Università degli studi di Firenze
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile
Corso di Impianti Idraulici
A.A. 2011 – 2012
LA DIGA DI MEROWE IN SUDAN
Docente: Prof. Giorgio Federici
Studente: Madera Vincenzo
Il clima nel bacino del Nilo
Egitto : il clima è di tipo desertico su quasi tutto il Paese, eccezione fatta per la zona mediterranea dove
esso è più temperato .
Le precipitazioni sono molto scarse. Le sole piogge significative sono quelle che interessano, in inverno,
la fascia costiera mediterranea; infatti, si riscontrano 190 mm medi annui di pioggia sulla costa
mediterranea, e 24 mm medi annui, nella zona desertica settentrionale.
Precipitazioni medie presso Assuan nella zona desertica settentrionale
Il clima nel bacino del Nilo
Sudan (Nord e Sud) :clima tropicale continentale, con minime variazioni sulla costa dovute all’influsso
climatico del Mar Rosso .
A Khartoum, che è nella fascia saheliana, cadono annualmente 160 mm; i millimetri di pioggia caduta
mediamente ogni anno aumentano verso sud, toccando i 1500 mm sui rilievi meridionali .
Il Sudan può essere suddiviso in tre grandi regioni fisiche: a nord vi è un'area desertica sahariana che copre
circa il 30% del paese; vi è poi la regione semi arida del Sahel, caratterizzata da steppe e, a sud, si estende
un'ampia regione, il Sudd, occupata da paludi e foreste pluviali.
Il clima nel bacino del Nilo
Il clima dell’ Etiopia è di tipo tropicale a due stagioni, una invernale asciutta (ottobre-marzo) e
una estiva (aprile-settembre) piovosa.
Nell’ altopiano centrale e nella parte ovest le precipitazioni variano tra 1000 e 1500 mm/anno,
mentre nella sud- est le precipitazioni variano tra 250 e 500 mm/anno
Precipitazioni medie annue in Etiopia
Precipitazione media nei pressi di Gore, Etiopia
Il clima nel bacino del Nilo
Nella regione dei grandi laghi (Tanzania e Uganda) il clima è di tipo tropicale, caratterizzato da due stagioni
secche e due stagioni umide, regolate dai Monsoni e dagli Alisei provenienti dall'Oceano Indiano.
La stagione delle lunghe piogge va da fine marzo a metà giugno, la stagione delle brevi piogge va da fine
ottobre ai primi di dicembre, mentre la stagione secca va da dicembre a marzo. Da luglio a settembre il clima
è più mitigato.
Precipitazioni medie annue in Tanzania
Precipitazioni medie in Uganda
Cambiamenti e previsioni sul clima nel bacino
Le risorse idriche sono inestricabilmente legate al clima, quindi la prospettiva del cambiamento climatico
globale ha gravi implicazioni per quest’ultime e per lo sviluppo dei paesi stessi.
Il Nilo è particolarmente sensibile al riscaldamento climatico; infatti la portata diminuisce, anche quando
non si verificano diminuzioni delle precipitazioni, a causa dell’ importante ruolo svolto nel ciclo idrologico
da fenomeni come l’evaporazione.
Modelli di cambiamento climatico elaborati dall’IPCC propongono per le portate del Nilo scenari diversificati:
da un incremento del 30% ad una diminuzione del 78%.
La prospettiva più accreditata sostiene che le precipitazioni annuali diminuiranno in quasi tutto il continente
africano, con l’eccezione dell’Africa orientale, dove, invece, si prevede che aumentino. Entro il 2050 è
previsto che l’Africa Subsahariana subisca una riduzione fino al 10% delle precipitazioni annuali, ed un
incremento di 1,6° C rispetto alla temperatura media attuale.
Gli scenari climatici prevedono aumenti di temperature presso i tropici. Le temperature tropicali nel 1980
erano più alte di 0.5° rispetto al secolo precedente e più basse di 0.3° rispetto ad oggi. Per paesi equatoriali,
come l’Uganda ed il Kenya, sono previsti incrementi di temperatura di circa 1,4 ° C nel 2025.
