico del sito in cui è stato realizzato lo stendimento per le misure geolettriche possono comunque essere meglio visualizzati in Fig. 37.
Fig. 36 - Assetto geomorfologico del settore di bacino scolante a sud della Laguna di Venezia in cui è inserito il campo sperimentale.
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Fig. 37 - Dettaglio dell’assetto geomorfologico del territorio in corrispondenza dell’aera test.
Nel corso delle indagini, lungo lo stendimento per il monitoraggio elettro-tomografico tempovariante sono stati effettuati alcuni carotaggi profondi 6 m, finalizzati all’installazione di piezometri per misure di livello di falda e di conducibilità elettrica dell’acqua, e due pozzi profondi 20 m e 50 m, per il campionamento delle acque di falda individuate rispettivamente rispettivamente tra 15 e 20 m e tra 45 e 50 m. L’analisi stratigrafica di questi sondaggi ha permesso di definire le sequenze deposizionali e le principali discontinuità litologiche presenti entro i primi 6 m di sottosuolo. In particolare, è stato ricostruito l’assetto stratigrafico lungo tre allineamenti di carotaggi, la cui ubicazione è indicata in Fig. 38. Ne è emerso che le unità investigate, tutte tardo-oloceniche, sono costituite per lo più da sedimenti marini, soprattutto sabbie fossilifere; queste sono coperte da depositi affioranti di ambiente alluvionale, granulometricamente più fini e caratterizzati da modesto spessore, e da torbe palustri. Le zone a ridosso del margine lagunare, infatti, sono state sedi di paludi e canneti fino al termine negli anni ’30, periodo durante il quale è stata portata a termine la completa bonifica del territorio. In Figg. 39, 40 e 41 sono mostrate le tre sezioni stratigrafiche realizzate con le nuove informazioni disponibili in corrispondenza dell’aera test: la prima è stata condotta parallelamente allo stendimento per il monitoraggio elettro-tomografico, la seconda e la terza, invece, perpendicolarmente ad esso.
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CA6 CA5 CA4 CA11 CA10
CA14
CA13 CA3 CA7 CA1 CA9
CA2
Fig. 38 - Ubicazione dei sondaggi, spinti fino ad una profondità massima di 6 m dal piano campagna, utilizzati per lo studio del sottosuolo in corrispondenza dell’area test.
Appare evidente che gran parte dei depositi superficiali è costituita da argille organiche e torbe, mentre sedimenti superficiali limosi si rinvengono soprattutto in corrispondenza del settore nordorientale dell’area. Queste unità, non particolarmente spesse, drappeggiano le sottostanti sabbie fossilifere. Utilizzando ulteriori informazioni dedotte da studi pregressi (Carbognin & Tosi, 2003) si è tentata la realizzazione di una sezione stratigrafica più estesa e profonda rispetto a quella rappresentata in Fig. 39: essa permette di visualizzare in modo schematico le caratteristiche litologiche generali del sottosuolo nell’area in cui è inserito il campo sperimentale e fornisce un valido supporto all’identificazione delle sue caratteristiche idrogeologiche almeno fino ad una profondità pari a circa 50 m (Fig. 42). La sequenza stratigrafica mostra, infatti, la prevalente presenza di depositi sabbiosi, interrotti da un’unità limoso-argillosa mediamente compresa tra -14 m e -22 m s.l.m. Ulteriori strati di limo ed argilla sono presenti all’interno delle sabbie, senza comunque interromperne la continuità.
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Fig. 39 - Sezione stratigrafica realizzata parallelamente allo stendimento per il monitoraggio elettro-tomografico tempo-variante.
Fig. 40 - Sezione stratigrafica realizzata perpendicolarmente allo stendimento per il monitoraggio elettrotomografico tempo-variante.
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Fig. 41 - Sezione stratigrafica realizzata perpendicolarmente allo stendimento per il monitoraggio elettrotomografico tempo-variante.
Fig. 42 - Sezione stratigrafica realizzata integrando i dati di nuova acquisizione con le informazioni dedotte da studi pregressi.
Assetto idrogeologico del sottosuolo dell’area test Le unità identificate nel sottosuolo dell’area test mediante l’analisi stratigrafica dei sondaggi di cui si è parlato nel paragrafo precedente appartengono alla parte più superficiale di un sistema multifalda composto da una serie di acquiferi ben sviluppati ed esteso sotto l’intero comprensorio veneziano. Di essi i primi sei risultano essere i più importanti, in quanto particolarmente sfruttati nel Rapporto Finale Linea 3.10
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periodo 1950-1970. L’assetto idrogeologico dei primi 20-30 m di sottosuolo è abbastanza eterogeneo, essendo caratterizzato dalla presenza di falde freatiche, semi-confinate e localmente confinate. Questa complessità è dovuta all’alta variabilità litologica dei depositi, costituiti da facies diverse di ambiente alluvionale, deltizio, lagunare e litorale, sovrapposte o lateralmente eteropiche. Tra 30 e 100 m di profondità sono presenti due importanti acquiferi parzialmente separati da un aquitard discontinuo (Fig. 43).
Fig. 43 - Sezione idrogeologica dell’aera test.
Recenti studi (Carbognin & Tosi, 2003; Carbognin et al., 2005a) hanno evidenziato che l’intrusione massima può spingersi oltre 20 km dalla costa, favorita da quote topografiche generalmente inferiori al livello marino e che la base della contaminazione può raggiungere una profondità di 100 m. Le mappe presenti in Fig. 44 mostrano rispettivamente la giacitura del tetto e del letto della contaminazione salina. In particolare, la profondità del tetto varia in funzione delle diverse condizioni idrauliche e meteoclimatiche e subisce le maggiori fluttuazioni nei primi 10 m di sottosuolo. La base si approfondisce, in generale, procedendo da nord verso sud, partendo da una profondità media di 15-30 m fino ad arrivare a 60-75 m e localmente anche a 100 m dal piano campagna.
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Fig. 44 - Profondità (a) del tetto e (b) del letto della contaminazione salina, espressa in metri e misurata a partire dal piano campagna (da Carbognin & Tosi, 2003).
L’assetto morfologico della base della contaminazione salina dipende principalmente dalla distribuzione e dalla continuità degli orizzonti argillosi, dal loro grado di permeabilità, nonché dal loro spessore. A causa della notevole variabilità litologica e strutturale del sottosuolo del comprensorio lagunare veneziano, legata alla sua complessa storia evolutiva, strati impermeabili caratterizzati da un’estensione continua raramente sono stati identificati alle profondità di interesse.
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3.3.4
Attività in campo ed in laboratorio
Livelli piezometrici, carotaggi e conducibilità elettrica ed idraulica nelle falde del sito sperimentale di Casetta - WP3 e WP4. Livelli piezometrici nella falda freatica Nell’ambito del progetto sono stati installati nell’area test di Casetta alcuni piezometri superficiali nei quali è stato monitorato il livello della falda freatica e la sua contaminazione salina; i punti di misura sono contraddistinti in Figura 38 dalle sigle CA01 – CA14. Le misure di livello piezometrico sono state eseguite con cadenza pressoché mensile, ad eccezione del periodo 5/6/2007 – 8/6/2007 quando, in occasione dell’esperimento all’idrovora Casetta, sono state eseguite più misurazioni al giorno. I principali risultati ottenuti per quanto riguarda il livello della falda freatica vengono visualizzati nelle Figure 45, 46 e 47.
Fig. 4.5 – Andamento temporale del livello piezometrico della falda freatica nel periodo compreso tra febbraio e luglio 2006. Il monitoraggio si è svolto con frequenza mensile.
Dai dati raccolti possiamo dedurre che il livello piezometrico della falda freatica risulta pressoché costante nel tempo (una certa variazione si osserva nel solo CA06). La piezometria è più elevata nei piezometri che si trovano vicino al Canal Morto rispetto ai piezometri situati nella porzione centrale e meridionale dell’area di studio. Un impatto significativo sulla posizione della falda è esercitato dal canale di adduzione all'impianto idrovoro. La direzione principale di flusso sotterraneo risulta essere Nord-Sud, dalla insieme laguna/fiumi/Canal Morto verso la campagna circostante. Il gradiente è significativo solo per i primi 200 m di a partire dal Canal Morto.
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Fig. 46 – Andamento temporale del livello piezometrico della falda freatica nel periodo compreso tra il 5 e l’8 giugno 2006. In questo periodo sono state effettuate più misure al giorno.
Fig. 47 – Mappa della superficie piezometrica della falda freatica (m s.l.m.), l’idrografia superficiale e le principali direzione di deflusso; i dati sono riferiti al monitoraggio del 19 aprile 2006. Rapporto Finale Linea 3.10
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Carotaggi Misurazioni di maggior dettaglio sono state eseguite nei pozzi profondi CA20 e CA50, terebrati in prossimità dell’impianto idrovoro (Figura 48), nell’area di proprietà del consorzio di bonifica stesso.
Fig. 48 - Terebrazione die piezometri CA20 e CA50 sul sito sperimentale di Casetta.
Come illustrato in Fig. 49, i due pozzi sono finestrati rispettivamente tra le profondità 14-20 m e 44-50 m, in corrispondenza ai primi due acquiferi semi-confinati individuati nell’area. L’utilizzo di due trasduttori di pressione collegati ad una centralina di acquisizione automatica ha permesso il monitoraggio di estremo dettaglio dell’andamento temporale delle pressioni di falda. I dati piezometrici registrati nel giugno 2006 sono riportati in Fig. 50 e 51; si fa osservare come in entrambi i pozzi i livelli piezometrici siano superiori al piano campagna a conferma del comportamento confinato (almeno parziale) delle due falde. Le figure riportano inoltre la quota di marea registrata a Chioggia; appare evidente come il regime mareale influenzi le oscillazioni di breve periodo del livello di falda.
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PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006 piezometro p.c.
piezometro p.c.
Sabbie prevalenti. Acquifero freatico
Sabbie prevalenti. Acquifero freatico
Sedimenti fini coesivi argillosi 14 m e limosi in prevalenza
12 m
12 m 14 m
Sedimenti fini coesivi argillosi e limosi in prevalenza
Sabbie prevalenti I° acquifero in pressione
Sabbie prevalenti I° acquifero in pressione
14 m
Tratto fessurato
38 m 40 m
Sedimenti fini coesivi argillosi e limosi in prevalenza
20 m
44 m
Sabbie prevalenti. II° acquifero in pressione 50 m
CA20
CA50
Fig. 49 – Stratigrafia di riferimento e posizione dei filtri nei piezometri CA20 e CA50.
Rapporto Finale Linea 3.10
50 m
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006 1
livello ( m s.l.m.)
0.5
0
-0.5
-1
marea CA20
29/6/06 00.03
27/6/06 00.03
25/6/06 00.03
23/6/06 00.03
21/6/06 00.03
19/6/06 00.03
17/6/06 00.03
15/6/06 00.03
13/6/06 00.03
11/6/06 00.03
9/6/06 00.03
7/6/06 00.20
5/6/06 00.20
3/6/06 00.20
1/6/06 00.20
-1.5
data
Fig. 50 – Livello piezometrico registrato nel giugno 2006 al piezometro CA20. Si riporta anche il livello della marea a Chioggia.
-0.9
0.8
-0.92
0.6
-0.94
0.4
-0.96
0.2
-0.98
0
-1
-0.2
-1.02
-0.4
-1.04
-0.6
-1.06
marea CA50
-0.8
livello CA50 (m s.l.m.)
marea (m s.l.m.)
1
-1.08
29/6/06 0.00
27/6/06 0.00
25/6/06 0.00
23/6/06 0.00
21/6/06 0.00
19/6/06 0.00
17/6/06 0.00
15/6/06 0.00
13/6/06 0.00
11/6/06 0.00
9/6/06 0.00
7/6/06 0.00
5/6/06 0.00
3/6/06 0.00
-1.1 1/6/06 0.00
-1
data
Fig. 51 – Livello piezometrico registrato nel giugno 2006 al piezometro CA50. Si riporta anche il livello della marea a Chioggia.
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PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Contaminazione salina nelle falde freatiche Contestualmente alle misurazioni dei livelli piezometrici, sono state condotte delle misure di conducibilità elettrica in tutti i piezometri superficiali. In ciascun piezometro le registrazioni sono state eseguite a diverse profondità con un intervallo pari a 50 cm. Purtroppo, non potendo eseguire i piezometri a regola d’arte per la limitatezza del finanziamento, ciò ha comportato l’intasamento del fondo degli stessi con la conseguenza che le misure si sono potute condurre fino a 2-2.5 m di profondità. L'andamento temporale della conducibilità media della falda freatica è visualizzato nelle Figure 52, 53 e 54.
