Monitoraggio piezometrico piazzale spall ovest bocca di Malamocco, “Progetto mose” ad opera del magistrato all acque di Venezia tramite il Consorzio Venezia Nuova

Monitoraggio piezometrico piazzale spall ovest bocca di Malamocco, “Progetto mose” ad opera del magistrato all acque di Venezia tramite il Consorzio Venezia Nuova

La S.P.G. s.r.l. ha iniziato diversi anni ha ad installato una rete piezometrica consistente di 47 datalogger con trasduttore di pressione per misurare in continuo l’andamento della falda all’interno di pozzi costruiti per tenere abbassato il livello di falda di circa 3 m. Tale abbassamento risultava necessario durante le fasi costruttive del piazzale in spalla ovest presso la Bocca di porto di Malamocco, nell’ambito dei lavori per la costruzione delle paratie mobili atte al contenimento delle acque alte a Venezia (Progetto MOSE), ad opera del Magistrato alle Acque di Venezia tramite il Consorzio Venezia Nuova. Contemporaneamente altri trasduttori sono stati inseriti nei piezometri di monitoraggio, in prima, seconda e terza falda.

Di seguito alcuni esempi ed alcune foto delle installazioni sopradescritte: una per un piezometro tipo con relativo grafico sull’andamento della falda, un’altra per un pozzo tipo (in questo caso il registratore di livello fungeva anche da sistema di allarme in caso di abbassamento oltre al consentito del progetto oppure in caso di interruzione o malfunzionamento   della   pompa installata).

  Scheda installazione Datalogger – Nome: P28 C

 N° seriale Data e ora Quota di riferimento topografice (m.l.m.m.) Distanza tra il marker il riferimento topografico (m) Distanza marker di riferimento sensore (m)
SN 400280 12/07/07 – 15:25   +2.36 0.34 27.9

 

 
Quota di posa sensore di misura (m.l.m.m.) Quota cella Casagrande o terminazione tubo aperto (m.l.m.m.) Quota falda (m.l.m.m.) Operazione eseguita
-25.2 -26 -0.8 installazione

  Scheda installazione Datalooger – Nome: P8

 N° seriale Data e ora Quota di riferimento topografico (m.l.m.m.) Distanza tra il marker il riferimento topografico (m) Distanza marker di riferimento sensore (m)
 SN 400295  19/06/07 – 13:05  +2.93  0.075  24.00

 

 
Quota di pos sensore di misura (m.l.m.m.) Quota cella Casagrande o terminzione tubo aperto (m.l.m.m.) Quota falda (m.l.m.m.) Operazione eseguita
-20.995 -21.19 +0.14 installazione
Prevedere i rischi naturali: misura del livello dei laghi glaciali

Prevedere i rischi naturali: misura del livello dei laghi glaciali

I ghiacciai delle Alpi sono in continuo cambiamento. Con lo scioglimento dei ghiacciai che si verifica in primavera e in estate, possono crearsi dei laghi di cui bisogna monitorare costantemente il livello per poter individuare in tempo un’inondazione. Questo richiede sensori di pressione, sonde di livello e data logger affidabili.

L’azienda svizzera Geopraevent, attiva a livello internazionale,sviluppa, installa e gestisce sistemi di allarme e monitoraggio di elevata qualità per diversi rischi naturali, tra cui valanghe, frane e inondazioni. Gli impianti sono progettati e realizzati individualmente a seconda del compito e delle condizioni locali. Attualmente sono operativi in tutto il mondo più di 60 sistemi di allarme e monitoraggio. Quando si tratta di catastrofi naturali, date le conseguenze potenzialmente gravi, non ci sono margini di errore: la tecnologia utilizzata deve funzionare per anni in modo stabile. Per questo motivo, ogni sistema è collegato ai server della Geopraevent per garantirne un corretto funzionamento. 

Misura del livello dei laghi glaciali della Plaine Morte 

Questo vale anche per l’impianto commissionato nel 2011 per il monitoraggio del ghiacciaio della Plaine Morte nelle Alpi Bernesi. In primavera, non appena le temperature si innalzano, il ghiacciaio comincia a sciogliersi (vedi il video). Dall’acqua di scioglimento si formano ogni anno tre laghi (il lago Faverges, Vatseret e Strubel), che continuano a crescere nei mesi estivi per poi di nuovo svuotarsi.

