Metodi topografici per la ricostruzione dettagliata della piezometria nelle aree costiere: il caso del Parco Regionale della Maremma (Toscana meridionale)

Una metodologia topografica è stata messa a punto all'interno del Parco Regionale della Maremma (Grosseto) con l’obbiettivo di conseguire una determinazione dei dati plano-altimetrici della locale rete di monitoraggio piezometrico tale da assicurare un’elevata accuratezza nella ricostruzione della rete di flusso ed una sufficiente velocità di esecuzione in modo da garantirne la sostenibilità di tempi e costi. I rilievi effettuati tramite strumentazione GNSS e livellazione geometrica “dal mezzo” hanno consentito un significativo miglioramento delle conoscenze sull'idrodinamica della falda ed in particolare sui lo-cali fenomeni di intrusione marina. La procedura proposta è da ritenersi pertanto conveniente in tutte le applicazioni idrogeologiche delle zone costiere caratterizzate dalla concomitanza tra un basso gradiente idraulico ed una significativa variazione della quota altimetrica, tipica casistica geomorfologica dei litorali italiani

Studio per la definizione del bilancio idrico del bacino transfrontaliero del fiume Roja

L'area indagata è il bacino idrografico del Fiume Roja (670 km2) situato nella Regione Liguria (Italy) e nel distretto francese delle Alpi Marittime; l’indagine è stata eseguita in adempimento del D.Lgs. 152/2006 ed è inserita nel Progetto della Comunità Europea Interreg IIIA Alcotra “Eurobassin - Piano di bacino transfrontaliero del Fiume Roja”. Scopo dello studio è la valutazione delle risorse idriche complessive del bacino e della loro ripartizione in superficiali e sotterranee con riferimento all’anno idrologico medio 1969-1998. I risultati del bilancio idrico mostrano che la risorsa idrica potenzialmente utilizzabile alla foce è pari a 372 x 106 di m3/anno; la somma della risorsa totale interna con l'apporto sotterraneo esterno fornisce la risorsa rinnovabile totale naturale, che è risultata pari a 504 x 106 m3/anno. Lo studio ha anche evidenziato che l’importanza strategica del bacino giustifica la progettazione e la programmazione di un sistema integrato italo-francese di rilevamento finalizzato ad incrementare le conoscenze su usi e spostamenti dei quantitativi d’acqua, per commisurare i consumi alle effettive disponibilità della risorsa rinnovabile, ed a realizzare un’adeguata distribuzione delle stazioni pluvio-termometriche, oggi disomogenea ed insufficiente per valutazioni di maggior dettaglio.The investigated drainage basin of the River Roja lies in the Liguria Region of Italy and in the French Maritime Alps ; the study was completed within the context of the European Community Project Interreg IIIA Alcotra “Eurobassin - Piano di bacino transfrontaliero del Fiume Roja”. The study aimed to estimate the total water resource in the basin and its surface and ground water distribution and referring to the average hydrological year 1969-1998. Water budget results indicate that the potential water resource at the mouth is equal to 372 x 106 m3/year; the sum of the total internal resource and the external input of groundwater yields the total renewable natural resource, which is equal to 504 x 106 m3/year. Findings suggest that the strategic importance of the basin is such that an integrated Italian-French monitoring system must be planned and implemented

L'acquifero alluvionale della piana costiera del fiume Roja a Ventimiglia: definizione del modello concettuale

La zona di studio è collocata poco a monte dell’abitato di Ventimiglia e si estende per circa 1,5 km a nord e a sud della confluenza tra il F. Roja ed il T. Bevera. La ricostruzione della geometria dell’acquifero si è basata sulle perforazioni geognostiche e sulle prospezioni geofisiche realizzate nell’ambito dei progetti Eurobassin e Risknat. Con queste informazioni sono state elaborate 9 sezioni idrogeologiche dove emerge la presenza di un unico acquifero a falda libera costituito da ghiaie sabbiose con ciottoli con matrice limoso-argillosa. Per la caratterizzazione idrodinamica dell’acquifero, è stata effettuata una campagna di rilevamento della superficie piezometrica in 20 punti. Sono stati inoltre valutati gli interscambi idrici tra il fiume Roja e la falda ad esso idraulicamente collegata. In conclusione è stato realizzato il modello concettuale dell’acquifero, dove sono schematizzate e quantificate le entrate e le uscite, dal quale è risultato un bilancio idrico sempre attivo.The area studied is situated slightly upriver from the city of Ventimiglia and stretches for approximately 1.5 km to the north and south of the confluence of the rivers Roja and Bevera. The geometrical reconstruction of the aquifer was based on data obtained from geognostic drilling and on geophysical surveys carried out in the ambit of the Eurobassin and Risknat projects. From this information 9 hydrogeological cross-sections were developed, showing the presence of a single unconfined aquifer composed of sandy gravel with pebbles of a silty-clayey matrix. In order to define the hydrodynamic characterization of the aquifer, a survey of the piezometric surface was carried out, with 21 points of measurement. The flows of water between the river Roja and the aquifer hydraulically linked to it were also evaluated. As a result a conceptual model was developed, schematically illustrating and quantifying the inflows and outflows, from which it was seen that the water balance is always positive