Fig. 52 –Andamento temporale della conducibilità elettrica della falda freatica nel periodo compreso tra febbraio e luglio 2006. Il monitoraggio si è svolto con frequenza mensile.
Fig. 53 – Andamento temporale della conducibilità elettrica della falda freatica nel periodo compreso tra il 5 e l’8 giugno 2006. In questo periodo sono state effettuate più misure al giorno. Rapporto Finale Linea 3.10
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Fig. 54 –Valori di conducibilità elettrica (microS/cm) misurati sia nei piezometri sia lungo il canale consorziale (Barche); i dati sono riferiti al monitoraggio del 19 aprile 2006.
La conducibilità risulta molto elevata (oltre 5mS/cm) nei piezometri che si trovano lungo i canali trasversali rispetto al canale consorziale Barche e nel piezometro che si trova a est dell’idrovora, mentre negli altri piezometri i valori di conducibilità variano tra i 2 e 5 mS/cm. Inoltre si deve sottolineare il basso valore di conducibilità rilevata nei piezometri situati nella porzione centrale dell’area di studio (CA1 e CA9). La sonda multiparametrica con cui è stato strumentato il pozzo CA20 ha consentito di caratterizzare il primo acquifero semi-confinato anche in relazione alla contaminazione salina. La Fig. 55 mostra l’andamento temporale della conducibilità elettrica nel periodo maggio-luglio 2006; il parametro presenta delle oscillazioni limitate attorno al valore di 24 mS/cm; la falda risulta pertanto altamente contaminata da acqua salata.
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PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006 24.4 24.3
conducibilità elettrica (mS/cm)
24.2 24.1 24 23.9 23.8 23.7 23.6 23.5
18/7/06 06.03
15/7/06 06.03
12/7/06 06.03
9/7/06 06.03
6/7/06 06.03
3/7/06 06.03
30/6/06 06.03
27/6/06 06.03
24/6/06 06.03
21/6/06 06.03
18/6/06 06.03
15/6/06 06.03
12/6/06 06.03
9/6/06 06.03
6/6/06 06.20
3/6/06 06.20
31/5/06 06.20
28/5/06 06.20
25/5/06 06.20
22/5/06 06.20
19/5/06 06.20
16/5/06 06.20
23.4
data
Fig. 55 – Conducibilità elettrica al piezometro CA20.
Salinità delle acque dei canali di bonifica Con la finalità di valutare se la rete di bonifica sia anch’essa una sorgente di contaminazione, nell’ambito dell’esperimento condotto a Casetta nel giugno 2006 sono state eseguite anche delle misurazioni di conducibilità elettrica nei canali di bonifica circostanti il sito test. Le misure sono state condotte nei punti PT5-PT6-PT7 e riportate in tabella 12; inoltre è stato monitorato in continuo anche il Canale Morto poco ad est dell’impianto idrovoro di Casetta (figura 56). I dati raccolti evidenziano come le acque presenti nella rete di drenaggio siano sostanzialmente dolci (la conducibilità è usualmente inferiore a 5-6 mS/cm) se si eccettua il punto PT5 che è posto in corrispondenza ad un profondo fosso parallelo al corso del Brenta-Bacchiglione. Tale fosso, il cui fondo è 2-3 m al di sotto di quello del Canale Morto, sembrerebbe intercettare una parte dell’acqua salmastra che si infiltra dagli alvei dei fiumi. La rete di bonifica non appare pertanto essere una sorgente di contaminazione salina nell’area di interesse.
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PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006 7.0
6.0
mS/cm
5.0
4.0
3.0
2.0
data - ora Fig. 56 – Conducibilità elettrica nel Canale Morto poco ad est dell’idrovora Casetta.
Caratteristiche idrauliche della falda freatica e della falda semiconfinata superficiale Durante il mese di giugno 2006 il piezometro superficiale CA01 è stato strumentato con un trasduttore di pressione che ha registrato la posizione della falda freatica con cadenza oraria. I dati raccolti sono stati messi in relazione al livello di aspirazione dell’impianto idrovoro di Casetta e si è osservato che esiste una buona correlazione tra le oscillazioni del livello nel canale di scolo imposte dall’accensione/spegnimento delle pompe e le fluttuazioni sulla breve scala del livello di falda (Fig. 57). I dati sono attualmente in fase di interpretazione con un modello di flusso sotterraneo agli elementi finiti e permetteranno di caratterizzare dal punto di vista idrologico gli strati sedimentari più superficiali.
Rapporto Finale Linea 3.10
8/6/06 14.58
8/6/06 10.58
8/6/06 06.58
8/6/06 02.58
7/6/06 22.58
7/6/06 18.58
7/6/06 14.58
7/6/06 10.58
7/6/06 06.58
7/6/06 02.58
6/6/06 22.58
6/6/06 18.58
6/6/06 14.58
6/6/06 10.58
6/6/06 06.58
6/6/06 02.58
5/6/06 22.58
5/6/06 18.58
5/6/06 14.58
5/6/06 10.58
1.0
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
-3.4
quota (m l.m.)
-3.6
-3.8
-4.0 livello aspirazione Casetta -4.2
-4.4 01-giu
CA01
06-giu
11-giu
16-giu
21-giu
26-giu
tempo
quota (m l.m.)
-3.4 livello aspirazione Casetta CA01
-3.5
-3.6
-3.7
13/06/2006 0.00
12/06/2006 12.00
12/06/2006 0.00
11/06/2006 12.00
11/06/2006 0.00
10/06/2006 12.00
10/06/2006 0.00
09/06/2006 12.00
09/06/2006 0.00
-3.8
tempo Fig. 57 – Livello di aspirazione all’idrovora Casetta e quota piezometrica nel piezometro CA01 durante il mese di giugno 2006.Nella figura sotto è riportato uno zoom nei tre giorni 9-11 giugno
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E’ state condotta in data 8 giugno 2006 una prova di pompaggio a portata costante nel piezometro CA20 per caratterizzare le proprietà idrologiche (conducibilità idraulica) del primo acquifero confinati. La prove è stata eseguita con una portata costante Q=0.183 l/s. La Fig. 4.43 fornisce l’andamento temporale della curva di recovery registrata al pozzo CA20 a partire dallo spegnimento della pompa. La curva, è stata interpretata con la relazione di CooperJacob: 2.303 Q T s essendo T la trasmissività e s la variazione di piezometria in un ciclo logaritmico di tempo. L’equazione fornisce come risultato T=1.510-4 m2/s da cui, essendo lo spessore b della formazione sabbiosa pari a circa 25 m, si ottiene una conducibilità idraulica k=T/b=610-4 cm/s.
1
tempo da fine pompaggio(s) 10 100 1000
10000
0
recovery (cm)
50 100 150
S
200 250 300 350
Fig. 58 – Risultato della prova di pompaggio nella fase di recovery condotta sul piezometro CA20.
Una analoga prova è stata tentata anche nel piezometro CA50. Tuttavia significative emissioni di metano ne hanno compromesso il buon esito. Si è potuto comunque riscontrare che la conducibilità del secondo acquifero confinato è superiore a quella dello strato sabbioso soprastante.
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Acquisizioni tomoelettriche terrestri (WP2 e WP6) L’esperimento di tomografia tempo variante ha avuto l’obiettivo di monitorare nell’area di Casetta le variazioni di resistività indotte dalle oscillazioni dell’intrusione salina e dai sistemi di canali e di pompaggio presenti nell’area. Le varie fasi portate a termine durante l'arco di durata dell'esperimento sono state: Analisi dei dati pregressi geologici, idrogeologici e geofisici disponibili nell’area della laguna veneta meridionale (2004 –2005) Studio per l’individuazione del sito su cui effettuare l’installazione dell’esperimento (2004 –2005) Acquisizioni e studio geofisico volto alla caratterizzazione dell’area dal punto di vista geoelettro-stratigrafico e alla definizione dei parametri sperimentali ottimali della configurazione sperimentale (avvenuta nel primo semestre del 2005) Ingegnerizzazione e test di campo della strumentazione elettrotomografica (2004-2005) Installazione dell’esperimento (da novembre 2005) Acquisizione dati (novembre 2005 – novembre 2006) Disinstallazione (novembre 2006) L’esperimento tomografico tempo variante ha campionato un transetto ubicato presso il sistema di pompaggio Casetta (Chioggia) del Consorzio Adige – Bacchiglione che ha supportato la logistica dell’esperimento.
Fig 59: Ubicazione delle acquisizioni elettro-tomografiche nell’area di Casetta. ERT1 ERT2: profili elettrotomografici acquisiti per la caratterizzazione del sito e il setup dell’esperimento tomografico tempo variante a bassa risoluzione (TL-ERTLR) e alta risoluzione (TL-ERTHR). Le tomografie ERT-Transv e ERT-BAC sono state acquisite per ottenere informazioni elettrostratigrafiche aggiuntive nell’area.
Tale sito dista circa 600 m dal limite prossimo della Laguna (fig. 59). L’esperimento è consistito nell’acquisizione di elettrotomografie lungo un transetto lungo 300 m sul quale sono state Rapporto Finale Linea 3.10
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acquisite giornalmente 10 sezioni elettrotomografiche. Di esse 5 sono state acquisite, in configurazione Wenner, con spaziatura elettrodica di 5 m e per tutta la lunghezza della linea 5 con spaziatura elettrodica ogni 2.5 m per i primi 100 m dove è stata rilevata la presenza e la maggiore influenza dell’intrusione salina.
Fig. 60: Apparato sperimentale utilizzato nelle acquisizioni Fig. 61: a) Ciclo di misura per ogni acquisizione. elettromografiche b)Esempio di test per la valutazione dell’errore di misura.
Lo strumento sviluppato ed ingegnerizzato da IDPA è costituito da un georesistivimentro digitale 2 canali a 24 bit ad elettrodi indirizzabili fino ad un massimo di 255 elettrodi. L’apparato è stato dotato di un sistema di comunicazione per il controllo remoto della misura e per lo scaricamento dei dati. Le misure sono state effettuate con configurazione Wenner in corrente continua. Il ciclo di singola misura è consistito nella: 1)acquisizione dei potenziali spontanei, 2)iniezione di corrente, nel terreno e misura dei potenziali e delle correnti, 3)acquisizione dei potenziali spontanei, 4) iniezione di corrente, nel terreno, con verso opposto alla precedente (2) e misura dei potenziali e delle correnti, 5)acquisizione dei potenziali spontanei.
Fig. 62: Configurazione sperimentale utilizzata per l’acquisizione dei dati mediante il metodo Wenner. Ogni acquisizione consta di 837 misure 590 per TL-ERTLR e 247 per TL-ERTHR.
Fig. 63: Vista verso del campo sperimentale. In alto a destra l’impianto idrovoro di Casetta. Ogni scatola contiene un elettrodo accoppiato al suolo mediante un picchetto inox.
Per ognuno dei sub-cicli descritti sono state acquisite le medie dei segnali, acquisiti a 22 khz, di
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potenziale e corrente su 750 campioni. L’acquisizione ha consentito l’acquisizione di circa 1200 elettro-tomogrammi che coprono in modo quasi completo il periodo di monitoraggio. I dati acquisiti sono stati sottoposti ad un pre-processamento consistente nella analisi di qualità del dato e conseguente selezione delle misure non soggette a errori superiori al 10% o relative a malfunzionamento strumentale. I dati sono stati archiviati nella forma definitiva e predisposti per costituire l’ingresso della procedura di Inversione tomografica di essi. L’inversione tomografica è stata effettuata con programmi dedicati e basati sulla minimizzazione di una funzione obiettivo dipendente dai residui. Nella fase di caratterizzazione geofisica del sito sono stati acquisiti alcuni sondaggi elettrici verticali (VES1 e VES2, fig. 3.4) e due linee elettrotomografiche (ERT1 e ERT2 fig. 59), in collaborazione con MORGAN-RILIEVI, al fine di valutare preliminarmente rispettivamente l’estensione e la profondità della porzione di sottosuolo affetta dall’intrusione salina e i parametri ottimali per risolverla sperimentalmente.
Fig 64: ERT1 a) Dati di resistività apparenti misurate, b) Resistività apparenti calcolate corrispondenti al modello di resistività riportato in c).
La prima linea è lunga 720 m (fig 64). Essa ha consentito di definire la porzione di sottosuolo interessato da valori di resistività attribuibili ad acqua salata e/o salmastra (resistività < di 4 ohm*m) e il suo limite meridionale posto a circa 300 m dal suo inizio. Inoltre essa ha permesso di ottenere informazione sulla sua estensione in profondità, circa 45 m da p.c. La seconda linea ERT2 (fig. 65) è stata di fondamentale importanza per definire la spaziatura elettrodica minima da utilizzare nell’esperimento tomografico tempo variante per risolvere il tetto dell’intrusione salina posto a circa 2-3 m dal p.c.
