Università degli studi di FirenzeFacoltà di Ingegneria

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile

Docente: Prof. Giorgio Federici Studente: Madera Vincenzo

LA DIGA DI MEROWE IN SUDAN

Corso di Impianti Idraulici A.A. 2011 – 2012

Il clima nel bacino del Nilo

Egitto : il clima è di tipo desertico su quasi tutto il Paese, eccezione fatta per la zona mediterranea dove esso è più temperato .Le precipitazioni sono molto scarse. Le sole piogge significative sono quelle che interessano, in inverno, la fascia costiera mediterranea; infatti, si riscontrano 190 mm medi annui di pioggia sulla costa mediterranea, e 24 mm medi annui, nella zona desertica settentrionale.

Precipitazioni medie presso Assuan nella zona desertica settentrionale

Il clima nel bacino del NiloSudan (Nord e Sud) :clima tropicale continentale, con minime variazioni sulla costa dovute all’influsso climatico del Mar Rosso .A Khartoum, che è nella fascia saheliana, cadono annualmente 160 mm; i millimetri di pioggia caduta mediamente ogni anno aumentano verso sud, toccando i 1500 mm sui rilievi meridionali .

Il Sudan può essere suddiviso in tre grandi regioni fisiche: a nord vi è un'area desertica sahariana che copre circa il 30% del paese; vi è poi la regione semi arida del Sahel, caratterizzata da steppe e, a sud, si estende un'ampia regione, il Sudd, occupata da paludi e foreste pluviali.

Il clima nel bacino del Nilo

Il clima dell’ Etiopia è di tipo tropicale a due stagioni, una invernale asciutta (ottobre-marzo) e una estiva (aprile-settembre) piovosa. Nell’ altopiano centrale e nella parte ovest le precipitazioni variano tra 1000 e 1500 mm/anno, mentre nella sud- est le precipitazioni variano tra 250 e 500 mm/anno

Precipitazione media nei pressi di Gore, Etiopia Precipitazioni medie annue in Etiopia

Il clima nel bacino del Nilo

Precipitazioni medie annue in Tanzania Precipitazioni medie in Uganda

Nella regione dei grandi laghi (Tanzania e Uganda) il clima è di tipo tropicale, caratterizzato da due stagioni secche e due stagioni umide, regolate dai Monsoni e dagli Alisei provenienti dall'Oceano Indiano. La stagione delle lunghe piogge va da fine marzo a metà giugno, la stagione delle brevi piogge va da fine ottobre ai primi di dicembre, mentre la stagione secca va da dicembre a marzo. Da luglio a settembre il clima è più mitigato.

Cambiamenti e previsioni sul clima nel bacinoLe risorse idriche sono inestricabilmente legate al clima, quindi la prospettiva del cambiamento climatico globale ha gravi implicazioni per quest’ultime e per lo sviluppo dei paesi stessi.

Il Nilo è particolarmente sensibile al riscaldamento climatico; infatti la portata diminuisce, anche quando non si verificano diminuzioni delle precipitazioni, a causa dell’ importante ruolo svolto nel ciclo idrologico da fenomeni come l’evaporazione.

Modelli di cambiamento climatico elaborati dall’IPCC propongono per le portate del Nilo scenari diversificati: da un incremento del 30% ad una diminuzione del 78%.La prospettiva più accreditata sostiene che le precipitazioni annuali diminuiranno in quasi tutto il continente africano, con l’eccezione dell’Africa orientale, dove, invece, si prevede che aumentino. Entro il 2050 è previsto che l’Africa Subsahariana subisca una riduzione fino al 10% delle precipitazioni annuali, ed un incremento di 1,6° C rispetto alla temperatura media attuale.

Gli scenari climatici prevedono aumenti di temperature presso i tropici. Le temperature tropicali nel 1980 erano più alte di 0.5° rispetto al secolo precedente e più basse di 0.3° rispetto ad oggi. Per paesi equatoriali, come l’Uganda ed il Kenya, sono previsti incrementi di temperatura di circa 1,4 ° C nel 2025.

Esempi di conseguenza dei cambiamenti climatici

Il livello del lago Vittoria è aumentato rapidamente nel 1960, dopo solo un paio di stagioni con precipitazioni superiori alla media. Negli ultimi anni si è registrato un abbassamento del livello del lago, che ha raggiunto il livello più basso dal settembre 1961, passando dagli oltre 12 m nel 2003 a 11 m nel 2006. Ciò è dovuto ad una diminuzione delle precipitazioni e al cambiamento climatico.La temperatura nei pressi del lago è incrementata di circa 0.5° rispetto al 1960.

Il conflitto in Darfur è stato, in parte, causato dai cambiamenti climatici e dalla degradazione ambientale. Nel corso di 40 anni le precipitazioni sono diminuite del 30% e il Sahara è avanzato di più di 1,5 km all’anno. La riduzione della disponibilità d’acqua e di terra coltivabile ha aumentato le tensioni.

Il delta del Nilo si riduce con una media di 8 metri all’anno e, a causa dei cambiamenti climatici, è previsto un innalzamento del livello del mare che potrebbe allagare il 20% del delta del fiume, dove vive il 60% dei 78 milioni di egiziani.

