analisi sperimentale e simulazione numerica della qualita` delle

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Studio di fattibilità di un sistema di acquedotto separato per
usi ambientali finalizzato al contenimento dell’inquinamento
da acque di prima pioggia nei corsi d’acqua ricettori.
Ingegneria Idraulica ed ambientale
Bologna, luglio 2003
ARPA_LAVAGGIO_STRADE_PROPOSTA_Studio di fattibilità_Rev. 3 – luglio 2003
Indice
1. Premessa ed identificazione delle problematiche
2. Obiettivi dello studio
3. Articolazione della proposta
3.1. Fase di studio e di ricognizione ingegneristica (SR)
3.2. Fase sperimentale (SP)
4. Costi previsti ed attuali fonti di finanziamento
5. Soggetti partecipanti e competenze
6. Tempi previsti per lo studio
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1. Premessa ed identificazione delle problematiche
I centri urbani sono da tempo afflitti da gravi problemi ambientali, la cui causa
prima è sicuramente riconducibile al traffico automobilistico.
Infatti, come è ben noto, il materiale particellare prodotto dai processi di
combustione, dall’usura dei ferodi dei freni, dei pneumatici, degli organi meccanici, e
della stessa pavimentazione si deposita sulle superfici stradali, e ne viene
successivamente risollevato per effetto del passaggio dei mezzi. Purtroppo le polveri
sono un veicolo importante di esposizione rispetto ai più significativi e pericolosi
inquinanti quali gli Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) ed i metalli pesanti (Piombo,
Cadmio, Nichel): tali sostanze vengono infatti adsorbite sulla superficie porosa delle
particelle e, in dipendenza delle dimensioni di queste ultime, possono essere inalate o
respirate.
La rimozione delle polveri dalle strade mediante lavaggio programmato, in
particolare durante i periodi nei quali le concentrazioni in aria sono più elevate e le
precipitazioni piovose scarse o assenti, può contribuire significativamente a limitare il
fenomeno del risollevamento delle polveri, ed a migliorare la qualità dell’aria in ambito
urbano. Per completezza del quadro di conoscenza va comunque evidenziato come la
funzione di distribuzione spaziale del particolato totale sospeso risulti estremamente
localizzata rispetto alla sorgente di emissione, ciò comportando che tali provvedimenti
potrebbero avere efficacia nelle prossimità delle strade ove avviene il lavaggio e nelle
sue vicinanze. Questa considerazione vale naturalmente a prescindere dalle modalità del
lavaggio. I problemi in oggetto sono affrontati dalle recenti normative in tema di qualità
dell’aria nei centri urbani (Decreto Legislativo 4 agosto 1999 n. 351).
Per altra via lo stesso materiale particellare sopra descritto viene rimosso dalle
superfici urbane in occasione delle precipitazioni e riversato, attraverso le reti fognanti e
gli scaricatori laterali in esse presenti, nei corpi d’acqua ricettori, dando origine
all’altrettanto noto e grave fenomeno di inquinamento da acque di prima pioggia.
Anche questi problemi sono affrontati dalle recenti normative in tema di
protezione dei corpi idrici, (D.L. 152/99) nelle quali è stato introdotto il concetto di
“stream standard” abbandonando la ormai superata visione di “effluent standard”.
Recenti ricerche hanno messo in evidenza come per ridurre l’impatto inquinante
degli scaricatori di piena, una soluzione possa essere costituita da vasche di accumulo
temporaneo (vasche di prima pioggia): essa risulta però poco praticabile su reti fognarie
già esistenti laddove lo spazio per costruire tali manufatti (di dimensioni pari a circa 35
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metri cubi per ettaro di superficie impermeabile) è spesso assente.
Una seconda soluzione, già attuata in altri paesi europei, consiste nell’eliminare
dalle superfici urbane gli inquinanti prima che ne avvenga il lavaggio da parte della
pioggia, ed il conseguente veicolamento ai ricettori.