Rapporto Finale Linea 3.10
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Fig 65: ERT2 a) Dati di resistività apparenti misurate, b) Resistività apparenti calcolate corrispondenti al modello di resistività riportato in c).
Nella stessa area del transetto sopra descritto è stato acquisito un secondo profilo, trasversalmente al transetto stesso (ERT-Transv fig. 59), in corrispondenza del suo inizio, per studiare le variazioni laterali di resistività perpendicorlamente alla linea. Questo secondo profilo è stato acquisito con lo stesso tipo di strumentazione utilizzata per l’acquisizione del transetto tomografico utilizzando 24 elettrodi spaziati a 2 m. Analogamente lungo il Bacchiglione sono stati eseguiti rilievi elettrotomografici (marini(ERT-BAC fig. 66)), con la tecnica descritta nel paragrafo successivo, che sono stati utilizzati per ottenere informazioni sulla distribuzione della resistività del suolo nel tratto tra la linea tomografica tempo variante e la laguna.
Fig. 66: a) Tomografia ERT-BAC e b) ERT transv.
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Indagini tomografiche elettriche lungo il fiume Bacchiglione - WP6 - MORGAN RILIEVI Composizione unità operativa Oltre alle attività di supporto logistico e operativo svolte in qualità di partner, la ditta Morgan s.r.l. ha effettuato attività sperimentali di indagini geofisiche consistenti in tomografie elettriche nel fiume Bacchiglione, impiegando strumenti, mezzi e personale proprio. Le attività di campo e le successive elaborazioni dei dati sono state eseguite da: Giada Marco Chiozzotto Barbara
Direttore tecnico Morgan s.r.l. Respons. software Morgan s.r.l.
[email protected] [email protected]
Obiettivi La tomografia elettrica in ambiente acqueo è una tecnica di indagine recentissima, tuttora poco impiegata e limitata quasi esclusivamente all'ambiente marino costiero. L'utilizzo all'interno del fiume Bacchiglione si configura quindi come una sperimentazione del metodo tomografico, ed è volta principalmente ad individuare stratificazioni nell'acqua ed in particolare ad identificare la eventuale interfaccia tra acqua dolce e acqua salata all'interno del fiume o al di sotto del letto. Mediante la tomografia elettrica vengono acquisiti dati di resistività apparente della porzione di terreno o acqua attraversati, riferiti ad un punto di coordinate planimetriche e profondità univocamente determinati in funzione della geometria dello stendimento elettrico impiegato. Per il rilievo tomografico in acqua la geometra che consente la minore dispersione di energia e la più omogenea distribuzione della stessa agli elettrodi è la geometria Schlumberger inversa, ovvero caratterizzata dal dipolo di corrente al centro di ciascun quadrupolo. I profili tomografici sono stati eseguiti nel settore del fiume Bacchiglione adiacente al campo sperimentale Casetta, in modo che le informazioni ottenute con questa nuova metodologia possano essere integrate a quelle fornite dalla tomografia elettrica terrestre e dai carotaggi eseguiti nella stessa zona. Attività preliminari e caratteristiche del sito indagato Il territorio a Sud-Ovest della Laguna di Venezia si caratterizza per un intreccio di fiumi e canali con che sono stati nel tempo ampiamente deviati e modificati. Nella figura 1 alla pagina seguente si riporta la planimetria relativa al tratto di fiume oggetto di indagine. La indagine geofisica (eseguita nel mese di Giugno 2006) è stata preceduta da una ricognizione del tratto del fiume Bacchiglione compreso tra la confluenza con il fiume Brenta e Ca' Bianca, effettuata allo scopo di verificare i limiti operativi imposti dalla presenza di ponti, di corpi semisommersi quali tronchi e rami, di bassifondi presso le rive. La tomografia elettrica in ambiente acqueo richiede infatti che il cavo multielettrodico venga trainato da una imbarcazione mantenendo il più possibile una traiettoria rettilinea: è pertanto evidente che ostacoli, riduzioni di sezione idraulica o del battente d'acqua possono comportare notevoli limitazioni allo svolgimento della indagine. Nel corso del sopralluogo è stato eseguito il rilievo batimetrico del tratto di fiume Bacchiglione nel quale era prevista la esecuzione della tomografia elettrica ed è stata misurata la conducibilità dell'acqua a bassa e media profondità. Il Bacchiglione tra Ca' Bianca e la confluenza con il Brenta ha fondale complessivamente abbastanza regolare, con profondità media compresa tra 4 e 5 m, e la conducibilità dell'acqua, misurata in superficie ed a media profondità, non ha superato in questo tratto il valore di 600 mS/cm. Esecuzione delle sezioni tomografiche elettriche nel Bacchiglione, elaborazione ed interpretazione dei dati acquisiti Rapporto Finale Linea 3.10
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Per la esecuzione delle sezioni tomografiche elettriche nel Bacchiglione la ditta Morgan ha impiegato personale, mezzi e strumenti propri. La prospezione geofisica è stata condotta operando a bordo di una imbarcazione di modeste dimensioni, adatta alla navigazione in acque poco profonde ed in canali o fiumi, equipaggiata con due PC notebook, ecoscandaglio, due GPS, un georesistivimetro ed impianto elettrico configurato per alimentare tutta la strumentazione. Nel corso della prospezione la barca traina un cavo multipolare speciale per rilievi in mare/ambiente acqueo in Kevlar, lungo 81 metri, con 16 elettrodi in grafite, tenuto in galleggiamento da boette e mantenuto in "tensione" da un'ancora galleggiante alla estremità. A bordo della imbarcazione si controlla la traiettoria seguita, mediante un PC notebook collegato a GPS sul quale viene visualizzata la carta base ed il percorso seguito, e si gestisce l'acquisizione delle sezioni tomografiche mediante il georesistivimetro IRIS Syscal Pro 72 Switch, collegato ad un secondo GPS e ad un secondo PC notebook sul quale è installato il sofware di gestione del georesistivimetro. Sul display del PC notebook collegato al georesistivimetro viene visualizzata in tempo reale la sezione tomografica elettrica in corso di acquisizione, grazie alla associazione tra una scala cromatica opportuna ed i valori di resistività apparente rilevati.
Esperimento di pompaggio nel sito sperimentale di Casetta (tutti i WP) Tra luglio 2005 e luglio 2006 sono state condotte una serie di misurazioni con la finalità di: 1) caratterizzare dal punto di vista idrologico ed in modo più dettagliato possibile il sito test di Casetta, e 2) costituire una base dati idrologica dettagliata per un periodo precedente all'esperimento di pompaggio, in modo da poter mettere in evidenza gli effetti dell'esperimento. A partire da gennaio 2006, sono state effettuate misure a cadenza mensile di livelli piezometrici e conducibilità elettrica dell'acqua di falda in alcuni piezometri superficiali e profondi posti nell'area, a cui si sono aggiunte misure di conducibilità elettrica nei canali di bonifica, sempre a cadenza settimanale.
Fig. 67 – Inquadramento dell’'area test di Casetta con evidenziati i diversi punti di misura dei parametri idrologici.
A fine esperimento, sono state definite le caratteristiche idrauliche degli acquiferi semiconfinati e confinati più superficiali (fino a 50-60 m di profondità) per mezzo di prove di pompaggio. Rapporto Finale Linea 3.10
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L'esperimento di Casetta è consistito nell'imporre dei livelli particolarmente depressi/elevati nel canale di adduzione all'impianto e nel monitorare simultaneamente i livelli piezometrici, la conducibilità idraulica nei diversi piezometri istituiti nell'area test e l'attività di radon nella falda freatica e nella falda semiconfinata a 20 metri di profondità. L’esperimento di tomografia tempo variante ha avuto l’obiettivo di monitorare nell’area di Casetta la variazione in resisistività indotta dalle variazioni di posizione della intrusione salina forzate dal drenaggio superficiale esercitato dall'impianto idrovoro.
Rapporto Finale Linea 3.10
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3.3.5 Elaborazione e Risultati ottenuti Geoelettrica terrestre (WP2 e WP6) I dati acquisiti consentono di definire una elettro-stratigrafia di dettaglio dell’area del sito sperimentale (Fig 68). In generale si osserva un prima unità resistiva, probabilmente costituita da depositi superficiali e torba con spessori variabili tra circa 2.5 e 3 m e resistività superiori a 10 ohm*m.
Fig. 68 – Linea TL-ERTHR. a) Dati di resistività apparenti misurate, b) Resistività apparenti calcolate corrispondenti al modello di resistività riportato in c).
Morfologicamente essa si presenta blandamente immergente verso sud. La ricostruzione tomografica della porzione più superficiale evidenzia inoltre la presenza di aumenti relativi della resistività interpretabili, e anche sulla base della loro correlazione con il rilievo geologico e morfologico di superficie, come strutture connesse a diramazioni del paleo-alveo del fiume Adige. Tale unità è seguita da un conduttivo che fa registrare i valori minimi di resistività osservati (dell’ordine di 1 ohm*m) fino a profondità di circa 12-14 m seguito da uno strato (di spessore di circa 2 m) relativamente più resistivo e interpretabile come argille. Tale unità si estende conservando le sue caratteristiche, a partire da nord (Laguna) fino a circa 100 m verso sud. Questa unità costituisce il primo acquifero osservato che data la sua resistività risulta essere costituito da sabbie fine e medie sature di acqua salata/salmastra. Questa elettro-stratigrafia osservata ben si accorda con la stratigrafia ricostruita, fino a tali profondità sulla base delle perforazioni profonde CA20 e CA50. Al disotto di questo strato impermeabile si osserva una unità elettro-stratigrafica in cui si osserva un aumento graduale della resistività con valori di resistività variabili nell’intervallo di 4-7 ohm*m. Tali valori di resistività possono essere interpretati come strati a sabbie prevalenti sature di acqua salmastra. Come evidenziato dalle perforazioni profonde CA20 e CA50 essa ha una stratificazione fine in cui si identificano due acquiferi in pressione. Tale unità nelle sezioni tomografiche a bassa risoluzione si presenta morfologicamente come un cuneo la cui base varia da profondità variabili da circa 45 m nella parte più a nord e circa 30 m a circa 300 m più a sud. Per profondità maggiori di 45 m si osservano resistività maggiori di 8-10 ohm*m indicative di unità caratterizzate dalla presenza di acqua dolce.
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Fig. 69 – Linea TL-ERTLR. a) Dati di resistività apparenti misurate, b) Resistività apparenti calcolate corrispondenti al modello di resistività riportato in c).
L’elettro stratigrafia osservata lungo il transetto tomografico ad alta risoluzione fino a circa 1618 m di profondità descritta sopra, ben si accorda con quelle osservate lungo i due profili tomografici integrativi acquisiti lungo il Bacchiglione e nella parte più settentrionale del transetto tomografico tempo variante. (fig. 69). In particolare il profilo lungo il Bacchiglione effettuato dal WP6 Morgan Rilievi rileva resitività per lo strato conduttivo che raggiungono valori di 0.7 ohm*m e spessori superiori a quelli osservati nella parte settentrionale del transetto. Da tale fatto si può dedurre che l’intrusione salina osservata nella parte del transetto prossima alla laguna può essere prolungata quasi fino al limite della laguna. Pertanto si può affermare che esiste una connessione del cuneo salino osservato lungo la parte nord del transetto e la laguna. I dati elettro-tomografici tempo varianti acquisiti hanno consentito un monitoraggio delle variazioni di resistività indotte dalle variazioni spazio-temporali e fisico-chimiche del cuneo salino. L’intrusione salina oscilla stagionalmente, arretrando verso nord nel periodo di aprile-maggio. Le resistività in superficie subiscono un aumento relativo di circa il 20%. Tale variazioni e andamento temporale risultano essere significative per gli strati più superficiali fino a circa 10 m di profondità e per la porzione settentrionale (primi 150 m del transetto). Durante il periodo estivo il tetto dell’intrusione salina presenta la sua minima profondità. Coerentemente si osservano resistività relativamente basse anche in superficie, producendo un aumento del contenuto in sale della porzione più superficiale del terreno.
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Fig. 70: Linea LT-ERTHR dati di resistività apparenti osservate. In ogni pannello è riportata la data di acquisizione.
Fig. 71: Linea LT-ERTLR, dati di resistività apparenti osservate. In ogni pannello è riportata la data di acquisizione.