Cambiamenti climatici

Paesi africani esposti al doppio rischio cambiamento climatico e conflitto

Stati africani a rischio di stress water

Il Nilo a MeroweDurante la stagione secca (da gennaio a giugno) il Nilo Bianco contribuisce tra il 70% e il 90% alla portata d’acqua totale del Nilo. Durante questo periodo la portata del Nilo Azzurro può essere inferiore ai 113 m³/s e non ci sono apporti da parte del fiume Atbara. Durante la stagione umida il picco di flusso del Nilo azzurro spesso supera i 5.663 m³/s , verso fine agosto, (contribuendo quindi per oltre l'80%) e l’ Atbara raggiunge i 2000 m³/s.

Le dighe sul niloLe più importanti dighe esistenti del Nilo

Diga StatoTurbina

utilizzata numero turbine Potenza totale MWAssuan Egitto francis 12 2100Merowe Sudan Francis 10 1250Rosiere

s Sudan Kaplan 7 280Sennar Sudan Kaplan 2 15Gibe I Etiopia francis 3 210Gibe II Etiopia kaplan 4 420Tezeke Etiopia francis 4 300

Inoltre, in Sudan altre dighe sono in previsione o in costruzione:- Kajbar: situata sulla terza cataratta del Nilo, creerà un bacino di 110 chilometri quadrati e genererà una capacità idroelettrica di 360 megawatt (in costruzione);- Shereik: situata sulla quinta cataratta, genererà 420 MW(in costruzione);- Dal dams: potrebbe generare 450 megawatt ed essere situata sulla seconda cataratta (in previsione);

In Etiopia non sono ancora terminati i lavori per la realizzazione della diga Gibe III che già si è iniziata la costruzione di una nuova, mastodontica, centrale idroelettrica: la Millennium. Entrambe le opere vedono un ruolo di primo piano della Compagnia italiana Salini. Secondo i piani del governo, Millennium dovrà produrre 5.250 megawatt di potenza, mentre Gibe III 1870 Megawatt.

Le dighe costituiscono uno sbarramento per le acque del Nilo, con conseguente accumulo di risorsa idrica che verrà quindi depauperata dal corso d’acqua.La costruzione di queste grandi infrastrutture è però essenziale, in quanto garantisce, oltre all’accumulo d’acqua per i lunghi periodi di siccità, anche la produzione di energia idroelettrica e un sostegno all’agricoltura, tramite sistemi d’irrigazione.

CONFLITTI PER L’ACCAPARRAMENTO DELLE RISORSE NATURALI

L’utilizzo del Nilo ha, fin dagli anni ’50, creato tensioni tra gli stati interessati che rivendicano maggiori pretese sull’accesso alle sue acque. Nel corso degli anni sono aumentati a dismisura i conflitti fra Stati riguardanti l’utilizzo di risorse fondamentali per garantire la sopravvivenza dei propri popoli.Tuttora è evidente lo scontento di molti dei paesi attraversati dal Nilo per l’utilizzo sperequato delle sue acque. Ad oggi, infatti, vige ancora il trattato imposto nel 1959 dagli inglesi, che risulta ormai obsoleto(Nile Waters Agreement) .Dall’altra parte, i paesi come Kenya, Ruanda, Uganda, Burundi , Tanzania ed Etiopia sono fermamente intenzionati ad affermare che è arrivato il momento di rivedere lo status legale del trattato.Questi stati hanno firmato il protocollo d’intesa “Cooperative Framework agreement” che vincola i Paesi aderenti a formare una nuova Commissione per gestire lo sfruttamento idrico, che si occupi anche di revisionare le quote di utilizzo del fiume tra gli Stati rivieraschi. Ogni tentativo di accordo per ora è andato a vuoto. Considerando che una notevole porzione delle acque del fiume proviene dal Nilo Azzurro, che nasce sull’altopiano etiopico, ora è quest’ ultimo stato a condurre il gioco, forte degli investimenti cinesi, da un lato, e della debolezza interna dei rivali, dall’altro.

Sudan e Sud SudanIl 9 luglio 2011, a seguito dei risultati del referendum, il Sudan del Sud divenne uno stato pienamente indipendente.

I giacimenti di petrolio si trovano all'80% nel neo stato africano, però Il Sud oltre a non avere sbocchi al mare, non ha raffinerie, non ha strade, non ha oleodotti, non ha terminali.

Il Sudan, privato dei tre quarti dei proventi petroliferi e ridotto quasi alla bancarotta, ha deciso di rimediare esigendo da 32 a 36 dollari per ogni barile di petrolio.

Nel gennaio 2012, Juba ha risposto decidendo di sospendere la produzione

E’ difficile prevedere gli esiti dello sviluppo, che rimangono sospesi all’eventualità che crisi interne o regionali possano modificarne o arrestarne il corso.

Il ruolo del petrolio

Il petrolio (e la sua esportazione) era, e potrebbe essere, il settore trainante dell’economia sudanese. Lo sfruttamento del petrolio contribuiva per più del 10% del PIL. . Il Sudan, infatti, prima della scissione era al trentunesimo posto nella classifica dei paesi produttori di greggio.

