RISORSE IDRICHE & GEOTERMICHE

Modelli di flusso e di trasporto di contaminanti in falda

Negli ultimi anni è diventato sempre più diffuso l’uso di strumenti previsionali per la simulazione del flusso idrico e per la modellazione del trasporto di contaminanti e di calore nel terreno saturo o insaturo. La modellistica idrogeologica ha assunto un ruolo primario nella pianificazione dell’utilizzo delle risorse idriche sotterranee, nella verifica di impatto ambientale, nella progettazione di opere idrauliche, nella valutazione del rischio di contaminazione della falda.

La realizzazione di un modello idrogeologico affidabile non può essere eseguita senza un’adeguata e specifica preparazione capace di spaziare dalla geologia all’idrologia, dall’idraulica delle acque sotterranee e superficiali all’idrogeologia applicata e alla chimica fisica dei contaminanti, senza prescindere da una profonda conoscenza dei più diffusi codici di calcolo analitici o numerici.

Un’articolata conoscenza delle tecniche statistiche, sia mono che multivariate, è di sicuro aiuto per l’analisi dei dati di base utili alla realizzazione dei modelli, che in genere rappresenta una delle fasi più difficili e critiche dell’intero lavoro di modellazione. Infine un buon modello matematico, per essere considerato affidabile in fase previsionale, deve subire un rigoroso processo di calibrazione e verifica che richiede competenze acquisibili solo con una specifica preparazione in materia, e soprattutto con l’esperienza.

Nel corso degli anni abbiamo sviluppato una considerevole e completa esperienza nella modellazione del flusso e del trasporto di contaminanti sia nell’acquifero saturo che in quello insaturo, approfondendo il campo del trasporto di contaminanti, della loro speciazione in falda, del trasporto di calore, del flusso multifase e densità-dipendente. Il nostro curriculum comprende ormai centinaia di modelli sia a scala di sito che a scala provinciale e regionale.

Geotermia a bassa temperatura

Realizziamo il progetto geotermico a partire dall’analisi di fattibilità geologica, energetica e ambientale del sistema fino alla direzione dei lavori di esecuzione ed al monitoraggio energetico e ambientale.

Negli ultimi 20 anni la diffusione crescente della tecnologia delle pompe di calore geotermiche per la produzione di energia termica per uso civile ha spinto verso la necessità di valutare l’impatto di questi interventi sul sottosuolo e sulle acque sotterranee.

I sistemi di scambio termico a circuito aperto (Open Loop), in cui l’acqua di falda prelevata dai pozzi circola nell’impianto e viene successivamente scaricata in corso d’acqua superficiale o reimmessa in falda, necessitano di attente valutazioni dell’impatto quantitativo-qualitativo indotto dalle variazioni di temperatura sulle matrici ambientali.

I sistemi a circuito chiuso (Closed Loop), in cui il liquido termovettore viene fatto circolare in sonde verticali o orizzontali, possono presentare altre criticità, quali il rischio di perdite nelle tubazioni, le variazioni dei parametri di crescita batterica e delle proprietà chimico-fisiche dei contaminanti preesistenti per effetto della variazione di temperatura.

Entrambi i sistemi, soprattutto in casi complessi, hanno bisogno di adeguate valutazioni dell’efficienza e della sostenibilità dello scambio termico nel tempo. I nostri esperti conoscono a fondo gli aspetti teorici e pratici dell’uso della risorsa a lungo termine e possono offrire tutto il supporto necessario a gestori, imprese e a progettisti termotecnici, architettonici, strutturali, in tempi brevi e con la massima efficacia.

Le valutazioni in campo termogeologico richiedono un’ampia gamma di competenze nelle varie discipline scientifiche e tecniche, quali la fisica del trasporto di calore, la microbiologia, la chimica fisica dei contaminanti, l’idrogeologia e l’ingegneria idraulica e ambientale. La termogeologia è una tipica materia in cui l’approccio multidisciplinare è sempre indispensabile e fruttuoso.