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Geoelettrica marina (WP6 - MORGAN RILIEVI) Già in fase di acquisizione si è quindi potuta constatare la bassa resistività apparente immediatamente al di sotto del letto del Bacchiglione, o molto vicino a questo: i bassi valori di resistività sono senz'altro attribuibili alla presenza di acqua salata. Nella figura seguente (Fig.72) viene indicato il tratto del Bacchiglione oggetto di indagine geofisica. Sono stati eseguiti 6 profili tomografici che coprono integralmente tutto il tratto tra Ca' Bianca e la confluenza con il Brenta, spingendosi anche a monte di Ca' Bianca. Da questi 6 profili si sono estratti sette segmenti significativi, sui quali è stata eseguita la interpretazione mediante inversione dei dati di resistività con il software TomoLab che effettua l'inversione agli elementi finiti.
Fig. 72: il fiume Bacchiglione nel tratto compreso tra la confluenza con il fiume Brenta ad Est (destra in figura) e il paese di Ca' Bianca. In corrispondenza di Ca' Bianca il Canale dei Cuori viene fatto passare sotto il Bacchiglione e sotto il Brenta mediante botti-sifone costruite al tempo della Repubblica di Venezia. I valori di resistività apparente rilevati a monte della botte-sifone, riferiti ai terreni al di sotto del Bacchiglione, sono nettamente più elevati rispetto a quelli rilevati a valle dell'opera: l'opera segna forse il limite dell'intrusione salina lungo l'asta del fiume. Con gli asterischi vengono segnalati i 7 segmenti del profilo 6, selezionati per le successive operazioni di inversione ed interpretazione.
Nella successione delle figure alle pagine seguenti, relative ai tratti da 6_1 a 6_7, viene evidenziata la progressiva diminuzione dei valori di resistività apparente nei terreni al di sotto del Bacchiglione. In tutti i diagrammi l'asse delle ordinate corrisponde alla profondità e l'asse delle ascisse corrisponde alla distanza.
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Fig. 73: risultati della inversione dei tratti da 6_1 a 6_4. Osservare il minimo relativo di resistività in corrispondenza de tratto 6_3.
Rapporto Finale Linea 3.10
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Fig. 74 risultati della inversione dei tratti da 6_4 a 6_7
Nonostante la scala a toni di grigio non sia valida quanto la scala cromatica a rendere autoesplicative le immagini, se ci si aiuta con i valori di resistività riportati e con il contouring, si può osservare quanto segue: - l'acqua del Bacchiglione (da 0 a 4-4.5 m, che corrisponde alla profondità media del fiume nel tratto indagato) presenta resistività comprese mediamente tra 10 e 5 ohm*m in tutti e 7 i segmenti, con resistività che diminuisce dall'alto verso il basso. L'acqua è più dolce in superficie, più salmastra in profondità; - al di sotto dei 4 m compare uno strato a bassa resistività, con valori minimi prossimi o inferiori a 1 ohm*m (acqua decisamente salata), in corrispondenza della profondità di 6 m circa. Lo spessore di questo elettrostrato generalmente aumenta procedendo da Ovest (Ca' Bianca) verso Rapporto Finale Linea 3.10
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Est (confluenza con il Brenta), anche se si osserva un minimo relativo di resistività e massimo relativo di spessore in corrispondenza del segmento 6_3 al di sotto dell'elettrostrato a bassa resistività si osserva un aumento della resistività, netto e repentino in corrispondenza dei tratti 6_1, 6_2, 6_4, indicativo della presenza di acqua dolce nei terreni o di argille/limi argillosi, meno deciso e più graduale altrove (6_3 e da 6_5 a 6_7) con valori di resistività riferibili alla presenza di acque salmastre in corrispondenza dei segmenti 6_6 e 6_7 a profondità comprese tra 4 e 10 m l'acqua è francamente salata
Nella tabella seguente si riportano i valori di profondità media del fondale, rilevata mediante ecoscandaglio, per ciascun segmento interpretato: Segmento 6_1 6_2 6_3 6_4 6_5 6_6 6_7
Profondità media m 4.2 4.5 5.2 4.5 3.8 4.7 4.9
I dati riportati nella tabella completano il quadro di informazioni a corredo delle sezioni tomografiche e suggeriscono le seguenti osservazioni: - al minimo relativo di resistività in corrispondenza del tratto 6_3 corrisponde un approfondimento del fiume Bacchiglione; - l'interfaccia tra acqua dolce e acqua salata è sicuramente molto vicina al fondale, ma i valori minimi di resistività si situano certamente al di sotto di esso. Sulla base di queste osservazioni sembra ragionevole ipotizzare quanto segue: a) l'acqua salata proviene principalmente dai terreni al di sotto del fiume, più che dalla intrusione dal mare lungo la via d'acqua segnata dall'alveo del Brenta e Bacchiglione, b) in questo caso è altrettanto ragionevole supporre che il bacino di provenienza dell'acqua salata sia la laguna, e che il flusso principale sia trasversale (circa da Nord a Sud) rispetto al corso del Bacchiglione. Il ragionamento deve però essere accompagnato dalle seguenti considerazioni: c) la risoluzione che la tomografia elettrica fornisce dipende dalla geometria dello stendimento. Con il cavo marino impiegato la risoluzione non è costante: a profondità comprese tra 3 e 6 m dalla superficie si acquisisce circa un valore di resistività / m e la ricostruzione della sezione per i punti intermedi deriva dall'inversione d) non sono state eseguite tomografie elettriche nel Brenta, il cui corso si interpone tra la laguna ed il Bacchiglione, e non si può escludere che l'acqua salata risalga dal mare all'entroterra seguendo l'alveo del Brenta, mantenendosi al di sotto dell'acqua dolce. Pur ritenendo maggiormente probabili le ipotesi formulate ai punti a) e b), ovvero flusso principale di acqua salata dalla laguna con direzione Nord-Sud, rispetto a quella indicata al punto d), ovvero flusso dal mare via Brenta, quest'ultima ipotesi non può essere esclusa ed è anche verosimile che il fenomeno dell'intrusione sia molto più complesso e condizionato dall'antica morfologia.
Rapporto Finale Linea 3.10
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La prospezione eseguita ha confermato la versatilità e produttività del metodo tomografico elettrico in ambiente acqueo, ed ha fornito dati importanti a supporto del quadro conoscitivo del fenomeno della intrusione salina nel territorio a ridosso della parte meridionale della Laguna di Venezia, anche se per definirne meglio la dinamica sarebbe stato necessario eseguire ulteriori indagini, in particolare nel fiume Brenta. La ditta Morgan ha svolto questa attività innovativa e sperimentale, a carattere di ricerca, nello spirito di amicizia, collaborazione e supporto a ricercatori e tecnici di vari enti ed istituzioni. Si ringraziano in particolare gli amici Adriano Mayer (CNR-IDPA Milano), Christelle Claude e Julie Gattaceca (CEREGE), Luigi Tosi (CNR-ISMAR Venezia) e Roberto De Franco (CNR - IDPA Milano) per i consigli e l'apprezzamento dimostrato per le attività svolte.
Rapporto Finale Linea 3.10
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LINEA 3.10
DETERMINAZIONE DEI FLUSSI DI ACQUE SOTTERRANEE NEL SISTEMA LAGUNARE VENEZIANO MEDIANTE TRACCIANTI ISOTOPICI NATURALI E TOMOGRAFIE GEOELETTRICHE
4.
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ALLEGATI
Elenco allegati Calcolo del bilancio di massa lagunare a partire da dati di radon e radio. Tabella 1: valori utilizzati per il calcolo del bilancio di massa nel sistema lagunare veneziano Tabella 2 - Periodi di campionamento geochimico isotopico delle acque e dei sedimenti. Tabella 3 - Caratteristiche stagionali corrispondenti ai periodi di campionamento Tabella 4 - Risultati delle analisi geochimiche ed isotopiche di campioni d'acqua Tabella 5 - Risultati delle analisi di radon per acque sotterranee prelevate dai piezometri ISES (falda semiconfinata).
Tabella 6 - Tempi di transito dell'acqua di falda basati sull'attività di radon. Tabella 7 - Attività di radon nell'acqua di falda freatica campionata dai piezometri CA - zona test di Casetta. Campagna di campionamento n.7 Tabella 8 - Attività di radio nei sedimenti totali, misurata per spettrometria gamma., da campioni di carote estratte durante la messa in opera dei piezometri CA. Campagna di campionamento n.6 Tabella 9: Concentrazioni di attività di radon nei fiumi immissari il bacino di Chioggia. Tabella 10a: concentrazioni di attività di radon nelle acque lagunari, dei fiumi immissari (bacino di Chioggia) e nel mare Adriatico. Tabella 10b. Attività di radon nell'acqua lagunare misruata in continuo presso la stazione idrobiologica di Chioggia. Tabella 11: tempi di residenza calcolati mediante il modello idrodinamico della Laguna di Venezia, per le stazioni di misura di radon nell'acqua lagunare. Dettagli del calcolo in sezione 3. Tabella 12 Conducibilità elettrica misurata nel canale collettore (canale consorziale Barche) nel periodo compreso tra il 5 e l’8 giugno 2006.
Acquisizioni ed elaborazioni aggiuntive dei dati di geoelettrica Figura A.1 – Dati geoelettrici acquisiti nella fase di setup dell’esperimento. Animazione - Evoluzione cuneo salino da resistività tra Novembre 2005 e Luglio 2006 Figura A.2 – Grafico resistività vs livello di aspirazione di canale di Valle e pluviometria. Figura A.3 – Analisi di correlazione resistività vs livello di aspirazione canale di Valle. Figura A.4 – Analisi di correlazione resistività vs volume catturato dal Canale di Valle. Figura A.5 – Analisi di correlazione resistività vs livello di mrea.