Il pericolo per il vicino comune di Lenk, che ha commissionato il progetto, deriva principalmente dal lago Faverges. Come gli altri due laghi, questo lago esiste solo nelle stagioni più calde dell’anno. Dopo la sua puntuale formazione annuale derivata dallo scioglimento della neve e del ghiacciaio, nei mesi successivi l’acqua si riscalda e cerca uno sbocco attraverso il ghiaccio. A poco a poco, questo canale di deflusso si scioglie a sua volta, il che significa che la portata aumenta costantemente. Nell’agosto 2014, ad esempio, 20 metri cubi di acqua al secondo si sono riversati sul Trüebach in direzione Lenk. Dopo che il lago glaciale si svuota, il ciclo ricomincia la primavera successiva con l’inizio del disgelo. 

Per prevedere l’inondazione del lago glaciale e mettere in atto le dovute misure di protezione, è stato installato un sistema di monitoraggio da parte della Geopraevent in grado di fornire un preallarme di uno o due giorni. Per realizzare questo progetto si è ricorso anche alla tecnologia dei sensori della STS per via, tra l’altro, delle eccezionali caratteristiche in termini di stabilità a lungo termine. 

Allarme di inondazione del lago glaciale tramite SMS 

Per riuscire a valutare costantemente il pericolo derivato dai laghi glaciali in modo realistico, sono state installate in tutto quattro stazioni di misura : una in ognuno dei tre laghi e una nel Trüebach, dove l’acqua scorre verso il comune di Lenk in caso di svuotamento del lago. 

Il livello dell’acqua dei tre laghi glaciali viene monitorato mediante sensori di pressione. Per farlo gli strumenti di misura sono stati immersi con un elicottero nel punto più profondo di ciascun lago. Le sonde di livello ATM/N/T sono collegate con un cavo ai datalogger fissati su un rialzo. I datalogger impiegati in questo caso sono alimentati a energia solare. I dati raccolti vengono trasmessi alla Geopraevent tramite rete radiomobile. Se il data logger trasmette livelli dell’acqua in calo, è un chiaro segno che il lago in questione si sta svuotando.

Stazione di misurazione sul ghiacciaio Plaine Morte (Immagine: Geopraevent)

In aggiunta alla misura del livello del lago, un radar monitora il riempimento del Trüebach. Questa stazione di misura supplementare serve a verificare se effettivamente il lago glaciale si sta svuotando in direzione del paese. Poiché il Trüebach si sviluppa lungo una gola, il radar di misura del livello, anch’esso collegato mediante un cavo a un data logger, è fissato a una corda d’acciaio tesa sopra la gola. 

Non appena nei laghi e nel Trüebach si registrano dati inferiori o superiori ai valori limite prefissati, i responsabili per il comune di Lenk vengono automaticamente informati con un SMS e possono così avviare le misure necessarie per proteggere il paese dall’inondazione.

Migliore protezione contro le anomalie climatiche grazie a sonde di livello affidabili

Migliore protezione contro le anomalie climatiche grazie a sonde di livello affidabili

Negli ultimi anni la Russia ha dovuto lottare sempre di più con le catastrofi ambientali a causa delle condizioni metereologiche estreme. Non solo ci sono stati enormi danni materiali, ma ha anche perdite di vite umane. Un vasto programma strutturale per prevedere meglio il tempo serve a limitare i rischi e sostenere la ricerca sui cambiamenti climatici.

Le anomalie climatiche, come la lunga siccità del 2010 o le forti inondazioni nella regione dell’Amurdel 2013, hanno suscitato grande attenzione e preoccupazione in Russia e non solo. In Russia, il Servizio federale di idrometeorologia e monitoraggio ambientale (Roshydromet) è responsabile per le previsioni meteo di elevata precisione e sarà ulteriormente rafforzato nell’ambito dell’Hydrometeorological Services Modernization Project-II. A tale scopo ci sarà un investimento di poco più di 139 milioni di dollari.

Questo progetto su larga scala di ammodernamento supporta il Roshydromet nel suo compito di fornire alla popolazione russa e alle amministrazioni locali informazioni affidabili e tempestive sulle condizioni meteo, idrologiche e climatiche. Allo stesso tempo, la Russia deve essere integrata meglio nel sistema globale dei servizi meteorologici. 

