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8 11 SEPTEMBER 2011 11 SEPTEMBER 2011 Characterization of the Characterization of the V t Hi hPl i ’ t d if V t Hi hPl i ’ t d if V enet o High Plains unsatured aquif er V enet o High Plains unsatured aquif er for the Water Balance Tool for the Water Balance Tool for the Water Balance Tool for the Water Balance Tool of the Life + Project TRUST of the Life + Project TRUST (N hE I l) (N hE I l) (NorthE ast Italy) (NorthE ast Italy) CISOTTO A.(speaker ), CIMOLINO A. 1 , CASARIN R. 1 , BARUFFI F. 1 , GALLI A. 2 , MARSALA V. 2 , PANELLI C. 2 , BARUFFI F. , GALLI A. , MARSALA V. , PANELLI C. , PRETNER A. 2 , SCARINCI A. 2 1 North Adriatic River Basin Authority, Dorsoduro 3593, 30123 Venice VE, Italy 2 SGI Studio Galli Ingegneria SpA, Via Provvidenza 13, 35030 Rubano PD, Italy

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8 8 ‐‐ 11  SEPTEMBER 201111  SEPTEMBER 2011

Characterization of the Characterization of the V t Hi h Pl i ’ t d ifV t Hi h Pl i ’ t d ifVeneto High Plain’s unsatured aquifer Veneto High Plain’s unsatured aquifer 

for the Water Balance Toolfor the Water Balance Toolfor the Water Balance Tool for the Water Balance Tool of the Life + Project  TRUST of the Life + Project  TRUST 

(N h E I l )(N h E I l )(North East Italy)(North East Italy)

CISOTTO A.(speaker), CIMOLINO A.1, CASARIN R.1, BARUFFI F.1, GALLI A.2, MARSALA V.2, PANELLI C.2,BARUFFI F. , GALLI A. , MARSALA V. , PANELLI C. , PRETNER A.2, SCARINCI A.2

1 North Adriatic River Basin Authority, Dorsoduro 3593, 30123 Venice ‐ VE, Italy2 SGI ‐ Studio Galli Ingegneria SpA, Via Provvidenza 13, 35030 Rubano ‐ PD, Italy

The TRUST Life + ProjectThe TRUST Life + Project

TTool for RRegional scale assessment of groUUndwater STSTorage 

The TRUST Life   ProjectThe TRUST Life   Projectwww.lifetrust.itwww.lifetrust.it

f g f g gimprovement in adaptation to climate change

Co‐Funding:

Partners:

Coordinator:

RBM PlanEastern Alps District

WFD 2000/60/CE

2/18

SUMMARYSUMMARY

1.1. INTRODUCTIONINTRODUCTION

2.2. RECONSTRUCTION OF THE UNSATURED AQUIFER RECONSTRUCTION OF THE UNSATURED AQUIFER SURFACESSURFACES

3.3. WATER BALANCE TOOLWATER BALANCE TOOL3.3. WATER BALANCE TOOLWATER BALANCE TOOL

4.4. RESULTS AND CONCLUSIONSRESULTS AND CONCLUSIONS

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS3/18

GENERAL SETTINGGENERAL SETTING

HHYDROYDRO‐‐GEOLOGICALGEOLOGICAL AREASAREAS::High Veneto Plain

HOMOGENOUS UNCONFINED

L V t Pl iLow Veneto Plain

COMPLEX ARTESIAN SYSTEM

SOUTHERN aquifers q f

(water supply for human activities) 

are directly recharged from NORTHERN  ones

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS4/18

The The problemproblem and the and the solutionsolution: WHICH DATA?: WHICH DATA?

