Modellazione numerica per la gestione delle acque di miniera nel sito di Gavorrano (GR)

Several problems regarding health, social safety, and economy are triggered by the decommissioning of a mining site. Mine water drainage is a problem during both mining and after the decommissioning, if a dewatering system was installed in the mine area. In this thesis, the study case of the mining area of Gavorrano is described, located in the Colline Metallifere mining district (southern Tuscany). This mining site was one of the main European pyrite extraction and production sites for about one century. Production ended in 1981 and since then the restoration of the natural hydrogeological conditions was a problem to deal with, considering the perturbation induced by the pumping of groundwater to maintain dry all of the mining tunnels up to 240 m b.s.l. Modulation of the pumping rate to restore the groundwater level must be programmed through a controlled flooding plan, which must be supported by a numerical model of groundwater flow. In the context of the thesis, the available data about the geomorphological, stratigraphic, structural, and hydrogeological setting were analysed to identify the conceptual hydrogeological model and to implement a numerical flow model. In particular, two different conceptual models were distinguished, an ante-opera model and a post-opera model, and two different numerical simulations were run through the FEFLOW software. Here are presented the results of both the simulations and their pros and cons with the aim of improving the numerical model, to run some forecast simulations and to effectively support the controlled flooding plan.

La chiusura di un sito di produzione mineraria comporta la comparsa di varie problematiche ambientali e socioeconomiche. Una di queste è la gestione delle acque di drenaggio di miniera quando nelle aree coltivate è installato un sistema di eduzione. In questa Tesi viene presentato il caso dell’area mineraria di Gavorrano, situata nel distretto delle Colline Metallifere della Toscana meridionale, che per circa un secolo è stata uno dei principali centri europei di estrazione e lavorazione di pirite. La produzione è cessata nel 1981 e da allora si è presentato il problema del ripristino delle condizioni idrogeologiche naturali che erano state perturbate dall’emungimento delle acque sotterranee per tenere asciutte le gallerie di lavoro, arrivate a quota -240 m s.l.m. La modulazione dell’emungimento per far crescere i livelli potenziometrici deve essere programmata attraverso un piano di allagamento controllato, al cui supporto è necessario un modello numerico del flusso delle acque sotterrane. Nell’ambito della Tesi, sono stati analizzati i dati disponibili riguardo l’assetto geomorfologico, stratigrafico, strutturale e idrogeologico dell’area mineraria al fine di individuare un modello idrogeologico concettuale e di implementare un modello numerico di flusso. In particolare, sono stati ipotizzati due scenari, uno ante-opera e l’altro post-opera, e sono state eseguite due simulazioni numeriche con il codice di calcolo agli elementi finiti FEFLOW. Vengono quindi presentati i risultati delle due simulazioni e vengono discussi i loro punti di forza e di criticità nell’ottica di migliorare il modello numerico per poter eseguire delle simulazioni previsionali e supportare efficacemente il piano di allagamento controllato.