Applicazione di un modello gaussiano ibrido ad un sito industriale caratterizzato da orografia...

Applicazione Applicazione di un modello gaussiano ibrido di un modello gaussiano ibrido

ad un sito industriale ad un sito industriale caratterizzato da orografia complessa.caratterizzato da orografia complessa.

Bruno Bove, Lucilla Ticconi, Lucia Mangiamele, Mario Scarciolla, Roberto Sozzi

Un particolare ringraziamentoall’ing. Anna Maria Crisci

L’applicazione di un modello di trasporto L’applicazione di un modello di trasporto e diffusione degli inquinanti in atmosfera e diffusione degli inquinanti in atmosfera è solo uno degli step dello studio è solo uno degli step dello studio sistemico sull’area in esame e richiede sistemico sull’area in esame e richiede l’utilizzo di metodi e strumenti integrati.l’utilizzo di metodi e strumenti integrati.

InquadramentoSocio-economico

Caratterizzazioneorografica

Qualità Qualità dell’Ariadell’Aria

DatiDatimeteorologicimeteorologici

Quadro delle Quadro delle EmissioniEmissioni

Approccio metodologico

per l’applicazione modellistica

Metodologia di approccio all’applicazione modellistica

Dati: tipologia e strumenti

EmissioniEmissioni

Dati meteoDati meteo

Dati QADati QA

OrografiaOrografiaAltri strati informativi

Uso del Suolo

Digital Terrain Model

G I S

Rete AgrobiosRete AgrobiosRete del Servizio Idrografico - ARPABRete del Servizio Idrografico - ARPAB

Rete ARPABRete ARPABRete FeniceRete Fenice

DataBaseDataBaseAriaAria



Qualità dell’Aria

Datimeteorologici

Quadro delle Quadro delle EmissioniEmissioni




Anagrafica dell’azienda:- nome- ubicazione- tipologia produttiva (con riferimento a

codice CORINAIR)

Altri dati di interesse:- consumi dell’impianto di produzione di

calore per riscaldamento- descrizione sommaria del ciclo

produttivo

Caratterizzazione delle sorgenti: - descrizione geometrica del camino,- caratteristiche chimico-fisiche delle

emissioni.

DataBaseAria

Dati sulle sorgenti puntuali di emissione




Datimeteorologici

Quadro delle Emissioni




Popolazione TotalePopolazione Totale superiore a superiore a 610.000 abitanti 610.000 abitanti (ISTAT 1995)(ISTAT 1995)

Numero Totale di ComuniNumero Totale di Comuni pari a pari a 131, di cui solo 11 con 131, di cui solo 11 con

popolazione superiore a 10.000 popolazione superiore a 10.000 abitantiabitanti

Superficie TotaleSuperficie Totale circa pari circa pari a 10.000 kmqa 10.000 kmq

Aree industriali

Superficie [ha] Addetti

Atella

34,72 458

Balvano

14,72 456

Baragiano

47,24 266

Melfi 517,94 9.600

Potenza 115,96 2.389

Satriano

12,6 234

Senise

30,54 319

Tito 181,33 2.366

Viggiano

93,21 1.402

Totale

1.048,26 17.490

L’area industriale di Melfi ha una L’area industriale di Melfi ha una estensione pari a ~ il 50% del estensione pari a ~ il 50% del

totale totale ed un numero di addetti ed un numero di addetti pari a ~ il 55% del totale.pari a ~ il 55% del totale.

FONTE: Consorzio ASIFONTE: Consorzio ASI

Aree industriali presenti:

9 nella provincia di Potenza

5 nella provincia di Matera

Aziende Addetti

Consorzio ASI (anno 2002)

44* 9.600

DPR 203/88 (anno 1997, in

corso di aggiornamento)

22+ 7.900

* E' il numero delle aziende in attività; se si considerano quelle in programma si contano 97 aziende.

+ In prima analisi, si può affermare che la crescita dell'apparato produttivo melfese dal 1997 ad oggi è stata del 20% circa.