AAQUIFERSQUIFERS QQUANTITYUANTITY VULNERABILITYVULNERABILITY

pp

to climate changesto management and use of waters

decreasing trend in unconfined TRUST TRUST periodperiod

aquifer (up to 7m from ‘60)wetlands desiccatedconfined aquifer depressurizedcoastal saline intrusioncoastal saline intrusion

TTRUSTRUST WWATERATER BBALANCEALANCE TTOOLOOL

Several input data (Tool (Tool Modules)Modules)

• hydrological data (rain, snow, temp, hum., wind, di h )discharge…) 

• land use and  agronomic data• hydro‐geological data (water levels, pumping rates, total 

depths, permeability…)

01/01/2000 ‐ 31/12/2008AQUIFER 

GEOMETRIESINTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS

01/01/2000  31/12/2008 

5/18

Water Levels:  Water Levels:  WHICH METHODS ?  WHICH METHODS ?  1/21/2

RRAPRESENTATIVEAPRESENTATIVE WWATERATER TTABLEABLE SSURFACESURFACESExtreme hydro‐geologic conditionsExtreme hydro geologic conditionsevident prevalent regimesignificant observationssufficient spatial wells distribution

A (med) B (max) C (min) 

… … BBESTEST PPRACTISERACTISE? ? EEVALUATIONVALUATION EERRORRROR? ? 1.Pre analyses

• frequency histogramsl l• clusters,  outliers… 

2.Training / Validation datasets3.Gridding methods

• Spatial steps (X Y) and resolution (Z)• Spatial steps (X‐Y) and resolution  (Z)• Algorithms, anisotropies, variograms, “nugget” errors …

• Smoothing and other editing tool (cut off, high fidelity, …)

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS6/18

Water Water LevelsLevels:  :  WHICH METHODS ?  WHICH METHODS ?  2/2/22

DATASET “RESIDUAL A 1° d d t d”DATASET “RESIDUAL A – 1° order detrend”: Variogram grid and variogram analisys

________________________________________________________________

Dataset  “A” (med)02/08/2004 – 30/08/2004

2130 Km2

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS7/18

OUTCOMESOUTCOMES andand WARNINGSWARNINGSOUTCOMESOUTCOMES and and WARNINGSWARNINGSGGROUNDWATERROUNDWATER VVOLUMESOLUMES

ConsideringConsidering • Polygon filter: Water Balance Tool domain• Pass filter: Quaternary bottom (bedrock)

Water absolute volumes [m3]Water absolute volumes [m ]

Water excursions [m]

Water reserves [m3]

RREMARKABLEEMARKABLE EEVALUATIONVALUATION EERRORRROR ! ! Extreme need to verify:

Data geostatistical features (trend, anisotropies, …)

G id lid ti ( f fil )Grid validation (see surface filters) Grids comparison (better hydrogeological reconstruction)

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS8/18

THE TRUST TOOL THE TRUST TOOL i l l d t b l it t li l l d t b l it t la regional scale groundwater balance composite tool a regional scale groundwater balance composite tool 

Dataset Climate  Field Dataset

change

Agronomic &

campaign

Agronomic & Land use data 

model

H drological

River bed infiltration

Hydrological surface model

MIKE SHEMIKE SHES ft t (DHI)S ft t (DHI)Softwate (DHI)Softwate (DHI)

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS9/18

THE TRUST TOOL :    THE TRUST TOOL :    ITS MODULESITS MODULESCumulative Irrigation deficit relative to Summer 2006 for the TRUST area (Baruffi et al., 2010).

Catchment scale hydrological  model (Iron et al, 2010).

ADCP river bed measures.

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS10/18

WATERWATERBALANCEBALANCEMODULEMODULE:: SOMESOME CONCEPTUAL ISSUESCONCEPTUAL ISSUESDEM, river network & resurgence belt   Bottom of quaternary

Groundwater bodies in HVP Extension and typology of irrigation network

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS11/18

WATER BALANCE MODULE:      WATER BALANCE MODULE:      SOME OUTPUTSSOME OUTPUTSPhreatic elevation

Ph ti d thPhreatic depth

Groundwater flow (values and direction)(values and direction)

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS12/18

WATER BALANCE MODULE:          WATER BALANCE MODULE:          VALIDATIONVALIDATION

Water table data and elaborations 

assessment of the hydrogeological conditions     of the modeled sectors

Borehole n° “102_ORAC”

Monitoring network used for validate theobtained simulations in the HVP.

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS13/18

2100 vs 20002100 vs 2000: : WHICH THE FUTURE LOWERING? WHICH THE FUTURE LOWERING? Comparison between the current and future phreatimetry for the mean year (expressed in % normalized to the maximum variation which was assumed as 100%).