Rapporto Finale Linea 3.10
CALCOLO DEL BILANCIO DI MASSA LAGUNARE RADON Il bilancio di massa del radon per il sistema aperto del sub-bacino di Chioggia può essere descritto dalla seguente equazione: dRn/dt = Ff + Fdiff + Fsgd + FRa + FMal - Fmix - Fatm - IRn Rn dove Ff è il flusso di radon dovuto ai fiumi e canali, Fdiff il flusso di radon dovuto a diffusione dai sedimenti lagunari, Fsgd il flusso dovuto infiltrazione di acque sotterranee, FRa il flusso dovuto al radio presente in soluzione, FMal flusso di radon dovuto ad acqua proveniente dal bacino di Malamocco, Fmix la perdita di radon dovuta a mescolamento con acqua costiera esterna alla laguna, Fatm è la perdita atmosferica di radon, IRn è l'inventario totale di radon e Rn la costante di decadimento del radon. Il monitoraggio continuo delle concentrazioni di radon effettuto a Chioggia e Figheri mostra che per quanto riguarda il radon e la salinità esiste uno stato stazionario oscillante, che si riproduce ad ogni ciclo di marea, perlomeno in condizioni meteorologiche stabili. Assumendo dunque la Laguna in uno stato stazionario (dRn/dt = 0) l'equazione può essere risolta per ottenere il termine incognito Fsgd. I vari flussi considerati nell'equazione sono calcolati come segue: Ff = [Rn]f f con [Rn]f concentrazione di attività di radon nei fiumi tributari, e f portata totale dei tributari. Nel calcolo di Ff è stata considerata una concentrazione media ponderata del Taglio Novissimo, del Canale Morto e di metà di quella del Fiume Lova (l'altra metà si riversa nel sub-bacino di Malamocco. Un calcolo più preciso è senz'altro possibile per questo termine. Fdiff = flusso diffusivo di radon determinato sperimentalmente con una serie di camere bentiche ed estrapolato su tutta la superficie del sub bacino di Chioggia, FRa = [Ra]lag Rn Vlag, dove [Ra]lag è la concentrazione di attività di radio nell'acqua lagunare e Vlag il volume della laguna (bacino di Chioggia), FMal = [Rn]Mal Mal , dove = [Rn]Mal è la concentrazione di attività di radon nel sub-bacino di Malamocco e Mal è il flusso (portata) medio d'acqua proveniente dal bacino di Malamocco dovuto alle correnti residue e determinato con il modello idrodinamico della Laguna di Venezia, Fmix = ([Rn]lag - [Rn]mare) Vlag / tres dove [Rn]lag e [Rn]mare sono rispettivamente le concentrazioni di attività di radon presenti nella laguna e nel mare e tres il tempo di residenza lagrangiano medio del sub-bacino di Chioggia, determinato con il modello idrodinamico della Laguna di Venezia, Fatm = Slag 0.45 u1.6 ([Rn]lag - [Rn]aria * ), dove u è la velocità del vento, [Rn]aria la concentrazione di attività di radon nell'aria e il coefficiente di Ostwald, pari a 0.105+0.405* EXP(-0.0502*T), con T la temperatura dell'aria, ed infine: IRn = Vlag [Rn]lag La tabella 1 in allegato riporta l'insieme dei valori utilizzati nel calcolo. L'equazione del bilancio di massa del radon dà per soluzione Fsgd = 4.28E+08 Bq di radon al giorno. Dunque nel bacino di Chioggia esiste un eccesso di radon rispetto ai flussi in entrata ed in uscita calcolati come sopra. Questo flusso di radon deve necessariamente provenire da una infiltrazione di acque sotterranee, di qualunque natura. Conoscendo a questo punto il flusso di radon in entrata dal fondo lagunare, e sapendo le concentrazioni di attività di radon nelle acque sotterranee, si possono determinare i flussi idrici: sgd Rn = Fsgd / [Rn]sgd dove [Rn]sgd è la concentrazione di attività di radon nell'acqua sotterranea, vale a dire l'acqua interstiziale dei sedimenti che fluisce dentro la laguna. Il valore di [Rn] sgd è cruciale per stabilire il Rapporto Finale Linea 3.10
flusso totale di acqua sotterranea in entrata nella laguna. Assumendo il valore ottenuto da un campione di sedimento prelevato nel bacino attistante la stazione idrobiologica di Chioggia, come rappresentativo di tutta l'area lagunare (valore riportato in tabella 5.1 della relazione in allegato), il flusso totale in entrata, integrato a l'intrera laguna, risulta essere di 3.15 E+5 m3 al giorno, pari 3.6 m3/giorno, cioé a circa il 48% di tutti gli apporti di acqua di superficie. Questo flusso implica uno spostamento verticale dell'acqua sotterranea di 3 mm al giorno, molto prossimo allo spostamento del fronte salato dedotto dalle tomografie geoelettriche (5 mm/giorno valore medio). RADIO Il bilancio di massa della laguna basato sul radio è espresso dalla seguente equazione: [Ra]exc lag = ( [Ra]lag - [Ra]mare - [Rai]f - [Rai]diff - [Rai]Mal ) Vlag / tres dove [Ra]exc lag è l'eccesso di radio presente nella laguna di Venezia (bacino di Chioggia) dovuto a infiltrazioni sottomarine, [Ra]mare, è la concentrazione di attività di radio nel Mare Adriatico (in stato stazionario), [Rai]f , [Rai]diff e [Rai]Mal sono i contributi integrati alle concentrazioni di attività di radio dovute ai fiumi tributari, alla diffusione dai sedimenti e alla corrente residuale del bacino centrale (zona Malamocco) calcolati come incrementi di inventario di radio durante un periodo pari al tempo di residenza, per metro cubo di acqua lagunare: [Rai]f = f [Ra]f tres / Vlag con [Ra]f concentrazione di radio nell'acqua dei fiumi, [Rai]diff = Fdiff tres / Vlag con Fdiff flusso diffusivo, attualmente stimato da dati di letteratura, [Rai]Mal = Mal [Ra]Mal tres / Vlag con [Ra]Mal concentrazione di radio nel bacino lagunare centrale (zona Malamocco). Il risultato di questo secondo bilancio di massa, basato sulle concentrazioni di attività di radio, dà un eccesso di radio nella Laguna di Venezia pari a 0.98 Bq/m3/giorno. Utilizzando la concentrazione di attività di radio media delle acque sotterranee analizzate nella rete ISES [Ra] ISES = 35 Bq/m3 come valore rappresentativo dell'attività nelle acque di falda sottomarina, l'eccesso di radio implica un flusso d'acqua di falda Ra pari a: Ra = [Ra]exc lag / [Ra]ISES 2.77 E+5 m3/giorno , pari a 3.2 m3/s Risulta evidente la quasi coincidenza dei risultati dei bilanci di massa basati sul radon e sul radio.
Rapporto Finale Linea 3.10
Tabella 1 - Grandezze fisiche e chimiche utilizzate nel calcolo dei bilanci di massa Corrente residuale dalla laguna centrale 24 m3/s Modello idrodinamico, questo progetto Attività di radon nella laguna centrale 45 Bq/m3 Dati ottenuti in questo progetto durante la traversa tomografica MORGAN RILIEVI 3 Attività di radio nella laguna centrale 4 Bq/m Dati ottenuti in questo progetto durante la traversa tomografica MORGAN RILIEVI Portate complessiva media dei fiumi tributari e 7.62 m3/s Dati progetto DRAIN e forniti dal dei canali di bonifica nel bacino di Chioggia CAB in questo progetto Media ponderata attività di radon nei fiumi e canali entranti nel bacino di Chioggia Media ponderata attività di radio nei fiumi e canali entranti nel bacino di Chioggia Flusso di radon dai sedimenti
986.2
Bq/m3 Questo progetto
2
Bq/m3 Questo progetto
Flusso di radio dai sedimenti
0.0039
5.9
Bq/m2/g Questo progetto, media di 5 campioni prelevati nella Laguna Sud Bq/m2/g Dati di letteratura
Profondità media del bacino di Chioggia 1.16 m Superficie del bacino di Chioggia 1.018E+08 m2 Volume del bacino di Chioggia 1.181E+08 m3 Attività media di radon nel bacino di Chioggia 43 Bq/m3 Attività media di radio nel bacino di Chioggia 4 Bq/m3 Attività di radon nel Mare Adriatico 13.6 Bq/m3 Attività di radio nel Mare Adriatico 2 Bq/m3 Eccesso lagunare di attività di radon 29.4 Bq/m3 Eccesso lagunare di attività di radio 2 Bq/m3 Tempo di residenza medio nel bacino di 12 giorni Chioggia 0.08 giorni-1 mix Inventario di radon 49.8 Bq/m2 giorni-1 Rn 0.1824 Attività di radon in acqua interstiziale 1360 Bq/m3
Modello idrodinamico Modello idrodinamico Modello idrodinamico Questo progetto Questo progetto Questo progetto Questo progetto Questo progetto Questo progetto Questo progetto
Attività di radio in acqua interstiziale
35
Bq/m3
Attività media di radon nell'aria del bacino di Chioggia Velocità media del vento durante analisi di radon Temperatura media dell'aria durante le analisi di radon
5
Bq/m3
Questo progetto Questo progetto Costante fisica Questo progetto, sedimenti prelevati nel bacino di Chioggia. Questo progetto, media piezometri ISES Questo progetto
5
km/h
Questo progetto
13
°C
Questo progetto
Rapporto Finale Linea 3.10
Tabella 2 - Periodi di campionamento geochimico isotopico delle acque e dei sedimenti.
n°
periodo di campionamento
1 2 3 4 5 6 7
fine settembre 2004 fine febbraio 2005 aprile-maggio 2005 luglio 2005 agosto-settembre 2005 ottobre-novembre 2005 giugno 2006
ISES ISES Canali profondi superficiali e fiumi
Laguna di Mare Sedimenti Venezia Adriatico
Tabella 3 - Caratteristiche stagionali corrispondenti ai periodi di campionamento.
n° 1 2 3 4 5 6
Periodo di campionamento Settembre 2004 fine febbraio 2005 aprile-maggio 2005 luglio 2005 agosto-settembre 2005 ottobre-novembre 2005
Condizioni stagionali Fine periodo secco estivo Fine periodo secco invernale Fine periodo piovoso primaverile (solo raccolta sedimenti e sopralluoghi logisitici) Fine periodo secco estivo Periodo di tempo stabile, precedente piogge autunnali
7
giugno 2006
Fine periodo piovoso primaverile
Rapporto Finale Linea 3.10
Tabella 4 - Risultati delle analisi geochimiche ed isotopiche di campioni d'acqua Nome campione
Data campionamento
Localizzazione (Gauss-Boaga Est) Nord Est
pH
Conduttività (mS/cm)
T Cl (ppm) SO4 NO3 Br Ca Mg K Na Sr Ba (°C) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)
δ18O ‰
δD ‰
ACQUE SOTTERRANEE I1
19/02/2005
7.11
0.8
13.2
41
93
22
5
50
0.3
0.1
-8.98
-60.30
I1
27/04/2005
7.10
0.8
13.7
44
109
26
1
22
0.2
0.0
-8.97
-58.40
I1
28/10/2005
7.21
0.7
14.5
47
96
24
6
17
0.5
0.1
-8.99
-60.40
I2
30/04/2005
6.85
1.3
14.5
29
178
69
2
33
0.7
0.6
-8.68
-57.60
I2
28/10/2005
6.81
1.3
14.4
20
155
65
8
16
1.1
0.7
-8.88
-57.40
I4
22/02/2005
6.97
5.5
14.3
1484
92
93
35
860
1.0
1.0
-8.92
-61.40
I4
27/04/2005
7.07
4.5
15.7
1117
102
107
20
782
0.9
0.9
-8.88
-60.20
I4
25/10/2005
7.04
5.2
14.7
1549
96
132
52
916
1.4
1.0
-8.96
-61.00
I5
16/02/2005
6.92
34.2
12.4
13795
1072
307
830
270
6662
4.9
0.4
-3.76
I5
30/04/2005
6.82
38.3
15.5
12943
1177
349
801
191
6640
4.3
0.3
-4.11
I5
24/10/2005
6.88
38.2
17.4
13831
1693
371
1033
247
7849
5.9
0.3
-2.67
-18.90
I6
19/02/2005