2. Obiettivi dello studio
Da quanto detto in premessa nasce spontanea l’idea di come una attività
programmata di lavaggio stradale possa portare a benefici sia nei riguardi
dell’inquinamento atmosferico da polveri sia di quello nei ricettori da acque di prima
pioggia.
Lo studio proposto in questa sede si propone di raggiungere in modo combinato i
tre obiettivi di seguito riassunti.
Il primo obiettivo consiste nella riduzione dell’impatto ambientale attualmente
indotto dai numerosi scaricatori di piena presenti nella rete di fognatura mista del
Comune di Bologna sui corpi ricettori, tramite l’attuazione di nuove politiche di
lavaggio stradale più frequente e programmato che comportino la veicolazione
all’impianto di trattamento dei reflui di gran parte delle sostanze inquinanti provenienti
dal dilavamento delle aree cittadine, attualmente immesse nei corpi riceventi.
Il secondo obiettivo consiste nel miglioramento della qualità dell’aria
nell’ambiente cittadino, in quanto le nuove pratiche di lavaggio stradale dovrebbero
comportare una minor permanenza delle polveri sulle strade, riducendone quindi la
possibilità di venire risollevate nell’atmosfera.
Il terzo obiettivo, altrettanto importante dal punto di vista ambientale, è connesso
al risparmio idrico di volumi di acqua pregiata: infatti attualmente il lavaggio stradale è
effettuato con acqua potabile, mentre in prospettiva è ipotizzabile che essa venga
sostituita con acqua di minor pregio addotta nel tessuto cittadino da un acquedotto
separato per usi ambientali che si identifica in gran parte con i canali storici esistenti
alimentati dalle acque di superficie del fiume Reno e del fiume Savena.
3. Articolazione della proposta
L’attuazione di efficaci metodi di rimozione degli accumuli dalla sede stradale
tramite
operazioni
di
lavaggio
programmato
richiede
quindi
innanzitutto
l’individuazione di una risorsa idrica adeguata, e la quantificazione dei volumi necessari
alle differenti possibili metodologie operative. Gli attuali indirizzi normativi e,
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comunque, la necessità di tutela delle fonti idriche, indirizzano verso il reperimento di
risorse la cui qualità sia coerente con l’uso. Infatti, i volumi di acqua necessari ad un
lavaggio stradale per il controllo sistematico dell’inquinamento atmosferico e
dell’ingresso in fognatura di contaminanti accumulati durante il tempo asciutto, sono
tali da suggerire la opportunità di disporre di un sistema la cui alimentazione avvenga
con acque di superficie. L’esigenza idrica a tale fine dovrà inoltre essere valutata in
relazione alle modalità operative di lavaggio ed alla efficacia dei diversi metodi. Infatti
sistemi di lavaggio effettuati con metodi tradizionali quali le autobotti hanno esigenza di
rifornimento puntuale, mentre metodi di lavaggio a scorrimento superficiale devono
disporre di punti di alimentazione più diffusi e permanenti.
Appare ipotizzabile un recupero in quest’ottica della storica rete di canali che
permea l’area cittadina, e che si approvvigiona da acque di Reno e di Savena, corsi
d’acqua i quali sono in grado di fornire, anche nei periodi siccitosi, le esigue portate
necessarie sopra esposte, soprattutto nella prospettiva di nuovi provvedimenti di
regolazione da monte tesi a garantire il minimo deflusso vitale.
La presenza delle necessarie portate nella rete di canali cittadina costituirà
alimentazione per una serie di bocche di presa diffuse lungo le strade per la
alimentazione delle autobotti, ovvero, laddove possibile, di mini-acquedotti stradali
progettati per effettuare in modo efficace e permanente la possibile rimozione degli
inquinanti e/o la pulizia stradale.
3.1. Fase di studio e di ricognizione ingegneristica (SR)
Lo studio in questa sede proposto mira a valutare la fattibilità di questi
provvedimenti e la loro efficacia, attraverso una fase di ricognizione e di valutazione
ingegneristica tesa ad individuare dove e come nel tessuto cittadino sia possibile
realizzare queste nuove e modeste opere per il lavaggio programmato, e di individuarne
le migliori modalità operative.