S.I.P.S.: Sistema parametrico semplificato per la valutazione della vulnerabilità degli acquiferiall'inquinamento alla scala di area vasta

Per la rappresentazione cartografica della vulnerabilità intrinseca degli acquiferi all’inquinamento della Provincia di Siena è stato messo a punto un nuovo sistema parametrico semplificato. Il sistema è contraddistinto con l’acronimo S.I.P.S. dalle iniziali dei quattro parametri presi in considerazione per valutare la vulnerabilità intrinseca del primo acquifero: Soggiacenza, Infiltrazione, Permeabilità, acclività della Superficie topografica. Questa nuova applicazione prende spunto dal già ben noto e collaudato S.I.N.T.A.C.S. (Civita e De Maio, 1997) e ne rappresenta una nuova lettura e semplificazione. Il modello S.I.P.S. si basa sullo stesso principio di altri modelli già ampiamente diffusi e applicati: 1. Vengono selezionati i parametri mediante i quali si intende valutare la vulnerabilità degli acquiferi all’inquinamento, tenendo ben in conto l’effettiva tipologia, frequenza e validità delle informazioni di base necessarie esistenti ed ottenibili nel territorio di interesse; 2. A ciascun parametro selezionato, suddiviso per intervalli di valori e/o tipologie dichiarate, viene attribuito un punteggio crescente in funzione dell’importanza che esso assume nella valutazione complessiva finale; 3. I punteggi ottenuti per ciascun parametro possono essere sommati tra loro o incrociati in una matrice o ancora, moltiplicati per stringhe di pesi che descrivano la situazione idrogeologica e/o d’impatto, enfatizzando in misura diversa l’azione e l’importanza dei vari parametri. Questo metodo rappresenta quindi un ottimo compromesso fra il metodo GNDCI-CNR (zonazione per aree omogenee) e la metodologia strettamente parametrica S.I.N.T.A.C.S quando la valutazione della vulnerabilità viene effettuata con finalità strategiche e pianificatorie, per grandi aree, con una non uniformità della distribuzione di dati idrogeologici come può essere un territorio provinciale.In order to map the intrinsic vulnerability to pollution of the aquifers in the province of Siena, a new parametric system has been elaborated distinguished by the acronym S.I.P.S. given by the initials of the four parameters considered in the evaluation of the intrinsic vulnerability of the first aquifer: Depth to water, Infiltration, Permeability, Slope. This new application is inspired by the well known SINTACS of which it represents a new simplified interpretation. The S.I.P.S. model is based on the same principal as others: each parameter chosen, divided into intervals of values, is given an increasing number of points according to its importance in the overall final evaluation; the points obtained for each parameter can be summed together or crossed in a matrix, or even multiplied by a string of weights that describe the hydrogeological situation and/or situation of impact, distinctly emphasizing the action and importance of the various parameters

Valutazione delle risorse idriche dell'acquifero contenuto nelle vulcaniti del Monte Amiata attraverso criteri strettamente idrologici