Considerando la rappresentatività dei dati derivanti Considerando la rappresentatività dei dati derivanti dall’archivio relativo alle autorizzazioni regionali rilasciate ai dall’archivio relativo alle autorizzazioni regionali rilasciate ai sensi del DPR 203/88, possiamo assumere lo stesso archivio sensi del DPR 203/88, possiamo assumere lo stesso archivio quale fonte significativa di informazioni inerenti le emissioni quale fonte significativa di informazioni inerenti le emissioni da sorgenti industriali nell’area industriale di San Nicola di da sorgenti industriali nell’area industriale di San Nicola di Melfi.Melfi.

L’area di studio: Zona industriale di San Nicola

(Vulture –Melfese)




Datimeteorologici





Orografia mista:Orografia mista: pianeggiante ad nord e sud-est,pianeggiante ad nord e sud-est,

complessa ad ovest e sudcomplessa ad ovest e sud

Aree industriali presenti:Aree industriali presenti: 9 nella provincia di Potenza9 nella provincia di Potenza5 nella provincia di Matera5 nella provincia di Matera



L’area in esame comprende 8 L’area in esame comprende 8 comuni con una popolazione pari comuni con una popolazione pari

a ~ l’11% del totalea ~ l’11% del totale

Area in espansione Area in espansione demografica rispetto al trend demografica rispetto al trend

regionaleregionale

Dominio: 30 km x 30 kmDominio: 30 km x 30 km(estensione pari ad 1/10 della (estensione pari ad 1/10 della

superficie regionale)superficie regionale)

La rete di monitoraggio La rete di monitoraggio dell’area è costituita da:dell’area è costituita da:7 centraline di qualità 7 centraline di qualità

dell’ariadell’aria (a gestione pubblica (a gestione pubblica e privata)e privata)

2 centraline meteo2 centraline meteo (è in (è in programmazione programmazione

l’installazione di ulteriori 2 l’installazione di ulteriori 2 stazioni meteo).stazioni meteo).

Preponderanza di zone utilizzate Preponderanza di zone utilizzate (Fonte INEA) per (Fonte INEA) per

- Seminativi in aree non irrigue;Seminativi in aree non irrigue;- Zone boscate Zone boscate - Colture erbacee a pieno campo;Colture erbacee a pieno campo;- Oliveti;Oliveti;- Vigneti.Vigneti.



CTDM PLUS Complex Terrain Dispersion Model Plus

Algorithms for Unstable Situations

E’ un codice EPA con soluzione gaussiana dell’equazione di E’ un codice EPA con soluzione gaussiana dell’equazione di diffusione per emissioni stazionarie da sorgenti puntuali.diffusione per emissioni stazionarie da sorgenti puntuali.

Permette di trattare situazioni stabili ed instabili in presenza Permette di trattare situazioni stabili ed instabili in presenza di terreno complesso.di terreno complesso.

E’ un sistema modellistico è costituito dal modello di trasporto e E’ un sistema modellistico è costituito dal modello di trasporto e diffusione, il pre-processore orografico e il pre-processore diffusione, il pre-processore orografico e il pre-processore meteorologico.meteorologico.

La trattazione della dispersione in presenza di ostacoli in La trattazione della dispersione in presenza di ostacoli in condizioni stabili e neutre si basa sul concetto della Dividing condizioni stabili e neutre si basa sul concetto della Dividing Streamline. Streamline.

luticcon

Fere descrizione + sintetica?

