Modellazione numerica dell’acquifero freatico costiero della Pianura di Pisa, tra il Fiume Arno e Canale Scolmatore, finalizzata allo studio dell’intrusione marina.

La presente tesi di laurea tratta in dettaglio il fenomeno dell’ intrusione marina nel sottosuolo del litorale pisano e nello specifico nelle due aree urbanizzate di Marina di Pisa e Tirrenia. A tal fine è stato calibrato un modello numerico di flusso di una zona compresa tra il Fiume Arno a nord, Canale Navicelli a est, Canale Scolmatore a sud e mare ad ovest (definita area vasta); tale modello è servito da base per l’implementazione dei due modelli delle aree urbanizzate di Marina di Pisa e Tirrenia (definite aree ristette) mediante il software a differenze finite Visual ModFlow 4.2. Il lavoro di modellazione effettuato si inserisce nell’ambito del progetto “Tutela della risorsa idrica dall’ingressione del cuneo salino ed altri fenomeni di degrado nella fascia costiera della pianura di Pisa” del Comune di Pisa. L’area di studio fa parte della Pianura Pisana interessata fin da tempi storici da grandi opere di bonifica e di sistemazione idraulico-agraria che hanno reso il sistema di drenaggio quasi completamente artificiale, rettificando anche buona parte dei suddetti corsi d’acqua. Tale area in epoca più recente è stata oggetto di un forte sviluppo industriale e da rapidi incrementi demografici; fenomeni che, insieme agli irrazionali emungimenti in prossimità del litorale, hanno contribuito ad accelerare il fenomeno dell’ingressione marina. La tesi si è articolata in una fase di raccolta, sistematizzazione ed elaborazione dati che ha consentito la ricostruzione del modello concettuale propedeutico alla modellazione numerica. Questo ha richiesto la ricostruzione dell’assetto idrostratigrafico dell’area, la definizione degli andamenti pluviometrici, termometrici, piezometrici e di salinità nei due anni dal 1 ottobre 2007 al 31 dicembre 2009 (periodo di calibrazione del modello), di informazioni sugli emungimenti dalla falda freatica superficiale e dalla prima confinata, e di valori dei parametri idrogeologici (permeabilità, porosità totale, porosità efficace, specific storage and specific yield) dell’acquifero freatico e dell’idrometria dei corpi idrici superficiali. È stata effettuata la correlazione tra i dati pluviometrici e le variazioni piezometriche individuando una probabile correlazione tra i valori piezometrici e la ricarica diretta ed ottenendo un alto coefficiente di correlazione, per quasi tutti i punti di misura, per l’intervallo di piogge pregresse di due mesi e mezzo (75 giorni); questo intervallo di tempo potrebbe essere interpretato come quello necessario alle acque di provenienza più lontana per ricaricare la falda ed ha consentito di interpretare meglio i risultati successivi della modellazione. È quindi seguita una fase di implementazione di un modello numerico di flusso per l’area vasta e successivamente dei due modelli di area ristretta per i quali è stata modellata la distribuzione dell’ingressione salina in acquifero. I modelli di Marina di Pisa e Tirrenia, al termine della calibrazione, hanno raggiunto un accettabile grado di rispondenza alle condizioni piezometriche reali dell’area e quindi hanno consentito di produrre alcune simulazioni di scenari previsionali a verifica di possibili ipotesi di intervento in previsione di un ulteriore e probabile incremento della pressione antropica. La situazione dell’acquifero superficiale della porzione costiera della pianura pisana vede un modesto grado di ingressione marina diretta sulla linea di costa; si incontra quindi in corrispondenza della fascia dei cordoni dunali, un corpo idrico dolce che sovrasta, nella zona di Marina di Pisa una lamina basale salata mentre a Tirrenia, soprattutto nella zona nord, satura completamente l’acquifero freatico fino all’ acquicludo di base. Verso l’entroterra, rispetto ai cordoni dunali (area corrispondente ad antiche lagune retrodunali), la falda superficiale mostra salinità da elevate ad elevatissime. Le simulazioni evidenziano il fondamentale ruolo della fascia dei cordoni dunali, soprattutto ove non impermeabilizzati, nella generazione e trattenimento di una barriera pseudo - idrostatica di acque dolci che previene efficacemente la massiccia ingressione di acque marine nell’acquifero superficiale ed individuano come principale ablatore di acque sotterranee dall’acquifero freatico superficiale, la rete di bonifica a sollevamento meccanico costituita dal Fosso Lamone