Il presente studio si prefigge lo scopo di evidenziare come la valutazione delle risorse idriche dell’acquifero contenuto nelle vulcaniti del M. Amiata attraverso criteri strettamente idrogeologici, sia molto attendibile sopratutto a carattere previsionale. Una volta definito il ciclo dell’acqua sull’apparato vulcanico, prendendo come riferimento Anni Idrologici medi all’interno di una finestra temporale che va dal 1939 al 2007, si è dapprima proceduto alla valutazione quantitativa dei parametri idroclimatici di input (corrispondente alla ricarica naturale dell’acquifero): piogge, temperature, evapotraspirazione reale, piogge efficaci e stima dell’infiltrazione totale potenziale interna per mezzo dei coefficienti di infiltrazione potenziale come porzione delle piogge efficaci; per l’area in oggetto, si è ipotizzato che l’aliquota di infiltrazione corrisponda mediamente al 90%. Successivamente, prendendo in esame lo stesso riferimento temporale, si è valutato il deflusso sotterraneo utilizzando dati reali di portata misurata alle sorgenti che emergono intorno all’apparato vulcanico. Dopo aver affrontato separatamente le problematiche connesse alle valutazioni dell’input e output del bilancio idrogeologico, si è proceduto a verificare se tali processi sono tra loro correlati e sono stati ricavati i seguenti risultati: Infiltrazione = 50.1 * 106 m3/anno e Deflusso sotterraneo = 52.5 * 106 m3/anno. Tali valori differiscono tra loro di soli 2.4 * 106 m3/anno, vale a dire meno del 5% (l’uguaglianza del bilancio idrogeologico si assume verificata ottimamente quando lo scarto tra i rispettivi valori di input e output è dell’ordine del +/-10%). Tutti i dati trattati relativi ad infiltrazione e deflusso sotterraneo, hanno dimostrato come le due variabili individuano un'analoga evoluzione temporale ed una netta corrispondenza dei rispettivi trend; inoltre hanno comprovato una stretta e chiara interdipendenza tra i valori dell’alimentazione meteorica e quelli del deflusso sotterraneo in uscita dall’acquifero amiatino

Electrothermal design of medium-voltage, high-power DC/DC converters

The ever-increasing demand for electrical energy globally and simultaneously the need for clean energy have played an important role in the penetration of renewable energy sources to the electric power distribution grid. As a result, a rapid shift from medium voltage alternating current (MVAC) to medium voltage direct current (MVDC) grids is observed and high power DC-DC converters would play a crucial role in the systems. Dual active bridge DC-DC converter is a quite promising topology to integrate renewables and battery energy storage systems to the MVDC grid. In order to meet the voltage and current requirements of the networks, modularized DAB converters can be developed from the fundamental block and Silicon Carbide (SiC) MOSFET switching devices can be deployed to allow operation of the converters at high switching frequencies, high temperatures and high voltage levels. These properties make them a desirable technology for the bidirectional DAB converter. During the long-term operation of the switching devices, though, failures due to temperature swings in the encapsulation of the chips in different packaging technologies are observed. As a result, there are reliability challenges that need to be tackled for an optimal operation of the MOSFETs in the converters. This thesis deals with the electrical and thermal design and modelling of a 60 kW modularized DAB DC-DC converter employing SiC MOSFETs. The main purpose is to interconnect photovoltaics and batteries to the MVDC distribution grid. Therefore, two different system configurations have been developed, a centralized and a distributed topology. For an optimal design and operation of the system model, a control scheme has been properly developed, combining a maximum power point (MPP) controller, to track the maximum power from the PV arrays, a single phase shift controller to enable the maximum power flow through the converter and a PI controller to regulate the power flowing from and to the batteries. In order to validate the systems' performance a load profile and variations in solar radiation have been considered for both cases. The results of the system operation have been reported and discussed in terms of reliability and optimal system operation

Sottoclassi degli anticorpi IgG anti-mieloperossidasi nelle vasculiti ANCA-associate