Concetto di Dividing StreamLine

Nella modellazione stazionaria della dispersione di inquinanti in Nella modellazione stazionaria della dispersione di inquinanti in orografia complessa e situazioni stabili, elemento prioritario è il orografia complessa e situazioni stabili, elemento prioritario è il concetto della concetto della Dividing Streamline HcDividing Streamline Hc. Essa divide il plume in:. Essa divide il plume in:

un flusso al di sotto di Hc che un flusso al di sotto di Hc che non possiede energia cinetica non possiede energia cinetica sufficiente a salire sopra la sufficiente a salire sopra la montagna e tenderà a muoversi montagna e tenderà a muoversi attorno ad essaattorno ad essa

un flusso al di sopra di Hc un flusso al di sopra di Hc che può scavalcare la che può scavalcare la montagnamontagna

è la parte di plume che sale è la parte di plume che sale lungo la montagna lungo la montagna subendo una convergenza subendo una convergenza verticale delle linee di verticale delle linee di flusso (sz diminuisce) ed flusso (sz diminuisce) ed una divergenza orizzontale una divergenza orizzontale (sy aumenta)(sy aumenta)

è la parte di plume che è la parte di plume che permane orizzontale e si permane orizzontale e si muove attorno muove attorno all’ostacolo all’ostacolo tridimensionale.tridimensionale.

Sistema Sistema ModellisticoModellistico




DatiDatimeteorologicimeteorologici





Pre-processore Meteorologico ARPA_PBLO

BIE

TTIV

OB

IETTIV

IIA

PP

LIC

AB

ILIT

AA

PP

LIC

AB

ILIT

A’’

Dotarsi di uno strumento che consenta:Dotarsi di uno strumento che consenta:1.1. Supporto ai modellisti;Supporto ai modellisti;2.2. Approccio semplificato;Approccio semplificato;3.3. Elaborazione immediata di dati derivanti da Elaborazione immediata di dati derivanti da

misure mediante strumentazione tradizionalemisure mediante strumentazione tradizionale

Il pre-processore è predisposto per produrre file Il pre-processore è predisposto per produrre file meteorologici ai seguenti modelli:meteorologici ai seguenti modelli:

1.1. ISC3ISC32.2. MOCAR_3MOCAR_33.3. MOCAR_4 MOCAR_4 4.4. CTDM PlusCTDM Plus

Fase di Calibrazione

INPUTINPUT

Form

ato

Form

ato u

niv

oco

un

ivoco

AnnoAnno

MeseMese

GiornoGiorno

OraOra

Velocità vento Velocità vento [m/s][m/s]

Direzione vento Direzione vento [°][°]

Temperatura Temperatura aria [°C]aria [°C]

Radiazione Radiazione globale [W/mq]globale [W/mq]

OUTPUTOUTPUT

Form

ato

dip

en

den

teFo

rmato

dip

en

den

te d

a m

od

ello

sele

zion

ato

da m

od

ello

sele

zion

ato

AnnoAnno

MeseMese

GiornoGiorno

OraOra

Temperatura aria [°C]Temperatura aria [°C]

Velocità vento [m/s]Velocità vento [m/s]

Direzione vento [°]Direzione vento [°]

Radiazione globale [W/mq]Radiazione globale [W/mq]

Radiazione netta [W/mq]Radiazione netta [W/mq]

Flusso di calore sensibile [W/mq]Flusso di calore sensibile [W/mq]

Velocità di frizione [m/s]Velocità di frizione [m/s]

Temperatura di scala [K]Temperatura di scala [K]

Inverso della L di Monin-Obukhov [mInverso della L di Monin-Obukhov [m-1-1]]

Altezza di rimescolamento [m]Altezza di rimescolamento [m]

Velocità convettiva di scala [m/s]Velocità convettiva di scala [m/s]

Pre-processore Meteorologico ARPA_PBL

Ipotesi principali di lavoro

Sorgenti puntuali: 4 camini industrialiSorgenti puntuali: 4 camini industriali

Run orari in condizioni di stabilità atmosfericaRun orari in condizioni di stabilità atmosferica

Analisi di sensibilità sulla componente orografica.Analisi di sensibilità sulla componente orografica. Variabilità considerata:Variabilità considerata:

1.1. Orografia Piana,Orografia Piana,2.2. Orografia Semplificata,Orografia Semplificata,3.3. Orografia Complessa.Orografia Complessa.