Le varie misure del progetto includono : 

  • il rafforzamento delle tecnologie di informazione e comunicazione per la fornitura di dati sul meteo, sul clima e sull’idrologia;
  • l’ammodernamento della rete di osservazione;
  • il rafforzamento delle istituzioni;
  • un accesso ottimizzato ai dati e alle informazioni del Roshydromet;
  • il miglioramento delle misure anti-catastrofe.

Per modernizzare la rete di osservazione idrologica del Roshydromet nei fiumi Lena, Jana, Indigirka, Viljuje Kolymaè stata posta particolare attenzione alla tecnologia di monitoraggio che funziona in modo affidabile e quasi completamente senza bisogno di manutenzione in aree difficili da raggiungere e in condizioni rigide come il permafrost.

Immagine 1: Panoramica dei punti di misurazione

Una parte dei sensori di misura necessari sono stati forniti dalla STS e, in collaborazione con l’azienda partner russa Poltraf CIS Co. Ltd., sono stati installati in 40 stazioni di misura idrologica. Il progetto includeva i seguenti requisiti: 

  • il monitoraggio permanente del livello e della temperatura dell’acqua, nonché la misura della pioggia e della neve. Ciò comprende anche l’installazione di telecamere di sorveglianza per tenere sotto controllo la formazione di ghiaccio in importanti punti strategici.
  • la trasmissione automatica e priva di errori dei dati via GPS o satellite.
  • una funzione di allarme in caso di superamento dei valori limite definiti.
  • una soluzione server per memorizzare i dati raccolti con un software di visualizzazione, valutazione ed elaborazione dati.
  • una tecnologia semplice da installare e utilizzare, che funzioni negli anni senza richiedere una grande manutenzione.
  • una preparazione professionale dei siti di misurazione.

Per soddisfare questo difficile compito è stato utilizzato, insieme ad altri, il sensore Modbus DTM.OCS.S/N/RS485. Le sonde di livello digitali misurano sia il livello che la temperatura. Grazie al design robusto e alle temperature ambientali consentite da -40 a 80 °C è possibile far fronte alle rigide condizioni, mentre l’accuratezza di ≤ 0.03 % FS assicura risultati precisi nei punti di misura critici. 

Altri vantaggi della sonda di livello in sintesi: 

  • sensore di livello digitale ad alta precisione per una facile integrazione nella rete Modbus standard.
  • adattamento personalizzato all’applicazione grazie alla costruzione modulare.
  • massima precisione per l’intero campo di temperatura grazie alla compensazione elettronica.
  • regolazionedell’offset del punto zero e dell’intervallo di misura tramite il Modbus.
  • elevata stabilità a lungo termine della cella di misura.
  • sensore ricalibrabile
Siti contaminati: per la decontaminazione delle acque sotterranee servono sonde di livello resistenti

Siti contaminati: per la decontaminazione delle acque sotterranee servono sonde di livello resistenti

Che si tratti di vecchie discariche, discariche di carbone, ex siti militari o raffinerie, ciò che resta è il terreno contaminato e questo rappresenta un pericolo per l’uomo e l’ambiente. Per la bonifica di questi posti servono sonde di livello resistenti alle sostanze pericolose aggressive spesso presenti in queste aree.

I siti contaminati non sono caratterizzati solo da alterazioni del terreno nocive per la salute e per l’ambiente. In mancanza di misure di sicurezza (come nel caso delle vecchie discariche) e a seconda delle caratteristiche del terreno, con le piogge le sostanze pericolose penetrano fino a raggiungere le acque sotterrane. In base al tipo di utilizzo è possibile riscontrare una serie di varie sostanze pericolose, tra cui: 

  • composti di metalli pesanti: rame, piombo, cromo, nichel, zinco e arsenico (semimetallo)
  • sostanze organiche: fenoli, oli minerali, benzene, idrocarburi clorurati (CHC), idrocarburi aromatici (IPA)
  • sali: cloruri, solfati, carbonati

La decontaminazione del rifornimento idrico 

Quando si parla di bonifica di siti contaminati, oltre alla pulizia del suolo sono fondamentali anche il controllo e la depurazione delle acque sotterranee. Senza l’utilizzo di sonde di livello affidabili in grado di resistere alle condizioni avverse, tutto questo non è possibile. 