SUDAN AFRICA MONDO POSIZIONE

PRODUZIONE TOTALE DI PETROLIO 480 10673 85300 31

Produzione di petrolio a varie scale in migliaia di barili al giorno e posizione del Sudan nella classifica dei paesi produttori di petrolio

Percentuali esportazioni sudanesi di petrolio nel 2011Incremento della produzione di petrolio

La Diga• La diga di Merowe ha una lunghezza di circa 8 km e una cresta alta fino a 67 metri. • E’ composta da:

- 311 m di diga in terra omogenea e 4.4 km di diga in pietrame con manto di rivestimento in calcestruzzo sulla riva destra; - un canale di scarico di 154 m e la presa di aspirazione della centrale di lunghezza pari a 370 m sempre nel canale di destra del fiume e sull'Isola Marwa; - una diga con nucleo in pietrame lunga 841 m e una diga in pietrame con manto di rivestimento in calcestruzzo di lunghezza 1.7 km sulla riva sinistra.

• Lo sbarramento crea un bacino con un volume di 12,4 km ³, con una superficie di 800 km² che si estende per oltre 200 km lungo il fiume.

• un rilascio minimo di 600 m³ d’acqua per 20 ore al giorno e un rilascio massimo di 3000 m³ per 4 ore al giorno.

• sono state installate due prese sulla sponda destra e sinistra di 150 m³/s ciascuna. per quanto riguarda la componente di irrigazione

La trasmissione dell’energia da Merowe

Il canale di scarico

La sede dei canali di scarico ha una lunghezza complessiva di oltre 150 m, è alta circa 67 m e comprende 12 canali inferiori ad un’ altezza di 264 m e due ad un livello superiore, a 280,5 m.

Allo scopo di evitare le possibili erosioni dell’alveo a valle per effetto delle elevate velocità che possono avere le correnti all’uscita delle opere di scarico, è stata realizzata un’opera di dissipazione a vasca, costituita da una platea con il fondo leggermente curvo che termina con una soglia sfiorante.

Ciascuno dei canali di scarico inferiori è largo 6 m , alto 10 m e potenzialmente dispone di una portata di deflusso di circa 1292 m ³/s .Le altre due uscite sono disposte sul lato destro e sinistro del canale e hanno una larghezza di 15 m e un'altezza di 19,5 m. Al livello massimo del pelo libero, ognuna può raggiungere una portata di deflusso di 2271 m ³/s circa . Risulta quindi che la capacità totale di efflusso raggiunge i 20 046 m ³/s .

La centrale elettrica

Spillway capacity 19,900 m3/s

Turbine type Francis

Installed capacity 1.250 MW

Rated net head 43 m

Powerhouse; L/W/H 335/43/56 m

Penstock diameter 8.50 m

Prima della messa in servizio della centrale idroelettrica nel marzo 2009, il Sudan possedeva una potenza totale di generazione di circa 1300 MW ( circa il 24% proveniente da centrali idroelettriche e il resto da impianti termici) e una producibilità media annua di energia di circa 3.900 GWh. In seguito alla costruzione della centrale, nello stato africano, è raddoppiata la potenza di generazione e la producibilità media si attesta attorno ai 5,5 TWh.

L'opera di presa è lunga circa 328 m, larga 44.5 m e alta 60 m e contiene dieci ingressi separati, ciascuno di portata 300 m ³/s.Ogni ingresso dell’opera di presa ha una sezione rettangolare di larghezza 8,5 m e di altezza pari a 10,5 m ed è dotato di griglia e di impianto di chiusura (paratoia verticale). In seguito vi è un raccordo che collega la condotta a sezione rettangolare ad un’altra di profilo circolare con diametro di 8,5 m. L'impianto è dotato di dieci turbine Francis per una capacità totale di picco pari a 1.250 con un salto nominale netto di 43 m.Il livello minimo del pelo libero per il funzionamento della centrale di 285 m sul livello del mare, e quello massimo di 300 m.s.m.

Conseguenze positive e negative

L’impianto viene utilizzato al fine di:

- generare energia elettrica (nel 2010 ha prodotto circa il 60% dell’elettricità in Sudan, nord e sud);

- irrigare il suolo agricolo;

- regolare le piene e quindi proteggere i territori a valle dalla distruzione causata dalle inondazioni

- migliorare il trasporto fluviale

Effetti negativi:

-trasferimento delle popolazioni (circa 70000 persone) e perdita del patrimonio archeologico;

-La decomposizione dei materiali organici all’interno del bacino provocherà emissioni sia di CO2, sia di CH4.

-l’inquinamento delle acque del bacino, notevole rischio per la salute pubblica (incrementi di AIDS, una maggiore trasmissione della malaria, della bilharzia, e dell'oncocercosi);

-erosione delle rive del fiume e delle spiagge del Mediterraneo ;

-l’ulteriore riduzione della portata del Nilo a causa della creazione di un bacino e delle perdite aggiuntive per evaporazione.