Esempi di conseguenza dei cambiamenti climatici
Il livello del lago Vittoria è aumentato
rapidamente nel 1960, dopo solo un paio di
stagioni con precipitazioni superiori alla
media. Negli ultimi anni si è registrato un
abbassamento del livello del lago, che ha
raggiunto il livello più basso dal settembre
1961, passando dagli oltre 12 m nel 2003 a
11 m nel 2006. Ciò è dovuto ad una
diminuzione delle precipitazioni e al
cambiamento climatico.
La temperatura nei pressi del lago è
incrementata di circa 0.5° rispetto al 1960.
Il conflitto in Darfur è stato, in parte, causato dai cambiamenti climatici e dalla
degradazione ambientale. Nel corso di 40 anni le precipitazioni sono diminuite del 30% e il
Sahara è avanzato di più di 1,5 km all’anno. La riduzione della disponibilità d’acqua e di
terra coltivabile ha aumentato le tensioni.
Il delta del Nilo si riduce con una media di 8 metri all’anno e, a causa dei cambiamenti
climatici, è previsto un innalzamento del livello del mare che potrebbe allagare il 20% del
delta del fiume, dove vive il 60% dei 78 milioni di egiziani.
Cambiamenti climatici
Stati africani a rischio di stress water
Paesi africani esposti al doppio rischio
cambiamento climatico e conflitto
Il Nilo a Merowe
Durante la stagione secca (da gennaio a giugno) il Nilo Bianco contribuisce tra il 70% e il 90% alla portata
d’acqua totale del Nilo. Durante questo periodo la portata del Nilo Azzurro può essere inferiore ai 113 m³/s e
non ci sono apporti da parte del fiume Atbara. Durante la stagione umida il picco di flusso del Nilo azzurro
spesso supera i 5.663 m³/s , verso fine agosto, (contribuendo quindi per oltre l'80%) e l’ Atbara raggiunge i 2000
m³/s.
Le dighe sul nilo
Le dighe costituiscono uno sbarramento per le
acque del Nilo, con conseguente accumulo di
risorsa idrica che verrà quindi depauperata dal
corso d’acqua.
La costruzione di queste grandi infrastrutture è
però essenziale, in quanto garantisce, oltre
all’accumulo d’acqua per i lunghi periodi di
siccità, anche la produzione di energia
idroelettrica e un sostegno all’agricoltura,
tramite sistemi d’irrigazione.
Le più importanti dighe esistenti del Nilo
Turbina
Diga
Stato
utilizzata
numero turbine Potenza totale MW
Assuan Egitto
francis
12
2100
Merowe Sudan
Francis
10
1250
Rosieres Sudan
Kaplan
7
280
Sennar Sudan
Kaplan
2
15
Gibe I Etiopia
francis
3
210
Gibe II Etiopia
kaplan
4
420
Tezeke Etiopia
francis
4
300
Inoltre, in Sudan altre dighe sono in previsione o in costruzione:
- Kajbar: situata sulla terza cataratta del Nilo, creerà un bacino di 110
chilometri quadrati e genererà una capacità idroelettrica di 360
megawatt (in costruzione);
- Shereik: situata sulla quinta cataratta, genererà 420 MW(in costruzione);
- Dal dams: potrebbe generare 450 megawatt ed essere situata sulla
seconda cataratta (in previsione);
In Etiopia non sono ancora terminati i lavori per la realizzazione della diga
Gibe III che già si è iniziata la costruzione di una nuova, mastodontica, centrale
idroelettrica: la Millennium. Entrambe le opere vedono un ruolo di primo
piano della Compagnia italiana Salini. Secondo i piani del governo, Millennium
dovrà produrre 5.250 megawatt di potenza, mentre Gibe III 1870 Megawatt.