2100 Scenario results 2100 Scenario results predicted forpredicted forpredicted for predicted for 

High Veneto Plain:High Veneto Plain:

AverageAverage loweringlowering1,1 m1,1 m

Volume Volume reductionreduction125*10125*1066 mm33

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS14/18

21002100: : WHICH GWB ARE MORE AT RISK? WHICH GWB ARE MORE AT RISK? 

Variation of infiltration and dispersion volume feeding the water table, during the mean year for the climate change scenarioduring the mean year for the climate change scenario.

GROUNDWATER GROUNDWATER BODIESBODIES

Brenta & PiaveBrenta & Piave

Deficit >70*10Deficit >70*1066 mm33

Considering the entire High Veneto Plain, 

the reduction of infiltrationthe reduction of infiltration has been estimated 

as 8% of the current amount of infiltration and dispersionof infiltration and dispersion 

(3200*106 m3 ). 

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS15/18

WHICH FUTURE ADAPTATION MEASURES? WHICH FUTURE ADAPTATION MEASURES? 

M.A.R. Managed Artificial RechargeM.A.R. Managed Artificial RechargeOn‐site soil infiltration recharge testsOn‐site soil infiltration recharge tests nearby Consortia irrigation network

A.F.I. – Forestal Area ofA.F.I. Forestal Area of Infiltration

Reclamation Type of Evaluation Evaluation of Evaluation of Evaluation of

Grass stable field

Reclamation and 

irrigationConsortia

Type of crop and vegetation

Evaluation of

Medium Infiltrated Water

Evaluation ofHourlyWater 

Volumes

Evaluation ofSurfacesavailable for each 

consortium

Evaluation ofPotential utilizationPeriod

(l/s ha) (m3/ha) (ha) (days/year)

Brenta A.F.I. 15‐50 50‐180 100 200

Piave grass 55 200 250 100AQUIFER 

GEOMETRIESINTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS16/18

Piave grass 55 200 250 100

Ledra plough 150 400 300 200

THE TRUST PROJECT TOOL:    THE TRUST PROJECT TOOL:    MAIN  OUTCOMES MAIN  OUTCOMES 1/21/2

CMCCCMCC--MED global MED global Circulation Climate Circulation Climate

ModelModelDatabaseDatabase

PeriodsPeriodsTRUST period:TRUST period: Climate change:Climate change:

2000 2000 ‐‐ 20082008 2070 2070 ‐‐ 21002100

H d l i lH d l i l

ANNO SECCO ANNO MEDIO ANNO PIOVOSO

SCENARIO PARAMETRO VALORE IN m3/s Δ % VALORE IN m3/s Δ % VALORE IN m3/s Δ %

INFILTRAZIONE + IRRIGAZIONE + Dispersioni  

Canali39 54 59

:

Hydrological Hydrological ConditionsConditions

Drought Average Wet

G d t R h

ATTUALEDISPERSIONI FLUVIALI 78 97 101

ALIMENTAZIONE SUPERFICIALE

118 151 160

INFILTRAZIONE + IRRIGAZIONE + Dispersioni  

C li35 52 53

GroundwaterModels

Recharge tests

FUTURO

Canali

DISPERSIONI FLUVIALI 71 86 95

ALIMENTAZIONE SUPERFICIALE

106 138 148

INFILTRAZIONE +

ResultsResults Aquifer managementVARIAZIONE

INFILTRAZIONE + IRRIGAZIONE + Dispersioni  

Canali‐4 ‐10% ‐2 ‐5% ‐6 ‐10%

DISPERSIONI FLUVIALI ‐7 ‐10% ‐11 ‐11% ‐6 ‐6%

ALIMENTAZIONE SUPERFICIALE

‐12 ‐10% ‐13 ‐9% ‐12 ‐8%

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS17/18

THE TRUST PROJECT TOOL:    THE TRUST PROJECT TOOL:    MAIN  OUTCOMES MAIN  OUTCOMES 1/21/2

MAR MAR PotentialPotential forfor

High Veneto High Veneto PlainPlain

150*10150*1066 mm33

“WATER BANKING”“WATER BANKING”“WATER BANKING”“WATER BANKING”