7.14
22.0
14.7
7972
285
288
428
174
3781
3.5
0.7
-5.57
-38.70
I6
01/05/2005
7.17
21.9
21.9
7394
428
297
448
90
3775
2.9
0.5
-5.65
-40.00
I6
26/10/2005
4962
373
205
368
63
3203
2.4
0.4
-6.75
-48.60
I7
22/02/2005
170
94
54
33
750
0.6
I7
01/05/2005
94
73
19
744
0.7
0.8
-10.39 -70.90
I7
30/10/2005
I9
27/04/2005
I9
03/11/2005
I11
30/04/2005
I11
30/10/2005
I13
30/04/2005
I13
29/10/2005
I15
19/02/2005
I15
27/04/2005
I15
27/10/2005
I16
27/04/2005
5007776
2307517
I20
01/05/2005
5002782
2293557
I20
30/10/2005
I21
22/02/2005
5005838
I22
30/04/2005
5011122
I22
03/11/2005
Rapporto Finale Linea 3.10
5014109
5021024 5012007
5009554
5007371
2292390
2292858 2 297 619
2301492
2300196
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5006619
2300538
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13.8
825
4.1
16.3
806
7.11
4.2
15.6
700
43
7.05
4.0
13.6
611
186
7.08
3.5
15.2
445
211
318.9
7.49
10.3
17
2826
7.51
9.7
17.3
2598
431
92.9
7.35
7.6
15.8
2135
256
16.9
7.43
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15.4
8211
107
7.45
35.80
15.8
12083
7.44
34.8
15.8
11552
7.44
41.6
16.3
14821
1323
7.62
1.2
14.1
65
166
3.5
17
859
3
7.07
3.5
14.7
737
3
2287089
6.77
6.1
12.4
1548
2287824
7.05
1.1
15
38
7.01
1.4
15.2
60
2301313 2304433
2308420
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29
4.1
2293942
7.10
19.7
3.0
Sr/86Sr
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2.29
0.7089
16.57
-26.60
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-30.60
0.7092
37.49
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14.59 0.709
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93
79
48
708
0.9
0.5
-9.99
-69.60
130
110
15
686
1.0
0.8
-7.66
-50.80
105
93
35
622
1.1
0.5
-7.57
-50.60
111
233
67
1970
1.5
0.2
-7.44
-50.00
94
214
133
1780
1.5
0.2
-7.33
-50.40
150
251
76
1864
1.6
0.2
-7.31
-53.90
10.61
217
613
17
5263
1.2
1.0
-6.09
-42.00
82.92
496
172
709
332
6750
0.4
-2.67
-17.40
0.7093
33.04
580
180
722
180
6464
3.4
0.3
-2.78
-19.60
0.7092
36.45
29.7
263
1133
269
9499
5.9
0.4
-1.84
-13.70
0.4
135
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12
47
1.1
-6.25
-42.20
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83
-9.55
-63.70
54
78
29
589
0.8
0.2
-9.59
-68.40
256
136
30
782
1.8
1.5
-9.10
-63.10
0.7091
184
29
13
14
0.7
0.1
-9.21
-63.30
0.709
188
52
41
25
0.7
0.3
-8.29
-52.80
56
24.6
87
8.9 27.2
1.90
0.4 11.4
583
0.7095
12.61
0.7092
0.7092 3.20
2.39
3 H TU
Nome campione
226 T Cl (ppm) SO4 NO3 Br Ca Mg K Na Sr Ba δ18O δD ‰ 87Sr/86Sr Ra (°C) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) ‰ (Bq/m3) 18 600 5 72 43 22 591 0.6 0.2 -10.26 -71.20 0.70927 12.842
3 H TU 6
Nord
Est
pH
IA
Data campionamento 15/09/2004
5000515
2302719
7.14
Conduttività (mS/cm) 3.4
IB
14/09/2004
5011992
2289970
6.87
3.7
15.3
669
179
69
19
502
1.9
0.5
-10.66 -72.30
0.70906
7
IC
14/09/2004
5012000
2289946
3.75
3.5
17.8
1077
185
115
25
646
2.1
0.9
-10.22 -69.60
0.70932
5
ACQUE LAGUNARI L0
17/02/2005
5016268
2303626
47.60
5.20
18455
2315
338
1192
438
8827
5.746
-0.88
-7.80
0.7091
2.88
L1
17/02/2005
5019321
2304769
8.46
55.40
5.50
20776
2490
393
1322
529
10349
6.767
0.31
1.70
0.7092
2.33
L3
17/02/2005
5016875
2300076
8.27
34.80
5.70
11027
1420
261
835
286
6222
4.047
-3.39
-23.40
0.7091
L4
17/02/2005
5165593
2301328
8.49
34.60
7.40
12839
1487
254
823
289
6199
4.205
-3.39
-22.90
L8
18/02/2005
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2299649
8.47
47.50
0.00
16242
1883
339
1116
424
8686
6.008
-1.77
-13.10
L9
18/02/2005
5019713
2299393
45.90
5.00
15704
1904
323
922
346
7786
4.884
L10
18/02/2005
5018826
2297563
36.70
5.7
13822
3371
282
810
295
6531
4.272
-2.99
-23.20
L12
18/02/2005
5017825
2297715
27.00
5.5
9115
5589
212
574
205
4709
3.197
-4.66
-33.30
L13
18/02/2005
5017057
2299560
17.85
165
375
131
2953
2.089
L16
23/02/2005
5010963
2301878
51.30
3.9
16382
2139
367
1116
445
9358
6.039
L18
02/05/2005
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2 307 187
50.30
19.3
17870
2363
426
1107
426
9441
5.636
0.017
L19
02/05/2005
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2308509
52.20
22.5
19301
2397
381
1139
427
9856
5.856
0.015
L20
02/05/2005
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51.90
21.5
19113
2416
398
1134
434
9839
5.877
0.014
L21
02/05/2005
5015724
2307437
51.30
22.3
18729
2356
378
1117
403
9655
5.486
0.015
L22
02/05/2005
5016255
2306320
49.20
22
17459
2211
359
1064
444
9253
6.223
0.015
L23
02/05/2005
5019694
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38.80
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13320
1665
299
837
288
7014
4.280
0.027
L24
02/05/2005
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2297563
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26.9
9560
1123
227
601
195
5187
3.234
0.026
5016870
2299953
40.00
25.3
14314
1795
309
886
310
7538
4.499
0.019
8.47
0.7092
-42.30
L14
2.17
43.630
-0.79
-5.50
-0.05
-1.90
-2.35
-17.50
-1.84
-13.90
3.71
L25
02/05/2005
Caronte
16/09/2004
5
San Felice
16/09/2004
7
ACQUE COSTIERE AD1INF
28/04/2005
5018387
2310341
8.27
55.20
16.30
20648
2597
AD1SUP
28/04/2005
5018387
2310341
8.20
50.30
14.70
18841
2204
67.410
401
1211
497
10737
6.468
0.0126
0.89
4.70
389
1094
436
9662
5.804
0.0143
-0.15
-1.50
1.29
9.70
AD2INF
28/04/2005
5023356
2313203
8.17
57.50
16.60
22388
2679
500
1296
541
11239
6.657
0.0101
AD2SUP
28/04/2005
5023356
2313203
8.10
49.40
14.20
18403
2290
385
1079
406
9446
5.593
0.0142
AD3INF
28/04/2005
5021784
2316947
8.21
58.00
16.00
22079
2779
419
1281
507
11342
6.532
0.0118
AD3SUP
28/04/2005
5021784
2316947
8.23
51.20
12.80
18884
2419
382
1131
413
9821
5.811
0.0141
AD4INF
28/04/2005
5022360
2321171
8.18
57.70
16.30
22135
2747
430
1282
510
11031
6.557
0.0104
AD4SUP
28/04/2005
5022360
2321171
8.23
55.40
12.90
22390
2844
430
1250
473
10756
6.160
0.0101
AD5INF
28/04/2005
5019581
2324113
8.21
58.20
16.30
21804
2699
417
1256
481
11002
6.268
0.0106
Rapporto Finale Linea 3.10
2.17
Nome campione
Nord
Est
pH
AD5SUP
Data campionamento 28/04/2005
5019581
2324113
8.27
Conduttività (mS/cm) 57.80
T Cl (ppm) SO4 NO3 Br Ca Mg K Na Sr Ba (°C) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) 13.30 21722 2701 445 1307 512 11275 6.656 0.0105
AD6INF
29/04/2005
5012390
2323890
8.22
58.10
16.60
22649
2850
445
AD6SUP
29/04/2005
5012390
2323890
8.26
44.30
14.00
16071
1964
AD7INF
29/04/2005
5012855
2317969
8.25
57.90
17.20
22692
2807
AD7SUP
29/04/2005
5012855
2317969
8.24
48.70
13.00
18795
AD8INF
29/04/2005
5012756
2313361
8.33
58.00
16.10
AD8SUP
29/04/2005
5012756
2313361
8.22
50.70
AD9INF
29/04/2005
5010643
2310934
8.47
56.80
AD9SUP
29/04/2005
5010643
2310934
8.18
40.20
ACQUE SUPERFICIALI Adige
02/05/2005
Adige
30/10/2005
Brenta
01/05/2005
Brenta
29/10/2005
8.01
Nuovissimo
20/02/2005
Nuovissimo
1287
468
352
988
481
1316
2313
381
23841
3006
12.80
19749
17.60
21854
13.40
0.36
11271
6.535
0.0055
345
8328
5.279
0.0105
452
11406
6.438
0.0072
1128
416
9533
6.232
0.0089
447
1295
477
11264
6.947
0.0086
2486
360
1073
400
9327
6.188
0.0101
2738
491
1286
449
11143
7.115
0.0055
16508
2074
311
865
278
7487
4.321
0.0153
δ18O ‰ 1.28
δD ‰ 7.05
87
Sr/86Sr
0.7091
5.18
0.3
0.7
0.07
2
1
0
0
0.45
0.11
-11.18 -80.60
0.70991
11.9
1.0
0.8
0.25
2
1
0
0
0.39
0.10
-11.54 -81.80
0.71022
0.41
19.3
0.2
0.4
0.11
3
1
0
1
0.34
0.10 -9.48
-64.80
0.70873
0.45
13.6
0.1
0.3
0.49
3.2
1.1
0.1
0.6
0.35
0.11 -9.58
-61.80
0.70874
8.15
0.56
6.3
0.4
0.6
0.19
3.2
1.2
0.1
0.6
0.38
0.11 -8.92
-58.00
0.70861
24/10/2005
7.77
15.46
17.0
134.4
11.4
33.1
6.4
124.7
2.43
0.14 -5.46
-36.10
Cabianca
15/09/2004
8.62
0.67
23.0
1.9
1.5
2.6
1.2
0.1
2.6
0.25
0.05 -10.09 -71.30
Cabianca
24/10/2005
2.04
14.9
6.5
7.7
0.39
11.8
5.5
0.5
8.0
1.08
0.21 -7.35
1.9
0.70945
4
0.70965
11
Gorzone
15/09/2004
7.70
0.41
19.6
1.3
1.3
0.10
2.3
1.1
26/10/2005
7.80
0.75
15.3
1.7
0.8
0.65
4.3
1.6
0.1
3.0
0.48
0.11 -8.67
-57.20
0.70837
-10.86 -79.20
5.6
0.70920
Cavaizza
20/02/2005
7.70
7.63
4.7
62.0
7.6
11.5
2.4
50.1
1.38
0.20 -7.39
-71.30
Cavaizza (field side)
29/10/2005
7.54
2.66
14.7
16.2
8.7
6.2
0.3
12.5
0.84
0.19 -7.06
-49.20
Cavaizza (lagoon side) Bernio
29/10/2005
7.51
2.90
15.0
20.4
7.4
6.2
0.5
14.5
0.82
0.19
20/02/2005
7.68
6.42
6.6
52.9
6.2
9.5
2.2
42.9
1.17
0.26 -8.31
-60.50
0.70939
Bernio
29/10/2005
7.72
6.38
15.0
52.8
7.6
12.3
1.9
41.9
1.23
0.25 -7.41
-52.20
0.70947
Trezze
20/02/2005
7.75
37.80
8.5
400.1
19.8
83.9
7.1
357.3
6.73
0.11
Trezze
24/10/2005
7.69
9.72
18.2
78.2
14.5
23.4
1.0
82.2
2.15
0.19 -6.76
-45.20
Canale Lova
28/10/2005
19.7
6.2
5.3
0.7
13.5
0.65
0.12 -7.55
-49.90
2.92
33.2
0.70910
PRECIPITAZIONI R1
Ott 2004
-5.17
-29.10
R2
Nov 2004
-8.79
-54.50
R3
Dic 2004
-7.97
-53.30
R4
Gen 2005
-10.81 -71.50
R5
Feb 05
Rapporto Finale Linea 3.10
4.48
-52.20
Bacchiglione
3.2
3 H TU
3.10
0.31
8.09
226 Ra (Bq/m3) 2.16
6.99
Nome campione
Nord
Est
pH
Conduttività (mS/cm)
T Cl (ppm) SO4 NO3 Br Ca Mg K Na Sr Ba (°C) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)
δ18O ‰ -9.13
δD ‰
R6
Data campionamento Mar 2005
R7
Apr 2005
-5.55
-37.35
R8
Mag 2005
-6.04
-39.10
R9
Giu 2005
-4.51
-29.20
R10
Lug 2005
-3.81
-22.60
R11
Ago 2005
-5.63
-35.50
R12
Set 2005
-6.24
-42.30
R13
Ott 2005
-7.41
-44.70
Tabella 4: Composizioni geochimiche ed isotopiche delle acque campionate. Attività di radon degli stessi campioni riportate in tabella 5.
Rapporto Finale Linea 3.10
-54.10
87
Sr/86Sr
226 Ra (Bq/m3)
3 H TU
Tabella 5 - Risultati delle analisi di radon per acque sotterranee prelevate dai piezometri ISES (falda semiconfinata) distanza quota tempo di dalla bocca campionamento costa pozzo slmm m m Campagna di campionamento n.2 ISES 01
-2900
0.167
19/02/05 18.12
ISES 02
-2000
0.293
n.c.
ISES 04
-3000
0.91
ISES 05
-50
ISES 06
-1300
ISES 07
livello acqua rispetto bocca pozzo m
altezza Conducibilità Temp Attività di Dev Std n = piezometrica elettrica radon 4 slmm
m
mS/cm
°C
Bq/m3
Bq/m3
1.48
-1.31
0.753
13.2
6172
1136
22/02/05 11.45
1.43
-0.52
5.5
14.3
5022
1648
0.228
24/02/05 14.07
2.20
-1.97
34.2
12.4
336
295
-0.27
19/02/05 16.41
3.92
-4.19
22
14.7
5265
1306
-2500
0.721
22/02/05 16.45
2.31
-1.59
4.11
13.8
9287
799
ISES 09
-6800
-1.872
n.c.
-
ISES 11
-5700
-2.135
n.c.
-
ISES 13
-200
-0.328
n.c.
-
ISES 15
-200
1.097
19/02/05 15.41
ISES 16
-350
1.834
n.c.
ISES 20
-9000
-0.694
n.c.
ISES 21
-12500
-2.081
22/02/05 14.45
ISES 22
-10800
1.871
n.c.