Le attività previste in questa prima fase di studio e ricognizione sono nel seguito
sommariamente descritte, oltre che nel Cronogramma allegato nel quale compaiono
anche le competenze dei soggetti attivi.
SR1
Acquisizione dagli archivi del Consorzio della Chiusa di Casalecchio e Canale
di Reno delle informazioni geometriche, idrauliche e funzionali riguardanti il
sistema di canali cittadini alimentati dalle chiuse sul fiume Savena e sul fiume
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Reno.
SR2
Descrizione nell’ambito del Sistema Informativo Territoriale e di Calcolo della
rete di fognatura del Comune di Bologna (a suo tempo predisposto per
l’Ufficio Fognature Comunale) del sistema di canali cittadini di cui al punto
SR1, e messa a punto del loro modello di simulazione
SR3
Indagini idrologiche sulle portate di magra del fiume Savena alla chiusa di San
Ruffillo e del fiume Reno alla chiusa di Casalecchio, al fine di individuare la
durata delle portate derivabili da utilizzarsi per le pratiche di lavaggio stradale
SR4
Esame del territorio della città di Bologna e dei comuni di Casalecchio di Reno
e Castelmaggiore del territorio di cintura, e sopralluoghi per la individuazione
dei possibili siti idonei alla collocazione di idranti di presa o di mini acquedotti
dedicati al lavaggio stradale
SR5
Selezione nell’ambito dei punti individuati in SR4 dei 10 siti più idonei per la
localizzazione degli impianti
SR6
Progettazione preliminare degli impianti da realizzarsi nei 10 siti individuati al
punto precedente, definizione dei costi di costruzione e di gestione e delle
modalità con cui attuare le pratiche di lavaggio stradale
SR7
Valutazione dei benefici indotti sulla qualità dell’aria (riduzione della presenza
di polveri) dalla realizzazione dei nuovi impianti e dalla adozione delle nuove
pratiche di lavaggio stradale. Tale valutazione verrà effettuata in n. 1 sito scelto
tra i possibili 10 individuati nell’attività SR 5
SR8
Valutazione del beneficio ambientale indotto sui riceventi Savena e Reno
(riduzione dei carichi inquinanti di prima pioggia) dalla realizzazione dei nuovi
impianti e dalla adozione delle nuove pratiche di lavaggio stradale
SR9
Estensione delle conclusioni ottenute nel sito indagato ai 10 siti oggetto di
progetto preliminare
SR10
Redazione del rapporto tecnico conclusivo e predisposizione di materiale
audiovisivo per la pubblicizzazione dei risultati
3.2. Fase sperimentale (SP)
L’avvio dello studio prevede anche il contemporaneo inizio di una fase di
monitoraggio, da effettuarsi in n. 1
sito, nel quale installare per alcuni mesi il
laboratorio mobile per l’inquinamento atmosferico, ed attuare le proposte politiche di
lavaggio programmato, al fine di valutarne l’efficacia.
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La fase di monitoraggio si articola nelle attività di seguito descritte, che pure
compaiono nel Cronogramma allegato:
SP1
Individuazione del sito campione nell’ambito della città di Bologna nel quale
installare il laboratorio mobile per l’inquinamento atmosferico presente.
Eventuale acquisto di strumentazione per il campionamento e l’analisi di
particolato sospeso ed installazione della stessa. Identificazione del sito dove
posizionare il laboratorio mobile, affinchè esso sia protetto ed accessibile al
personale Arpa in qualsiasi momento; predisposizione della connessione alla
rete elettrica per il laboratorio.
SP2
Effettuazione delle indagini di campo e raccolta dati: al fine di avere un
campione statisticamente sufficiente e per poter indagare anche l’influenza
delle variabili meteorologiche, delle osservazioni riferite al periodo quotidiano,
esse dovranno essere articolate come di seguito riportato:
 almeno 14 giorni di campionamenti in assenza di lavaggio stradale
 almeno 14 giorni di campionamenti in presenza di lavaggio stradale
Tale programma di indagine dovrà essere replicato per ogni stagione per le 4
stagionalità annuali. In questo modo il numero di osservazioni disponibili sarà
di circa 56 in assenza di lavaggio stradale e di circa 56 in presenza di lavaggio.