Modellazione del trasporto di calore

Siamo all’avanguardia nella valutazione di benefici e criticità ambientali indotte dai sistemi di scambio termico mediante pompe di calore tramite modellazione in 3D del trasporto di calore in falda e nel terreno insaturo e valutazioni di tipo microbiologico e chimico.

A partire dal 2003 abbiamo dato supporto tecnico agli Enti pubblici coinvolti nei processi di autorizzazione di nuovi impianti ed abbiamo maturato esperienza e competenze basate su centinaia di esperienze professionali di rilievo in tutta Italia, utili per definire prontamente il quadro di riferimento sotto ogni punto di vista.

Organizziamo e seguiamo i test di risposta termica (TRT, Thermal Response Test o GRT, Ground Response Test) per il dimensionamento dei sistemi a circuito chiuso e interpretiamo le misure ottimizzando i parametri caratteristici in relazione alle caratteristiche geologiche e idrogeologiche del sito. Inoltre organizziamo e dirigiamo il cantiere di esecuzione delle sonde geotermiche rispondendo al Committente per la loro corretta esecuzione.

In alcuni casi è possibile immagazzinare energia in una stagione per recuperarla in quella successiva. Si tratta dei sistemi STES (Seasonal Thermal Energy Storage) che si servono del sottosuolo saturo (ATES) o insaturo (BTES) come serbatoio di accumulo stagionale senza fare uso di pompe di calore. La previsione tramite modellazione è indispensabile per individuare le quantità in gioco.

Sostenibilità geoenergetica

Valutiamo la sostenibilità geoenergetica del progetto anche a supporto della classificazione dell'efficienza energetica e dell'impronta ecologica di sistemi complessi (LEED) e progettiamo e controlliamo i sistemi di monitoraggio degli impatti ambientali connessi all’esercizio di impianti termici a circuito aperto con attenzione al rischio di malfunzionamenti provocati da agenti esterni (ferrobatteri, biofilm etc.).

Dimensionamento sistemi di dewatering

Per numerose applicazioni pratiche serve eseguire previsioni accurate dell’abbassamento piezometrico indotto dai pompaggi o da altri interventi idraulici; è il caso delle opere di dewatering per la costruzione di opere edili, degli ambiti territoriali estrattivi, ecc. In questi casi è rilevante valutare i fattori di costo gestionale e, non ultimo, va considerato anche l’impatto generato da questi interventi su opere artificiali o sistemi naturali.

Le previsioni dell’abbassamento piezometrico e degli impatti associati richiedono un corretto bilancio tra i costi d’indagine e di esecuzione, l’accuratezza dei risultati previsti e il grado di conservatività usato. Il corretto equilibrio tra questi fattori può essere raggiunto da uno staff esperto che può fare riferimento a un’ampia casistica.

Il progetto della rete di monitoraggio è essenziale per verificare l’impatto dell’abbassamento nel corso del suo sviluppo. L’esperienza ha dimostrato che la revisione dei dati ottenuti da parte di idrogeologi competenti è essenziale. Una componente sempre più importante di questi progetti è il dialogo con lo staff di progettazione della committenza, pubblica o privata che sia.

Dimensionamento sistemi di controllo, sistemi di dispersione acque meteoriche (SUDS), sistemi di ricarica artificiale e recupero negli acquiferi (AR/ASR)

I sistemi di dispersione delle acque meteoriche richiedono esperienza e capacità progettuale specifica in quanto interferiscono col sottosuolo. I SUDS in particolare sono dei veri e propri sistemi di ravvenamento delle falde e dunque possono essere considerati dei veri e propri ARS.

La ricarica artificiale degli acquiferi (AR) non è altro che l’incremento degli apporti naturali di alimentazione delle falde tramite opere dedicate come bacini di carico o pozzi di immissione/iniezione. La ricarica artificiale e il recupero negli acquiferi (ASR) è un particolare tipo di AR praticata per aumentare le risorse idriche sotterranee e per recuperare l’acqua in seguito per vari scopi.