-
1.12
-0.02
35.8
15.8
1479
736 -
2.15
-4.23
6.05
12.4
4183
1212 -
Campagna di campionamento n.3 ISES 01
-2900
0.167
27/04/05 8.45
1.40
-1.23
0.75
13.7
7299
766
ISES 02
-2000
0.293
30/04/05 17.30
1.25
-0.96
1.25
14.5
6295
589
ISES 04
-3000
0.910
27/04/05 11.00
1.55
-0.64
4.50
15.7
5029
692
-50
240
ISES 05
0.228
30/04/05 10.25
1.99
-1.76
38.30
15.5
416
ISES 06
-1300 -0.270
01/05/05 10.50
2.90
-3.17
21.90
15.5
4391
583
ISES 07
-2500
0.721
01/05/05 11.50
2.30
-1.58
4.08
16.3
9661
2653
ISES 09
-6800 -1.872
27/04/05 12.10
0.88
-2.75
4.03
13.6
10218
2027
ISES 11
-5700 -2.135
30/04/05 12.30
1.66
-3.79
10.25
17.0
3690
1246
ISES 13
-200 -0.328
30/04/05 11.30
0.50
-0.83
7.58
15.8
137
179
ISES 15
-200
1.097
27/04/05 18.00
0.96
0.14
34.80
15.8
311
131
ISES 16
-350
1.834
27/04/05 17.00
0.62
1.21
1.18
14.1
3278
536
ISES 20
-9000 -0.694
01/05/05 16.30
1.70
-2.39
3.30
17.0
7776
725
ISES 21
-12500 -2.081
ISES 22
-10800
1.93
-0.06
1.11
15.0
8666
758
1.871
n.c. 30/04/05 16.30
Campagna di campionamento n.6 ISES 01
-2900
0.167
28/10/05 10.15
1.2
-1.03
0.746
14.5
7027
967
ISES 02
-2000
0.293
28/10/05 14.15
1.25
-0.96
1.25
14.4
6649
1078
ISES 04
-3000
0.910
25/10/05 15.00
1.37
-0.46
5.21
14.7
5535
1079
ISES 05
-50
0.228
24/10/05 12.05
1.86
-1.63
38.2
17.4
352
203
ISES 06
-1300 -0.270
26/10/05 13.00
2.9
-3.17
14.88
5704
1604
ISES 07
-2500
0.721
30/10/05 11.30
2.25
-1.53
4.19
15.6
9136
873
ISES 09
-6800 -1.872
03/11/05 11.30
0.81
-2.68
3.53
15.2
9688
2389
ISES 11
-5700 -2.135
30/10/05 13.00
1.7
-3.83
9.72
17.3
3819
1456
ISES 13
-200 -0.328
30/10/05 10.30
0.52
-0.85
24.8
15.4
1593
766
ISES 15
-200
1.097
27/10/05 16.45
0.85
0.25
41.6
16.3
492
201
ISES 16
-350
1.834
n.c. 1.66
-2.35
3.48
14.7
6675
1827
1.62
0.25
1.44
15.2
5422
1141
ISES 20
-9000 -0.694
30/10/05 15.30
ISES 21
-12500 -2.081
n.c.
ISES 22
-10800
1.871
Rapporto Finale Linea 3.10
03/11/05 13.00
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Tabella 6 - Tempi di transito dell'acqua di falda basati sull'attività di radon. Piezometro ISES 5 ISES 5 ISES 5 ISES 13 ISES 13 ISES 15 ISES 15 ISES 15 ISES 16
Data campionamento 24/02/05 14.07 30/04/05 10.25 24/10/05 12.05 30/04/05 11.30 30/10/05 10.30 19/02/05 15.41 27/04/05 18.00 27/10/05 16.45 27/04/05 17.00
Tempo di transito in giorni 0.7 0.8 0.7 0.3 4.3 3.8 0.6 1.1 maggiore di un mese
Tempi di transito dell'acqua di falda a partire dalla superficie per acquiferi prossimi alla laguna e alla costa dedotti dalle misure di radon effettuate in diversi campionamenti. Il calcolo assume che il valore di attività all'equilibrio secolare dedotto dal campione VALE1 (2.9 +/- 1.1 kBq/m3) sia rappresentativo per i sedimenti costituenti l'acquifero sabbioso prossimo alla laguna e alla costa. Dettagli del calcolo in sezione 3.
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006 Tabella 7 - Attività di radon nell'acqua di falda freatica campionata dai piezometri CA - zona test di Casetta. Campagna di campionamento n.7
Piezometro
tempo di campionamento
Bq/m3
S.D.
CA1 CA3 CA4 CA5 CA6 CA10
fase di inizio abbassamento falda n.c. n.c. 02/06/06 19.00 5406 02/06/06 20.00 5019 02/06/06 21.00 9580 n.c. -
1185 911 879 -
CA1 CA3 CA4 CA5 CA6 CA10
fase di massimo drenaggio n.c. n.c. n.c. n.c. 03/06/06 18.00 12030 n.c. -
749 -
CA1 CA3 CA4 CA5 CA6 CA10
fase di massimo allagamento 08/06/06 15.50 6413 08/06/06 15.25 442 08/06/06 14.35 4702 08/06/06 14.10 5048 08/06/06 13.50 9706 08/06/06 15.05 2221
853 228 1212 441 1165 664
Tabella 8 - Attività di radio nei sedimenti totali, misurata per spettrometria gamma., da campioni di carote estratte durante la messa in opera dei piezometri CA. Campagna di campionamento n.6
Piezometro CA 3 - sabbia CA 4 - sabbia CA 5 - sabbia CA 5 duplicato CA 6 - sabbia CA 6 - argille
Rapporto Finale Linea 3.10
Attività 226Ra nei sedimenti Bq/kg 28.0 30.4 32.7 39.1 35.3 94.3
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Tabella 9: Concentrazioni di attività di radon nei fiumi immissari il bacino di Chioggia.
Tributario
Data Analisi
Attività radon Bq/m3 (+/- 2sigma)
Taglio Novissimo
30/10/2005 17:50
153 +/- 12
Canale Lova
9/11/2005 16:00
4390 +/- 91
Canale Morto (Ca Bianca)
8/6/2006 14:00
882 +/- 34
Canale Casetta (*)
26/10/2005 12:00
1216 +/- 35
*: Tributario indiretto, canale di drenaggio che si riversa nel Canal Morto.
Tabella 10a: concentrazioni di attività di radon nelle acque lagunari, dei fiumi immissari (bacino di Chioggia) e nel mare Adriatico.
Punto di misura
Attività Rn a Attività Rn a Attività Rn 20 cm dal 20 cm dalla media nella fondo superficie colonna d'acqua Bq/m3 +-2S Bq/m3 +-2S Bq/m3 +-2S
Tempo medio acquisizione
Marea
Acque della Laguna di Venezia 1 Petta di Bo 2 Millecampi 2 Millecampi 3 La Grisa 2 Millecampi 4 Chioggia Circolo Velioo 4 Chioggia Circolo Velico 5 Chioggia Fossa Perognola 6 Chioggia Stazione Idrobiologica 6 Chioggia Stazione Idrobiologica 7 Chioggia diga nord 8 Caroman spiaggia 9 San Pietro Pellestrina 10 Casone Figheri 10 Casone Figheri 11 Traversa Marghera - Malamocco
17/02/2005 13:55 18/02/2005 13:43 23/02/2005 12:58 24/02/2005 16:45 02/05/2005 14:15 tra 1 e 3/9/2005 tra 1 e 3/9/2006 24/10/2005 14:09 tra 1 e 3 /11/2005 tra 1 e 3 /11/2006 03/11/2005 12:23 03/11/2005 14:03 04/11/2005 13:42 31/10/2005 16:29 31/10/2005 11:14 08/11/2005 11:30
D min max D min min nul Q min nul D D D min max Q
35.7 28.0 14.5 63.4 26.2 68.5 28.5 32.7 48.8 11.6 14.9 17.8 40.8 87.1 51.0 n. m.
4.7 4.9 5.8 11.9 3.1 5.4 3.1 5.0 3.6 1.8 3.4 6.3 7.4 6.9 7.5 n. m.
n. m. n. m. n. m. (1) n. m. n. m. n. m. 21.6 n. m. n. m. 14.9 17.8 39.5 n. m. n. m. n. m.
Acque del Mare Adriatico 12 AD1 - Pellestrina 13 Piattaforma CNR 14 Traversa Lido-Chioggia-Tenue
28/04/2005 12:51 29/04/2005 03:44 01/09/2005 12:25
-
10.3 17.3 n. m.
3.2 2.1 n. m.
n. m. n. m. n. m. n. m. 9.8 1.6
n. m. n. m. n. m. (1) n. m. n. m. n. m. 5.7 n. m. n. m. 3.4 6.3 9.2 n. m. n. m. n. m.
(1) 29.0 14.9 17.8 40.3 59.4
(1) 3.8 3.4 6.3 5.8 7.4
-
-
Note:D, marea decresente;Q, marea in quadratura;min, marea minima;max, marea massima; nul, marea zero crescente. (1), colonna d'acqua di 45 cm circa.
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006 Tabella 10b. Attività di radon nell'acqua lagunare misruata in continuo presso la stazione idrobiologica di Chioggia.
Tempo medio acquisizione
Attività di radon nell'acqua Bq/m3
31/10/2005 21:15 31/10/2005 21:46 31/10/2005 22:16 31/10/2005 22:46 31/10/2005 23:16 31/10/2005 23:46 01/11/2005 00:16 01/11/2005 00:46 01/11/2005 01:16 01/11/2005 01:46 01/11/2005 02:17 01/11/2005 02:47 01/11/2005 03:17 01/11/2005 03:47 01/11/2005 04:17 01/11/2005 04:47 01/11/2005 05:17 01/11/2005 05:47 01/11/2005 06:17 01/11/2005 06:47 01/11/2005 07:17 01/11/2005 07:47 01/11/2005 08:17 01/11/2005 08:47 01/11/2005 09:17 01/11/2005 09:47 01/11/2005 10:17 01/11/2005 10:47 01/11/2005 11:17 01/11/2005 11:47 01/11/2005 12:17 01/11/2005 12:47 01/11/2005 13:17 01/11/2005 13:47 01/11/2005 14:17 01/11/2005 14:47 01/11/2005 15:17 01/11/2005 15:47 01/11/2005 16:17 01/11/2005 16:47 01/11/2005 17:17 01/11/2005 17:47 01/11/2005 18:17 01/11/2005 18:47 01/11/2005 19:17 01/11/2005 19:47 01/11/2005 20:17 01/11/2005 20:47
21.0 13.7 19.0 14.4 13.0 20.7 20.2 19.6 32.1 36.0 40.4 38.6 39.8 39.0 34.7 45.2 37.4 36.3 42.0 41.2 25.7 27.9 22.5 16.8 13.4 14.5 16.4 10.8 13.0 12.4 13.6 24.4 21.7 29.1 29.8 28.5 37.4 34.4 32.1 28.2 32.5 40.6 39.1 47.6 42.6 50.5 41.9 31.3
Rapporto Finale Linea 3.10
err +/- Conducibilità Temperatura Altezza di marea 2s elettrica dell'acqua slmm mS/cm °T cm 7.9 55.975 18.53 22.25 6.5 56.100 18.45 24.75 7.6 56.125 18.40 24.50 6.6 56.200 18.40 21.50 6.3 56.175 18.35 17.75 8.0 56.050 18.23 13.25 5.5 55.650 18.00 6.25 5.4 54.975 17.65 -3.25 7.0 54.425 17.35 -11.00 7.4 54.200 17.18 -17.00 7.9 54.100 17.05 -22.25 7.7 54.025 16.98 -26.75 7.8 54.025 16.93 -27.75 7.8 54.075 16.95 -25.25 7.3 54.225 17.00 -20.50 8.3 54.325 17.05 -13.50 7.6 54.100 16.95 -6.25 7.5 54.175 16.98 1.25 8.1 54.425 17.10 9.75 7.9 55.275 17.50 19.25 6.2 55.850 17.78 27.50 6.5 56.175 17.90 34.50 5.8 56.325 17.95 40.50 5.0 56.400 18.00 45.50 4.5 56.400 18.00 48.00 4.7 56.400 18.00 48.00 4.9 56.425 18.00 46.25 4.0 56.450 18.00 42.75 4.4 56.425 17.98 36.25 4.3 56.150 17.78 26.75 4.5 55.525 17.43 17.00 6.1 55.150 17.20 7.00 5.8 54.825 17.05 -4.00 6.7 54.750 17.03 -16.00 6.8 54.825 17.08 -26.00 6.6 54.825 17.03 -34.00 7.6 54.750 16.95 -38.50 7.3 54.700 16.88 -39.50 7.0 54.625 16.80 -38.75 6.6 54.625 16.78 -36.25 7.1 54.425 16.68 -31.25 8.0 53.725 16.45 -23.75 7.8 53.550 16.43 -15.25 8.6 53.700 16.45 -5.75 8.2 53.850 16.50 3.00 8.9 54.375 16.80 11.00 8.0 54.975 17.10 17.75 6.9 55.250 17.28 23.25
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Tempo medio acquisizione
Attività di radon nell'acqua Bq/m3
01/11/2005 21:17 01/11/2005 21:47 01/11/2005 22:17 01/11/2005 22:47 01/11/2005 23:17 01/11/2005 23:47 02/11/2005 00:17 02/11/2005 00:47 02/11/2005 01:17 02/11/2005 01:47 02/11/2005 02:17 02/11/2005 02:47 02/11/2005 03:17 02/11/2005 03:47 02/11/2005 04:17 02/11/2005 04:47 02/11/2005 05:17 02/11/2005 05:47 02/11/2005 06:17 02/11/2005 06:47 02/11/2005 07:17 02/11/2005 07:47 02/11/2005 08:17 02/11/2005 08:47 02/11/2005 09:17 02/11/2005 09:47 02/11/2005 10:17 02/11/2005 10:47 02/11/2005 11:08 02/11/2005 11:49 02/11/2005 12:20 02/11/2005 12:50 02/11/2005 13:20 02/11/2005 13:50 02/11/2005 14:20 02/11/2005 14:50 02/11/2005 15:20 02/11/2005 15:50 02/11/2005 16:20 02/11/2005 16:50 02/11/2005 17:20 02/11/2005 17:50 02/11/2005 18:20 02/11/2005 18:50 02/11/2005 19:20 02/11/2005 19:50 02/11/2005 20:20 02/11/2005 20:50 02/11/2005 21:20 02/11/2005 21:50