Le vasculiti ANCA-associate sono un gruppo di malattie infiammatorie croniche ad eziologia autoimmune che colpiscono i vasi di medio e piccolo calibro, caratterizzate dalla presenza nel siero di anticorpi anti-citoplasma dei neutrofili (ANCA). I principali antigeni contro cui questi anticorpi sono diretti sono gli enzimi mieloperossidasi (MPO) e proteinasi 3 (PR3). Storicamente conosciute con il nome di poliangite microscopica (MPA), granulomatosi di Wegener (WG) e sindrome di Churg-Strauss (CSS), oggi, secondo la classificazione di Chapel-Hill, queste ultime due sono state rispettivamente rinominate granulomatosi con poliangite (GPA) e granulomatosi eosinofilica con poliangite (EGPA), mentre la poliangite microscopica ha mantenuto il suo nome originario. Accanto a queste tre forme principali, che generalmente sono ad interessamento sistemico, se ne ritrovano altre caratterizzate invece dall’interessamento di un solo organo, quale ad esempio il rene. Esistono, infine, forme di vasculiti ANCA-correlate secondarie ad altre patologie o all’assunzione di farmaci, come il propiltiouracile. Istologicamente, le vasculiti ANCA-associate si caratterizzano per la presenza di infiammazione e necrosi a carico dei piccoli vasi (capillari, venule, arteriole), soprattutto a livello renale e polmonare, che sono i due distretti principalmente coinvolti in queste patologie. Aspetto comune a tutte queste forme, che permette fra l’altro di distinguerle dagli altri tipi di vasculite, è la presenza nel siero di anticorpi anti-citoplasma dei neutrofili, rilevabili mediante tecnica ELISA. Questi anticorpi, utilizzati come biomarker di malattia, svolgono un ruolo patogenetico e si ritengono anche in grado di riflettere l’attività di malattia. Gli ANCA presentano un diverso pattern di localizzazione cellulare , identificabile con immunofluorescenza diretta, e un diverso antigene target. Si distinguono infatti gli ANCA a localizzazione perinucleare (p-ANCA) e quelli a localizzazione citoplasmatica (c-ANCA) diretti rispettivamente contro la mieloperossidasi (MPO) e la proteinasi 3 (PR3), da cui il nome di ANCA-MPO e ANCA-PR3. Gli ANCA-MPO si ritrovano soprattutto nella micropoliangite e in un 50% dei casi di eosinofilia granulomatosa con poliangite , mentre gli ANCA-PR3 sono più tipici della granulomatosi con poliangite. Gli anticorpi anti-citoplasma dei neutrofili sono immunoglobuline prevalentemente di isotipo IgG. Le immunoglobuline G umane sono costituite da quattro sottoclassi diverse che differiscono fra di loro per le proprietà biologiche, la capacità di attivare il complemento, l’abilità nel legare il frammento Fc del recettore monocito-macrofagico e la capacità di fissare il complemento. Gli ANCA si ritrovano distribuiti in tutte e quattro queste sottoclassi. Non è ancora del tutto chiaro quale sia in realtà la sottoclasse di IgG ANCA predominante nelle vasculiti o quella a maggiore attività patogenetica. Lo scopo di questa tesi è quello di chiarire se la determinazione delle diverse sottoclassi degli anticorpi IgG anti-mieloperossidasi possa contribuire a caratterizzare meglio l’interessamento d’organo e l’attività di malattia nelle vasculiti ANCA-associate. MATERIALI E METODI: Abbiamo condotto uno studio retrospettivo su 38 sieri di 35 pazienti affetti da vasculite ANCA-associata. Di questi, 9 pazienti avevano granulomatosi eosinofilica con poliangite (EGPA), 10 granulomatosi con poliangite (GPA) e 16 micropoliangite (MPA). I nostri pazienti erano positivi solamente agli ANCA-MPO. Il gruppo di controllo è rappresentato da 16 soggetti normali. Sono stati raccolti dati clinici contestuali alla data del prelievo di sangue periferico. E’ stata registrata la presenza e gravità dei vari impegni d’organo e la terapia eventualmente effettuata. RISULTATI: I pazienti con EGPA tendono ad avere un numero di eosinofili più alto che non raggiunge però la significatività statistica. I pazienti con GPA hanno invece un filtrato glomerulare stimato (MDRD) significativamente più basso rispetto a quelli con MPA (p=0,048). Il titolo di anti-MPO IgG3 è significativamente aumentato nei pazienti con vasculite rispetto ai controlli sani (p= 0,0149). Dal confronto fra i 3 gruppi di pazienti emerge che i pazienti con EGPA presentano un titolo di anticorpi anti MPO IgG4 significativamente superiore rispetto a GPA (p=0,0187) e normali (p= 0,0205). Esiste poi una correlazione lineare significativa tra titolo di anticorpi anti-MPO IgG3 e anti-MPO IgG4. Il titolo di anti-MPO IgG4, a differenza delle altri sottoclassi e del titolo di anticorpi anti-MPO IgG totali, correla con il BVAS in modo significativo (p= 0,0027). Questo risultato è confermato da un’ulteriore analisi. Definendo i pazienti con BVAS ≥8 come pazienti con malattia attiva, è possibile vedere come in questa popolazione il titolo degli anti-MPO IgG4 sia significativamente più alto (p= 0,0393). Non è stata trovata invece alcuna correlazione fra presenza e/o titolo di anti-MPO delle varie sottoclassi e tipo di organo colpito dalla vasculite. Abbiamo poi voluto valutare se una maggiore policlonalità della risposta anti-MPO, dimostrabile in base alla positività per anti-MPO di sottoclasse diversa, fosse associata ad una maggiore attività di malattia. Questa relazione è sostenuta da anticorpi IgG3 e IgG4 perché solo il titolo di anti-MPO IgG4 e anti-MPO IgG3 correla in modo significativo con il numero di sottoclassi di anticorpo positive, mentre non accade per IgG1, IgG2 e IgG totali. Dei tre pazienti di cui disponevamo determinazioni a distanza di anni, solo uno mostra variazioni marcate di IgG1 e IgG3 anti-MPO, che rispecchia l’andamento della malattia. CONCLUSIONE: I dati ottenuti in questo lavoro di tesi confermano il ruolo degli anticorpi anti-MPO nelle vasculiti ANCA –associate e suggeriscono che le varie sottoclassi di IgG contribuiscano in modo differente alla malattia. La risposta anti-MPO nelle vasculiti è altamente policlonale e coinvolge tutte le sottoclassi, ma non in rapporto alla loro concentrazione sierica relativa. L’analisi delle sottoclassi di anti-MPO, messe in relazione con i dati clinici disponibili ed in particolare con la valutazione dell’attività di malattia, suggerisce che siano proprio gli anticorpi anti-MPO IgG4, e in misura inferiore IgG3, ad avere il rapporto più stretto con la malattia in fase attiva. Il titolo di IgG4 anti-MPO è infatti correlato con il BVAS e i pazienti in fase di attività hanno livelli più elevati di IgG4 anti-MPO. I nostri dati suggeriscono un coinvolgimento sia di Th1 che di Th2 nell’induzione di anticorpi anti-MPO nelle vasculiti. Ulteriori studi di correlazione clinico-sierologica sono necessari per stabilire se la determinazione di anti-MPO delle varie sottoclassi possa contribuire ad un miglior inquadramento del paziente e alla definizione della terapia più appropriata