A questo
seguirà l’elaborazione dei dati, che terrà conto anche delle condizioni
meteorologiche al fine di evidenziare eventuali differenze di comportamento;
per tale motivo saranno raccolte anche le informazioni concernenti i parametri
fisici dell’atmosfera.
4. Costi previsti ed attuali fonti di finanziamento
Sulla base di quanto esposto, il costo dello studio è quantificato in € 128.081,31
(248 milioni di lire) + IVA.
Di essi, € 79.534,36 (154 milioni di lire) sono imputabili alle attività di
ingegneria di EHS, ed € 48.546,95 (94 milioni di lire) a quelle di ARPA per l’acquisto
di strumentazione, la sua installazione ed il rilievo di campo.
Per far fronte ai costi si fa riferimento a fonti multiple di finanziamento, secondo
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lo schema di seguito riportato:
Regione Emilia Romagna
Comune di Bologna
H.E.R.A. S.p.A.
Provincia di Bologna
Comune di Casalecchio di Reno
Comune di Castel Maggiore
€
€
€
€
€
€
43.038,07
21.346,89
43.038,07
10.329,14
5.164,57
5.164,57
+ IVA
+ IVA
+ IVA
+ IVA
+ IVA
+ IVA
Totale
--------------------------€ 128.081,31 + IVA
L.
L.
L.
L.
L.
L.
83.333.333 + IVA
41.333.334 + IVA
83.333.333 + IVA
20.000.000 + IVA
10.000.000 + IVA
10.000.000 + IVA
-----------------------------L. 248.000.000 + IVA
5. Soggetti partecipanti e competenze
I soggetti coinvolti nello svolgimento dello studio e delle indagini di campagna
sono di seguito descritti, assieme alle attività di competenza:
EHS S.r.l., Società di Ingegneria Idraulica ed Ambientale, che svolgerà le parti
di studio relative alla fase ingegneristica, ovvero le attività SR1, SR2, SR3, SR4, SR5,
SR6, SR8, SR9 ed SR10, descritte nel paragrafo 3.1.
ARPA – Agenzia Regionale Per l’Ambiente della Regione Emilia Romagna, che
si farà carico dell’eventuale acquisto e della installazione della strumentazione e delle
indagini in campo, ovvero delle attività SP1 ed SP2 descritte nel paragrafo 3.2,
dell’attività SR7 e assieme ad EHS S.r.l., dell’attività SR10.
HERA S.p.A. che si farà carico di attuare, in modo coordinato con i tecnici di
ARPA e di EHS S.r.l., le attività di lavaggio stradale programmato nei siti campione,
allo scopo di simulare le condizioni di lavaggio tradizionali sia quelle proposte secondo
le nuove modalità. Laddove la fase ingegneristica ne indichi la possibilità, HERA S.p.A.
appresterà anche degli impianti di acquedotto volanti, che si approvvigioneranno con un
piccolo sollevamento dai canali della rete cittadina o da altre fonti di superficie per
effettuare l’aspersione stradale.
6. Tempi previsti per lo studio
I tempi previsti per le diverse attività dello studio sono illustrati nel
cronogramma allegato.
La durata dello studio, in assenza di condizioni meteorologiche particolarmente
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sfavorevoli dovrebbe esaurirsi nell’arco di 12 mesi. Ciò nondimeno, per tenere conto
dell’ipotesi sfavorevole di condizioni meteorologiche particolarmente avverse e tali da
non consentire una raccolta di dati di campagna ritenuta sufficiente, lo studio potrà
essere esteso ancorchè in modo episodico, ad un secondo anno di indagini
eventualmente necessarie per coprire i periodi stagionali significativi non coperti dalla
indagini del primo anno.
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