28.2 20.1 24.6 17.7 19.2 14.7 17.1 23.3 30.1 27.1 33.5 39.4 37.9 32.0 37.5 38.7 43.0 42.6 36.7 39.8 39.0 28.2 23.5 21.7 17.1 12.9 20.8 16.6 4.4 14.5 9.4 29.9 23.0 34.9 31.7 39.0 32.5 36.0 26.3 26.9 34.3 34.7 43.2 43.8 49.0 51.4 38.0 35.1 32.8 25.9
Rapporto Finale Linea 3.10
err +/- Conducibilità Temperatura Altezza di marea 2s elettrica dell'acqua slmm mS/cm °T cm 6.5 55.525 17.45 27.50 5.5 55.600 17.50 30.50 6.1 55.700 17.53 31.00 5.2 55.775 17.60 29.00 5.4 55.750 17.55 26.00 4.7 55.675 17.43 22.00 5.1 55.475 17.33 16.75 6.0 55.125 17.08 10.25 6.8 54.675 16.78 3.75 6.5 54.525 16.65 -2.75 7.2 54.475 16.60 -8.25 7.8 54.325 16.50 -12.75 7.7 54.300 16.48 -16.50 7.1 54.300 16.40 -19.50 7.7 54.300 16.40 -18.50 7.8 54.325 16.40 -13.50 8.2 54.400 16.40 -6.75 8.2 54.400 16.38 1.75 7.6 54.375 16.38 9.00 7.9 54.425 16.45 15.00 7.8 54.700 16.68 22.50 6.6 55.200 17.03 31.50 6.0 55.375 17.08 39.25 5.8 55.550 17.23 45.75 5.1 55.775 17.43 50.75 4.4 55.925 17.53 54.25 5.6 55.900 17.53 53.00 5.0 55.925 17.58 47.00 4.0 55.875 17.55 39.75 6.7 55.725 17.45 31.25 5.4 55.425 17.23 21.50 9.7 54.925 16.88 10.50 8.5 54.775 16.83 -0.75 10.5 54.625 16.78 -12.25 10.0 54.500 16.68 -22.75 7.8 54.500 16.68 -32.25 7.1 54.500 16.68 -39.25 7.5 54.500 16.68 -43.75 6.4 54.500 16.68 -46.50 6.5 54.450 16.60 -47.50 7.3 54.400 16.55 -45.25 7.4 54.325 16.48 -39.75 8.2 53.600 16.23 -32.50 8.3 53.225 16.18 -23.50 8.8 53.300 16.20 -15.00 9.0 53.900 16.48 -7.00 7.7 55.200 17.15 0.25 7.3 55.650 17.38 6.75 7.1 55.800 17.48 12.25 6.3 55.875 17.53 16.75
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Tempo medio acquisizione
Attività di radon nell'acqua Bq/m3
02/11/2005 22:20 02/11/2005 22:50 02/11/2005 23:20 02/11/2005 23:50 03/11/2005 00:20 03/11/2005 00:50 03/11/2005 01:20 03/11/2005 01:50 03/11/2005 02:20 03/11/2005 02:50 03/11/2005 03:20 03/11/2005 03:50 03/11/2005 04:20 03/11/2005 04:50 03/11/2005 05:20 03/11/2005 05:50 03/11/2005 06:20 03/11/2005 06:50 03/11/2005 07:20 03/11/2005 07:50 03/11/2005 08:20 03/11/2005 08:50
19.0 21.7 18.3 18.7 18.3 17.2 17.2 20.8 23.7 23.9 29.5 37.1 33.5 36.3 41.7 37.3 49.1 41.3 38.5 32.1 23.8 25.4
err +/- Conducibilità Temperatura Altezza di marea 2s elettrica dell'acqua slmm mS/cm °T cm 5.4 56.000 17.60 19.75 5.7 56.075 17.60 21.25 5.3 56.075 17.60 21.25 5.3 56.100 17.58 19.75 5.3 56.100 17.63 16.00 5.1 56.025 17.58 10.00 5.1 55.900 17.48 4.00 5.6 55.600 17.25 -2.00 6.1 55.125 16.95 -7.00 6.1 54.750 16.70 -11.00 6.8 54.575 16.55 -15.00 7.6 54.400 16.40 -19.00 7.3 54.450 16.40 -19.75 7.6 54.425 16.38 -17.25 8.1 54.550 16.48 -13.00 7.7 54.625 16.53 -7.00 8.8 54.700 16.53 -0.25 8.1 54.750 16.50 7.25 7.9 54.850 16.58 15.00 7.6 55.175 16.88 23.00 6.6 55.725 17.30 30.75 6.9 55.875 17.43 38.25
Tabella 11: tempi di residenza calcolati mediante il modello idrodinamico della Laguna di Venezia, per le stazioni di misura di radon nell'acqua lagunare. Dettagli del calcolo in sezione 3.
Stazione di misura di radon Chioggia diga nord Chioggia Stazione Idrobiologica Chioggia fossa Canale Perognola Motta Petta di Bo Casone Millecampi San Pietro - Pellestrina Casone Figheri La Grisa
Rapporto Finale Linea 3.10
TRES MINIMO DI MAREA giorni
TRES MASSIMO DI MAREA giorni
0.509 1.565 2.315 25.161 41.157 20.353 26.490 30.659
0.456 1.510 2.262 25.14 41.114 20.300 26.456 30.6150
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Tabella 12 Conducibilità elettrica misurata nel canale collettore (canale consorziale Barche) nel periodo compreso tra il 5 e l’8 giugno 2006.
PT5 - canale collettore vicino al piezometro CA4 data e ora
temp. (°C)
5/6/06 11.15
cond. (mS/cm) 8,8
5/6/06 15.25
28
11,73
6/6/06 19.00
19,7
11,66
7/6/06 9.45
17,3
10,98
7/6/06 13.30
25,3
10,29
8/6/06 10.15
18,1
9,45
8/6/06 13.40
23
9,6
PT6 - canale collettore vicino al piezometro CA1 data e ora
temp. (°C)
5/6/06 11.15
cond. (mS/cm) 6,57
5/6/06 15.25
24
5,87
5/6/06 20.20
24,3
6,48
6/6/06 19.00
24,1
5,45
7/6/06 9.45
20,3
6,72
7/6/06 13.30
23,7
5,9
8/6/06 10.15
21,3
5,74
8/6/06 13.40
24,1
5,1
PT7 - canale collettore vicino al piezometro CA2 data e ora
temp. (°C)
5/6/06 11.15
cond. (mS/cm) 6,26
5/6/06 15.25
26,8
6,71
5/6/06 20.20
22,5
5,2
6/6/06 0.00
21,2
5,65
7/6/06 9.45
21,4
6,41
7/6/06 13.30
24,7
4,6
8/6/06 10.15
22,5
4,75
8/6/06 13.40
25,6
4,8
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
ACQUIZIONI ED ELABORAZIONI AGGIUNTIVE DI DATI DI GEOELETTRICA ACQUISIZIONI DATI PER IL SETUP DELL’ESPERIMENTO DI CASETTA Nell’area di Casetta, in fase di setup dell’esperimento tempo variante, sono stati acquisiti due sondaggi elettrici verticali (VES fig. 59) per la definizione dell’elettro-stratigrafia dell’area e preliminarmente all’esecuzione della tomografici ERT1 ed ERT2 (fig. 59). In figura si riportano i dati acquisiti e il loro confronto con le elettro-stratigrafie ottenute nei centri dei SEV lungo le due tomografie di setup ERT1 e ERT2.
Fig. A.1 – a) dati di resistività apparente misurate nei SEV 1 e 2 e loro confronto con quelle ottenute in corrispondenza dei centri lungo le tomografie ERT1 e ERT2. I dati tomografici acquisiti tra Novembre 2005 e Luglio 2006 sono oggetto di una elaborazione aggiuntiva consistente nella animazione delle sezioni di resistività apparenti registrate. Tale animazione consente al lettore di avere un’idea della mole di dati acquisiti e di seguire nel tempo le variazioni di resistività apparenti osservate che confermano inequivocabilmente l’oscillazione stagionale del cuneo salino come discusso nella sezione 1 e 3 Per visualizzare l’animazione scaricare il file animazione_cuneo_salino_tomografia.avi ed eseguire la visualizzazione con un programma per riproduzioni video che supportano files di formato AVI (es. MediaPlayer, RealPlayer). CORRELAZIONI TRA RESISTIVITA’ E ALTRI PARAMETRI FISICI Durante l’esperimento tempo variante sono stati acquisiti dati relativi alle precipitazioni, livello mareale a valle dell’impianto idrovoro di Casetta (livello di scarico), livello di aspirazione (livello del canale di Valle). I dati acquisiti dal Consorzio adige Bacchiglione sono stati trattati al fine di renderli comparabili in termini di campionamento temporale con quelli relativi ai dati di resistività apparente acquisiti dall’esperimento tomografico. In particolare per i dati di livello mareale si è scelto di utilizzare quelli a valle dell’idrovora Casetta dopo aver studiato la loro correlazione con la stazione mareale di Chioggia che è risultata di 0.998.
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
I dati pluviometrici sono riferiti a quelli della stazione di Zennare. Si osservi (fig A.2) come esista un variazione istantanea in aumento in corrispondenza di picchi pluviometrici. Tale correlazione si per perde per spaziature elettrodiche superiori a 7.5 m indice di una influenza delle precipitazioni sulle porzioni più superficiali di terreno che coinvolgono anche la falda freatica. Altra informazione importante è la correlazione negativa, sempre limitata ai primi 5 m di profondità, tra il livello del canale di Valle e la resistività. In figura A.3 si riporta la correlazione tra le resistività apparenti misurate lungo la linea ad alta risoluzione (fig. 59 TL-ERTHR) e il livello del canale di Valle. Si osserva chiaramente la correlazione negativa fino a 7.5 m di spaziatura elettrodica indice del fatto che il canale di Valle alimenta e/o drena le acque superficiali. Tale correlazione negativa è confermata se si analizza il volume di acqua del canale di Valle catturato dall’idrovora di Casetta come riportato nella figura A.4. Tale analisi conferma ulteriormente la caratteristica del canale di Valle di alimentazione e/o drenaggio di acque superficiali e del primo acquifero.
Fig A.2 – Grafico riportante per l’intervallo di 40 giorni di esperimento della resistività apparente misurata lungo la linea a 2.5 di spaziatura elettronica e il livello di aspirazione del canale di Valle.
Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Fig. A.3 – Correlazione tra le resistività apparenti registrate lungo la linea tomografica ad alta risoluzione e il livello del canale di Valle per l’intera durata dell’esperimento.
Fig. A.4 – Correlazione mensile tra volume catturato e resistività apparenti misurate per le configurazioni elettrodiche a 2.5 m e 5 m. Un’ultimo studio è quello della correlazione tra resistività e livello di marea. Nella figura A.5 si riportano analisi di correlazione tra resistività apparenti e livello di marea a medio e lungo periodo. Come si può osservare si evidenzia una chiara correlazione negativa. Ciò è indicativo del fatto che la laguna costituisce la sorgente di acqua salata nel processo di scambio di acqua tra gli acquiferi e la zona lagunare e che quindi l’oscillazione osservata nelle resistività è influenzata sul lungo periodo dall’oscillazione mareale. Rapporto Finale Linea 3.10
PROGRAMMA DI RICERCA 2004-2006
Fig. A.5 – a) Correlazione tra resistività apparente nel medio periodo b) correlazione tra resistività apparenti e livello di marea sul lungo periodo. In grigio chiaro media per distanze elettrodiche comprese tra 2.5 m e 7.5 m. In grigio scuro media per configurazioni elettrodiche maggiori di 7.5 m e in nero la media su tutte le configurazioni elettrodiche.
Rapporto Finale Linea 3.10
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Rapporto Finale Linea 3.10
