Barriere idrauliche e fisiche nei siti contaminati. Prove in situ e modellazione numerica

This thesis deals with the topic of physical-hydraulic barriers for polluted sites. After a first part of introduction to the environmental problems of the sites with high levels of pollution (SIN-Sites of National Interest), theory and state of the art at the base of the hydraulic barriers and physical barriers are reported. Specifically, these topics has been used to the application of this technology in two SIN, contaminated by the presence of activities related to the processing of petroleum products. The two sites are still in operation and are located along the seacoast of the two largest islands in Italy (for a privacy request by the client, will not be provided more details about their exact location). In the first case, study will be presented on an area with the presence of a pre- existing hydraulic barrier. In this site it is projected the construction of additional wells and the construction of a composite plastic diaphragm. Both projects of system integration barriers of the site were required by the MATTM (Mynistry of Environment). The study, consisting of in situ tests / laboratory and numerical modeling through calculation software dedicated, focused in this case on equivalence in terms of performance of an hydraulic barrier coupled to a physical barrier made of jet-grouting (new project) rather than made of a composite plastic diaphragm (original project) . The numerical model was formed from the existing general numerical model of the area, focusing in particular on the study area called “low area”. This area is of particular interest as it presents particular stratigraphic and hydraulic conditions since it is situated on a soil with high conductivity. The high conductivity is a natural factor of increased risk both in case of malfunction of the hydraulic barrier (faster transport of contaminants), both in case of intrusion of salt wedge (quicker entry of chlorides) . For this purpose has been also created an additional calculation model that is able to consider density dependent flows, in order to verify the position of the salt wedge during time, both in the presence of the two physical barriers both in the absence of them. In the second case the results of the study on the efficiency of an existing hydraulic barrier will be presented. Also in this case the Ministry for the Environment (MATTM), in order to ensure the safety of the site has made the request of a physical barrier up to a depth of approx. -130 m s.l.m.. The study proposed in this second case, through the interpretation of in situ tests / laboratory tests and the development of a numerical modeling of the entire area, has the aim to verify the efficiency of the working hydraulic barrier in order to avoid the construction in the near future of the requested physical barrier (art 243 D.Lgs 152/2006).

La presente tesi tratta il tema del barrieramento idraulico-fisico dei siti inquinati. Dopo una prima parte di introduzione alle problematiche ambientali dei siti ad alto tasso di inquinamento (SIN-Siti Interesse Nazionale), vengono riportati la teoria e lo stato dell’arte alla base delle barriere idrauliche e delle barriere fisiche. Nello specifico, la trattazione di questi argomenti è stata rivolta all’applicazione di questa tecnologia in due SIN, siti contaminati dalla presenza di attività legate alla trasformazione di prodotti petroliferi. I siti in esame sono tutt’ora in esercizio e sono ubicati lungo la linea di costa marittima delle due maggiori isole italiane (per una richiesta di privacy da parte della committenza, non saranno forniti ulteriori dettagli circa la loro ubicazione esatta). Nel primo caso verrà presentato lo studio riguardante un’area già interessata da un barrieramento idraulico pre-esistente, barrieramento per il quale si prevede la realizzazione di ulteriori pozzi oltre alla realizzazione di un diaframma plastico composito. Entrambi i progetti di integrazione del sistema di barrieramento del sito sono stati richiesti dal MATTM. Lo studio, costituito da prove in situ/laboratorio e da modellazione numerica attraverso software di calcolo dedicati, si è concentrato in questo primo caso sulla equivalenza in termini prestazionali del barrieramento idraulico accoppiato ad un barrieramento fisico realizzato in jet-grouting (progetto di variante) piuttosto che attraverso un diaframma plastico composito (progetto originario). Il modello numerico è stato costituito a partire dal modello generale già esistente per l’area, focalizzando lo studio in particolare sulla zona denominata area ribassata. Questa area risulta di particolare interesse in quanto presenta particolari condizioni stratigrafiche ed idrauliche essendo essa situata su di un paleo-alveo. Proprio questa sua natura rappresenta un fattore di maggiore rischio sia nel caso di malfunzionamento della barriera idraulica (trasporto dei contaminanti più veloce), sia per il caso di intrusione del cuneo salino (ingresso più veloce dei cloruri). Proprio per questo fine è stato anche creato un ulteriore modello di calcolo che tenesse in conto dei flussi densità dipendenti, per poter verificare l’andamento del cuneo salino nel tempo, sia in presenza delle due barriere fisiche sia in assenza di esse. Nel secondo caso verranno invece presentatati i risultati dello studio riguardante l’efficienza di un barrieramento idraulico esistente. Anche in questo caso il Ministero per l’Ambiente (MATTM), al fine di garantire la messa in sicurezza del sito ha avanzato la richiesta di un barrieramento fisico fino ad una profondità di ca. -130 m s.l.m.. L'approfondimento proposto nella presente tesi, attraverso l'interpretazione delle prove in situ/laboratorio eseguite e la realizzazione di una modellazione numerica dell'intera area a livello di stabilimento, vuole avere lo scopo di verificare il grado di efficienza attuale del barrieramento idraulico in opera, per poter valutare l'ipotesi di evitare la costruzione del barrieramento fisico futuro (modifica art 243 D.Lgs 152/2006).