Sostanza rilasciata: Inquinante primario - NOx Sostanza rilasciata: Inquinante primario - NOx

DiametroDiametro[m][m]

Altezza Altezza [m][m]

VelocitàVelocità[m/s][m/s]

TemperaturaTemperatura[°C][°C]

PortataPortata[mc/h][mc/h]

Rateo Rateo NOxNOx[g/s][g/s]

Sorgente 1Sorgente 11,41,4 5050 1010 170170 69.00069.000 2,42,4

1,21,2 5050 1717 170170 56.00056.000 2,42,4

Sorgente 2Sorgente 233 3030 1818 114114 457.800457.800 22,022,0

33 3030 1818 114114 457.800457.800 22,022,0

Caratterizzazione delle sorgenti

Caratterizzazione Geografica Caratterizzazione Geografica

Caratterizzazione Geometrica e Chimico-Fisica Caratterizzazione Geometrica e Chimico-Fisica

DTMDTM

Profilo NE-SOProfilo NE-SOOrigine nella sorgenteOrigine nella sorgente

OrografiaOrografiaComplessComplessaa

OrografiaOrografiaSemplificatSemplificataa

OrografiaOrografiaRealeReale

0

45

90

135

180

225

270

315

0% 4% 8% 12%

<=1

>1 - 5

>5 - 10

>10

In tensità de l vento [m /s]

CONCLUSIONI

In condizioni stabili, l’analisi della rosa dei venti consente In condizioni stabili, l’analisi della rosa dei venti consente una prima individuazione dell’area a maggiore impatto. Nel una prima individuazione dell’area a maggiore impatto. Nel contesto territoriale descritto, inoltre, l’intensità del vento contesto territoriale descritto, inoltre, l’intensità del vento gioca un ruolo preponderante nella determinazione delle gioca un ruolo preponderante nella determinazione delle concentrazioni a terra.concentrazioni a terra.

L’ipotesi di assenza di orografia in territori complessi L’ipotesi di assenza di orografia in territori complessi determina una sottostima dell’area interessata dalla determina una sottostima dell’area interessata dalla ricaduta di inquinanti.ricaduta di inquinanti.

Rispetto agli obiettivi a breve e medio termine fissati a Rispetto agli obiettivi a breve e medio termine fissati a Luglio in sede MED (Predisposizione del data input ed Luglio in sede MED (Predisposizione del data input ed Applicazione del CTDM Plus) possiamo ritenere che lo stato Applicazione del CTDM Plus) possiamo ritenere che lo stato dell’arte sia confortante e soddisfacente.dell’arte sia confortante e soddisfacente.

ASPETTI RILEVANTI DELL’APPLICAZIONE PRESENTATAASPETTI RILEVANTI DELL’APPLICAZIONE PRESENTATA

Predisposizione del data input inerente l’intero sistema Predisposizione del data input inerente l’intero sistema produttivo dell’area del Vulture - Melfese;produttivo dell’area del Vulture - Melfese;

Applicazione del CTDM Plus (in condizioni instabili);Applicazione del CTDM Plus (in condizioni instabili);

Confronto dei risultati con le misure e quindi validazione del Confronto dei risultati con le misure e quindi validazione del modello;modello;

Redazione delle mappe di impatto;Redazione delle mappe di impatto;

Impiego del data input realizzato per alimentare modelli Impiego del data input realizzato per alimentare modelli gaussiani, con e senza orografia, finalizzando l’analisi alla gaussiani, con e senza orografia, finalizzando l’analisi alla scelta di modelli efficaci ed user friendly (Libreria di modelli scelta di modelli efficaci ed user friendly (Libreria di modelli applicabili in contesti emissivi, meteorologici ed orografici applicabili in contesti emissivi, meteorologici ed orografici anche profondamente differenti).anche profondamente differenti).

CONCLUSIONI

PROSPETTIVE A MEDIO E LUNGO TERMINEPROSPETTIVE A MEDIO E LUNGO TERMINE

Applicazione di un modello gaussiano ibrido ad un sito industriale caratterizzato da orografia...

Documents

Transcript of Applicazione di un modello gaussiano ibrido ad un sito industriale caratterizzato da orografia...