Il processo di decontaminazione si svolge solitamente come segue: le acque sotterranee contaminate vengono pompate in superficie e trattate. L’acqua di risciacquo filtrata ottenuta viene quindi restituita alla fonte di contaminazione. Per fare in modo che l’acqua di risciacquo non fluisca verso uno dei siti non a contatto con la fonte di contaminazione, si utilizzano impianti idraulici attivi per l’infiltrazione sicura. L’acqua viene versata nel terreno tramite vari pozzi durante il vero e proprio processo di decontaminazione. Le condizioni di pressione che si generano formano, per così dire, una barriera facendo in modo che l’acqua di risciacquo confluisca nella fonte di contaminazione. Per guidare e monitorare questo processo servono delle sonde di livello. 

Immagine 1: svolgimento di un processo di decontaminazione

Naturalmente, le sonde di livello sono utilizzate anche al termine dei lavori di bonifica. Dopo la fine dei lavori, infatti, i siti in questione vengono monitorati ancora per molto tempo al fine di verificare eventuali cambiamenti evidenti del livello dell’acqua o della direzione del flusso. 

Inoltre, le sonde di livello sono naturalmente utilizzate anche in caso di applicazioni attive potenzialmente dannose per l’ambiente. Le discariche recenti sono costruite come una piscina impermeabile. Il livello dell’acqua sotto la discarica viene abbassato in modo che, in caso di perdite, l’acqua non possa finire nelle aree adiacenti. Anche qui occorre monitorare i rispettivi livelli d’acqua tramite le sonde di livello.  

Sonde di livello in acque contaminate: requisiti elevati 

Gli utenti che operano nel settore delle bonifiche dei siti contaminati devono procedere molto attentamente nella scelta della sonda di livello adatta. A causa del numero elevato di sostanze che possono essere disciolte in acqua, non esiste una soluzione che funzioni in modo affidabile per ogni situazione. Occorre considerare diversi aspetti che illustriamo brevemente qui di seguito: 

I materiali 

Corpo esterno 

Nella maggior parte delle applicazioni un acciaio inossidabile di buona qualità, come quello utilizzato dalla STS, è sufficiente a proteggere la cella di misura dalle sostanze aggressive. Se c’è contatto con acqua salata bisogna optare per un corpo in titanio. Nel caso in cui si prevedono effetti galvanici occorre scegliere una sonda di livello in PVDF.

Immagine 1: sonda di livello ATM/NC resistente chimicamente con corpo esterno in PVDF

Cavo della sonda 

Molto più critica della scelta di un corpo esterno adeguato è – secondo la nostra esperienza – la scelta del cavo della sonda. Per via dei processi di diffusione striscianti, il processo di deterioramento non risulta subito evidente. Spesso, anche in presenza di danni, dall’esterno non è possibile accorgersene. Pertanto, occorre prestare particolare attenzione quando si consultano le tabelle di resistenza: solitamente, infatti, riportano poche informazioni sui cavi delle sonde. Al centro di un cavo della sonda si trova un piccolo tubo di aerazione che serve per la compensazione della pressione relativa. Se il materiale del cavo non è resistente al cento per cento, gli elementi possono diffondersi attraverso la guaina del cavo e raggiungere il chip del sensore tramite il foro di aereazione. 

A seconda dei materiali previsti, gli utenti della STS possono ricorrere a cavi in PE, PUR o FEP. Quest’ultimo può essere impiegato anche in caso di temperature molto elevate fino a 110 °C.  

L’installazione 

Posa dei cavi 

Le vecchie discariche o i siti industriali sono ambienti difficili. Non sono solo le sostanze pericolose a compromettere la funzionalità delle sonde di livello impiegate. È necessario stare attenti che il rivestimento del cavo non venga danneggiato da carichi meccanici (ad es. detriti). Inoltre, anche i punti di sfregamento e piegatura devono essere evitati. Si consiglia dunque l’uso di speciali rivestimenti protettivi, come quelli offerti anche dalla STS. 

Serracavo 

La resistenza alla compressione delle sonde di livello varia da produttore a produttore. Di standard tutte le sonde della STS sono resistenti alla compressione fino a 250 metri e fino a questa profondità il cavo è progettato anche per i normali carichi della trazione. Tuttavia, in caso di condizioni di installazione difficili, gli utenti devono prendere in considerazione l’uso di un serracavo. 

Fissaggio 

In caso di utilizzo in acqua corrente o in serbatoi con agitatori, la sonda può essere fornita o di un filetto G ½ all’uscita del cavo (montaggio su tubo) o di un raccordo a compressione (15 mm). 

