Modellazione matematica per la gestione della risorsa idrica sotterranea nell'isola di Nauru Sud Pacifico

The first two chapters discusses about the theoretical principles basing the saltwater intrusion phenomenon and a brief survey of the state of water supply and drinking water quality in the South Pacific islands, followed by a description of Nauru island, in particularly of its geological, hydrogeological and climatic conditions. The main purpose of the study presented here is to provide a hydrogeological model of groundwater resources of Nauru island, calibrated so that it can be used to simulate various solutions to the sustainable use of the same. The thesis developed here stands as an integral part of NAURU project, financed by the City of Milan for the 2015 Expo and entrusted to the DIIAR section of the Politecnico di Milano and that focuses on the improvement of water supply on the island of Nauru, in the South Pacific Ocean. In the next three chapters it’s set a theoretical introduction to the computation code SEAWAT2000 used to configure the hydrogeological model and is therefore set a 2D model of two cross sections of the island for the purpose of a sensitivity analysis of the principal hydrogeological parameters and as a basis for the configuration of a 3D model of a specific area of the island (Chapter 5) where the greatest thickness of the lens of fresh groundwater was measured. On the 3D model was conducted a calibration operation on the data of salt concentration recorded in two different piezometric campaigns followed by a validation work over a period of 1 year to verify the consistency of the parameters calibrated in transition mode. In the two final chapters have been carried out an assessment of the effectiveness of a scavenger wells system in the modeled area, that is a possible solution for the long term exploitation fresh groundwater and initially a model is set for decision support for optimization of the parameters of the system of scavenger wells previously analyzed.

Il lavoro di tesi qui sviluppato si pone come parte integrante del progetto NAURU,finanziato dal Comune di Milano nell’ambito di Expo 2015 e affidato alla sezione DIIAR del Politecnico di Milano e che si focalizza sul miglioramento dell’approvvigionamento idrico dell’isola di Nauru, nel Sud dell’Oceano Pacifico. Lo scopo principale dello studio qui presentato è quello di fornire un modello idrogeologico della risorsa idrica sotterranea di Nauru, calibrato in modo che possa essere utilizzato per simulare varie soluzioni al fine dello sfruttamento sostenibile della stessa. Nei primi due capitoli sono illustrati i principi teorici alla base del fenomeno di intrusione salina e un breve quadro generale sullo stato di rifornimento idrico e sulla qualità dell’acqua potabile nelle isole del Sud Pacifico, seguiti da una descrizione dell’isola di Nauru, in particolare delle sue caratteristiche geologiche, idrogeologiche e climatiche. Nei tre capitoli seguenti si è impostata un’introduzione teorica al codice di calcolo SEAWAT2000 utilizzato per configurare il modello idrogeologico e si è quindi impostato un modello 2D di due sezioni trasversali dell’isola ai fini di un’analisi di sensitività dei principali parametri idrogeologici e come base per la configurazione di un modello 3D di una specifica area dell’isola (capitolo 5) dove è stato misurato il maggiore spessore della lente d’acqua dolce sotterranea. Sul modello 3D si è svolta un’operazione di calibrazione sui dati di concentrazione salina registrati in due diverse campagne piezometriche seguita da un lavoro di validazione su un periodo di 1 anno per verificare la consistenza dei parametri calibrati anche in transitorio. Nei due capitoli finali sono state svolte una valutazione di efficacia di un sistema di pozzi scavenger nell’area modellata, ovvero di una possibile soluzione per lo sfruttamento a lungo termine dell’acqua dolce sotterranea e si è impostato inizialmente un modello di supporto alle decisioni ai fini dell’ottimizzazione dei parametri del sistema di pozzi scavenger precedentemente analizzato.