Optimization of a well system using the Ground Water Management package of MODFLOW-2000

Anna Grava (a), Marco Rotiroti (a), Letizia Fumagalli (a) & Tullia Bonomi (a)
(a) Department of Earth and Environmental Sciences, University of Milano-Bicocca, Piazza della Scienza 1, 20126 Milano, Italy. E-mail: a.grava1@campus.unimib.it

Il presente lavoro riguarda la definizione della portata idrica sostenibilmente estraibile dal sottosuolo per il funzionamento di un incubatoio ittico esteso su un'area di circa 1.5 km2, il Kettle Moraine Springs State Fish Hatchery (Sheboygan County, Wisconsin, USA), utilizzando un modello numerico di flusso delle acque sotterranee. Il lavoro è consistito nell'analizzare le condizioni esistenti e nel prevedere scenari futuri in vista di un potenziamento dell'incubatoio. Attualmente la portata estratta è di circa 40 l/s. Quest'acqua viene in parte captata dall'acquifero glaciale più superficiale e in parte emunta dall'acquifero Siluriano più profondo. L'obiettivo consiste nell'aumentare la portata utilizzabile dall'incubatoio fino a circa 130 l/s. Il modello a scala di incubatoio usato per questo studio è stato estratto dal modello regionale del Bacino del Lago Michigan elaborato dall'USGS con MODFLOW-2000. Data la presenza all'interno dell'area di corpi idrici come fontanili e torrenti che necessitano di protezione, l'incremento di pompaggio è stato assoggettato a dei vincoli stabiliti dal Dipartimento delle Risorse Naturali. Innanzitutto, la riduzione del flusso dei fontanili e dei torrenti non può superare il 20% del flusso iniziale e inoltre l'abbassamento presso i pozzi vicini non può essere maggiore di 1.5 m. Per verificare se l'aumento di portata desiderato fosse sostenibile senza violare questi vincoli, è stato utilizzato il nuovo pacchetto Ground Water Management (GWM) eseguibile da MODFLOW-2000. GWM risolve formulazioni costituite da un set di variabili decisionali, una funzione obiettivo e una serie di vincoli. Alla fine del processo di ottimizzazione, la portata ottenuta dalla miglior combinazione di nuovi pozzi nel rispetto dei vincoli imposti è risultata pari a circa 65 l/s. Quest'acqua dovrà essere estratta in parte (19 l/s) da un pozzo filtrato nell'acquifero glaciale (da 0 a 17 m di profondità) e in parte (46 l/s) da un pozzo filtrato nell'acquifero Siluriano (da 31 a 138 m di profondità). Con questo lavoro si vuole presentare un esempio di ottimizzazione delle portate sostenibilmente estraibili da un campo pozzi, applicabile in diversi contesti idrogeologici.

Fish hatchery, Ground Water Management, MODFLOW-2000, Optimization, Water supply.