Protezione contro le esplosioni 

Nelle applicazioni in cui sono previste diverse sostanze pericolose, è indispensabile prestare attenzione anche alla protezione contro le esplosioni. Informazioni a tal riguardo sono fornite dalla direttiva ATEX relativa agli standard internazionali.

Monitoraggio Piezometrico Venezia

Monitoraggio Piezometrico Venezia

La S.P.G. s.r.l. ha iniziato diveri anni fa ad installare nel cantiere di Piazza San Marco datalogger della STS, appositamente pensati per le esigenze specifiche, in particolare con la caratteristica di resistere diversi giorni sott’acqua per l’innalzamento della marea che sommerge periodicamente Piazza San Marco. Il cantiere, inserito nelle contesto delle opere per la salvaguardia della laguna e della città di Venezia dalle acque alte ad opera del Magistrato alle Acque di Venezia tramite il consorzio Venezia Nuova, prevedeva la ricostruzione della banchina antistante Piazza San Marco con particolari tecniche innovative. L’esigenza era quella di tenere monitorato l’andamento della falda man mano che ci si spostava dalla zona di cantiere verso gli ediffici retrostanti. Il controllo era atto a dimostrare che dalla zona soggetta ad abbassamento forzato della falda (per mezzo di una tura all’interno della quale avvenivano gli aggottamenti necessari per poter lavorare sotto il livello dell’acqua), spostandoci verso la linea degli edilci l’abbassamento forzato della falda non fosse troppo ingente da poter causare eventuali fenomeni di cedimento sugli ediffici. Pertanto, seguendo quanto richiesto dalla committenza sono stati installati dei trasduttori di pressione piezoresistivi con registratore di livello per misurare in continuo la variazione del livello di falda all’interno dei piezometri, posti in successione in modo da formare tre linee parallele man mano che ci spostava verso il Palazzo Ducale ed altri edifici storici.  I valori di altezza della falda registrati dai datalogger sono stati riferiti in ultima analisi alla quota assoluta sul livello medio mare, cosi da poter essere confrontati con i dati del mareografo di Punta Salute. I grafici sotto riportati sull’andamento del livello piezometrico su uno dei profili e della marea, raggruppati su un unico grafico per ciascun periodo di lettura, sono stati utili per poter meglio visualizzare l’andamento d’insieme e valutare ed effettuare analisi ed interpretazioni sull’andamento della falda, rispetto ai valori di marea ed alle lavorazioni avvenute in cantiere.

Interpretazione dei valori freatimetrici registrati

In generale dai valori registrati durante il periodo di monitoraggio si è evidenziato un chiaro andamento lineare non naturale costante, influenzato dalla presenza del palancolato nel lato canale, che ha prodotto un abbassamento in regime forzato del livello piezometrico naturale, che normalmente è regolato dalle sole oscillazioni delle maree. Solo localmente, nei punti segnalati nei seguenti grafici riassuntivi, si possono segnalare periodi durante i quali l’interruzione degli aggottamenti ha prodotto una ripresa naturale delle oscillazioni del livello freatico (segnati con cerchio rosso) e in alcuni casi (segnati con cerchio giallo) il periodo è stato troppo breve da consentire una naturale ripresa. In alcuni casi appare evidente come nei piezometri l’andamento del livello freatico, in assenza di regimi di abbassamento forzati, segua in maniera pressochè precisa l’andamento della marea (funzionano quasi come dei mareografi), con la sola differenza di qualche ora di ritardo e con oscillazioni che diventano meno evidenti man mano che ci si sposta dalla riva verso l’interno di Piazza San Marco.

L’effetto distanza dalla riva è stato colto, comunque, anche in presenza del regime forzato di abbassamento attraverso delle ipotetiche sezioni tipo, effettuate a campione in diversi momenti, presenti di  seguito:

 distanza dalla riva                           altezza s.l.m.m.

7,8 m            pz1                                   0,047 m s.l.m.m

4,2 m            pz2                                   -0,725 m s.l.m.m

1,2 m            pz3                                   -1,047 m s.l.m.m

-0,1                marea                                 0,59 m s.l.m.m

altezza riva s.l.m.m.                                       0,93

Situazioni in regime forzato dove la marea nel canale è libera di oscillare mentre la curva interna alla riva rimane costante, con livello inferiore nella prima linea, dove gli effetti degli aggottamenti sono più forti, con tendenza a salire man mano che ci si sposta verso la linea degli edifici.

Pubblicazione originale:   Konstruktion magazine

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