Un ecosistema dipendente dalle acque sotterranee: la Pineta Granducale del Parco della Maremma

Le acque sotterranee rappresentano la linfa di quell’organismo complesso che è l’Ambiente, sviluppato nello spazio e nel tempo, nel quale materia ed energia sono continuamente trasferite tra i comparti che lo compongono. Gli ecosistemi che richiedono l’accesso all’acqua sotterranea per soddisfare tutti o alcuni dei loro fabbisogni idrici su base permanente o intermittente, in modo da mantenere le loro comunità di piante e animali, processi e servizi biosistemici, sono noti come ecosistemi dipendenti dalle acque sotterranee (Groundwater Dependent Ecosystem = GDE). I GDE sono ambienti naturali complessi e dinamici particolarmente sensibili alla variazione dei regimi naturali di flusso e alla salinizzazione o inquinamento delle acque sotterranee; la loro protezione è particolarmente problematica a causa delle lacune di conoscenza esistenti all’intersezione tra idrogeologia ed ecologia

A conceptual and numerical model for groundwater management: a case study in southern Tuscany, Italy

Ongoing hydrogeological research aims to develop a correct management model for the Plio-Pleistocene multi-aquifer system of the Albegna River coastal plain (southern Tuscany, Italy); overexploitation of this aquifer for irrigation and tourism has caused seawater intrusion. The conceptual model is based on field and laboratory data collected during the 1995-2003 period. Meteoric infiltration and flows from the adjoining carbonate aquifer recharge the aquifer. Natural outflow occurs through a diffuse flow into the sea and river; artificial outflow occurs through intensive extraction of groundwater from wells. Water exchanges in the aquifer occur naturally (leakage, closing of aquitard) and artificially (multiscreened wells). The aquifer was represented by a 3D finite element model using the FEFLOW numerical code. The model was calibrated for steady-state and transient conditions by matching computed and measured piezometric levels (February 1995 - February 1996). The model helped establish that seawater intrusion is essentially due to withdrawals near the coast during the irrigation season and that it occurs above all in the Osa-Albegna sector, as well as along the river that at times feeds the aquifer. The effects of hypothetical aquifer exploitation were assessed in terms of water budget and hydraulic head evolution