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS18/18

8 8 ‐‐ 11  SEPTEMBER 201111  SEPTEMBER 2011

THANK YOUTHANK YOUTHANK YOU THANK YOU FOR YOUR ATTENTIONFOR YOUR ATTENTION

www.lifetrust.itwww.lifetrust.it

GWB INPUT  & OUTPUT  DATA OF THE MODULEGWB INPUT  & OUTPUT  DATA OF THE MODULE

Media annua

APB APP TVA APVE APVO MPML MPBM MPMS MPPM MPRT MPSP MPTB POM PsM

Altal l

Alta Alta MediaMedia 

Media Media Mediad

MediaMedia annua (m³/s)

Alta Pianura del 

Brenta

Alta Pianura del 

Piave

Alta Pianura 

Trevigiana

Alta Pianura Vicentina 

Est

Alta Pianura Vicentina Ovest

Media Pianura 

Monticano e Livenza

Pianura tra Brenta e Muson dei 

Sassi

Media Pianura tra Muson dei Sassi e Sile

Media Pianura tra Piave e 

Monticano

Media Pianura tra Retrone e Tesina

Media Pianura tra Sile e Piave

Media Pianura tra Tesina e Brenta

Piave Orientale e Monticano

Piave sud Montello

PRECIPITAZIONE 9,2 7,6 18,2 4,3 5,6 2,9 3,8 7,7 2,4 3,6 4,6 4,9 6,9 7,0

PRECIPITAZIONEPRECIPITAZIONE NETTA

7,4 6,5 14,5 3,9 5,2 2,4 3,3 7,1 2,2 3,3 4,2 4,0 5,8 5,7

INFILTRAZIONE 3,8 2,7 7,5 2,4 2,7 1,6 2,2 4,4 1,5 2,0 2,6 2,6 3,2 2,7

INFILTRAZIONE + IRRIGAZIONE

4,2 4,1 9,0 2,4 2,7 1,7 2,3 4,4 1,5 2,0 2,6 2,8 3,5 3,5

INFILTRAZIONE + IRRIGAZIONE + Dispersioni  

Canali

7,1 4,5 11,2 2,5 2,7 1,8 2,3 4,6 1,7 2,0 3,2 2,8 3,6 4,3

DISPERSIONI FLUVIALI

14,2 24,2 3,2 2,9

ALIMENTAZIONE SUPERFICIALE

21,3 28,8 11,2 5,7 5,6 1,8 2,3 4,6 1,7 2,0 3,2 2,8 3,6 4,3

PRELIEVI 1,2 1,5 1,1 0,8 0,6 0,5 6,7 13,7 2,9 4,2 6,3 5,3 0,4 0,1

BILANCIO SUPERFICIALE

20,1 27,3 10,1 4,9 5,0 1,3 ‐4,3 ‐9,2 ‐1,2 ‐2,2 ‐3,1 ‐2,5 3,2 4,2SUPERFICIALE

ALIMENTAZIONE SOTTERRANEA da 

A.P. a B.P.2,1 15,1 10,1 10,2 7,5 18,2 9,2

BILANCIO TOTALE 20,1 27,3 10,1 4,9 5,0 3,4 10,8 1,0 8,9 5,3 15,1 6,6 3,2 4,2

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS

, , , , , , , , , , , , , ,

WATER BALANCE MODULEWATER BALANCE MODULE: Water : Water MacrMacroo‐‐balancebalance

2. Prelievo artificiale da falda

• Irrigui

• CiviliCivili 

• Domestici e usi impropri 

• Produttivi

Piano di Tutela delle AcqueA li i d i li i i ttAnalisi dei prelievi in atto

Elaborazioni :Stima dei prelievi a scalaStima dei prelievi a scala 

comunale

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS

MIKE SHE COMPONENTS MIKE SHE COMPONENTS 

CONCEPTUAL MODELCONCEPTUAL MODELPr acqua di precipitazionePr = acqua di precipitazione

Per = precipitazione efficace che attraversa l’insaturo

Etr = evapotraspirazione da falda p psubaffiorante

Qper = percolazione attraverso alveo

Qup = flusso in salita da acquifero

Qd = flusso in discesa da acquifero

Qle = portata laterale in entrata

Qlu = portata laterale in uscita

Qdr = flusso di falda verso alvei

ds = variazione immagazzinamento

AQUIFER GEOMETRIES

INTRODUCTION

BALANCE TOOL RESULTS18/17