CONFLITTI PER L’ACCAPARRAMENTO DELLE RISORSE
NATURALI
L’utilizzo del Nilo ha, fin dagli anni ’50, creato tensioni tra gli stati interessati che rivendicano
maggiori pretese sull’accesso alle sue acque. Nel corso degli anni sono aumentati a dismisura i
conflitti fra Stati riguardanti l’utilizzo di risorse fondamentali per garantire la sopravvivenza dei
propri popoli.
Tuttora è evidente lo scontento di molti dei paesi attraversati dal Nilo per l’utilizzo sperequato
delle sue acque. Ad oggi, infatti, vige ancora il trattato imposto nel 1959 dagli inglesi, che
risulta ormai obsoleto(Nile Waters Agreement) .
Dall’altra parte, i paesi come Kenya, Ruanda, Uganda, Burundi , Tanzania ed Etiopia sono
fermamente intenzionati ad affermare che è arrivato il momento di rivedere lo status legale
del trattato.
Questi stati hanno firmato il protocollo d’intesa “Cooperative Framework agreement” che
vincola i Paesi aderenti a formare una nuova Commissione per gestire lo sfruttamento idrico,
che si occupi anche di revisionare le quote di utilizzo del fiume tra gli Stati rivieraschi.
Ogni tentativo di accordo per ora è andato a vuoto.
Considerando che una notevole porzione delle acque del fiume proviene dal Nilo Azzurro, che
nasce sull’altopiano etiopico, ora è quest’ ultimo stato a condurre il gioco, forte degli
investimenti cinesi, da un lato, e della debolezza interna dei rivali, dall’altro.
Sudan e Sud Sudan
Il 9 luglio 2011, a seguito dei risultati del referendum, il Sudan del Sud divenne uno stato
pienamente indipendente.
I giacimenti di petrolio si trovano all'80% nel
neo stato africano, però Il Sud oltre a non
avere sbocchi al mare, non ha raffinerie, non
ha strade, non ha oleodotti, non ha terminali.
Il Sudan, privato dei tre quarti dei proventi petroliferi e ridotto
quasi alla bancarotta, ha deciso di rimediare esigendo da 32 a
36 dollari per ogni barile di petrolio.
Nel gennaio 2012, Juba ha risposto decidendo di sospendere la produzione
E’ difficile prevedere gli esiti dello sviluppo, che rimangono sospesi all’eventualità che crisi
interne o regionali possano modificarne o arrestarne il corso.
Il ruolo del petrolio
Il petrolio (e la sua esportazione) era, e potrebbe essere, il settore trainante
dell’economia sudanese. Lo sfruttamento del petrolio contribuiva per più del 10% del
PIL. .
Il Sudan, infatti, prima della scissione era al trentunesimo posto nella classifica dei
paesi produttori di greggio.
PRODUZIONE TOTALE DI PETROLIO
SUDAN
AFRICA
MONDO
POSIZIONE
480
10673
85300
31
Produzione di petrolio a varie scale in migliaia di barili al giorno e posizione del Sudan nella classifica dei paesi
produttori di petrolio
Incremento della produzione di petrolio
Percentuali esportazioni
sudanesi di petrolio nel 2011
La Diga
•
••
•
•
La diga di Merowe ha una lunghezza di circa 8 km e una cresta alta fino a 67 metri.
E’sbarramento
composta da:
Lo
crea un bacino con un volume di 12,4 km ³, con una superficie di 800 km² che si
- 311 mper
di diga
terra
e 4.4 km di diga in pietrame con manto di rivestimento in
estende
oltrein
200
km omogenea
lungo il fiume.
calcestruzzo
sulladiriva
un
rilascio minimo
600destra;
m³ d’acqua per 20 ore al giorno e un rilascio massimo di 3000 m³ per 4
ore
giorno.di scarico di 154 m e la presa di aspirazione della centrale di lunghezza pari a 370
- unalcanale
m sempre
nel canale
destra
delsponda
fiume destra
e sull'Isola
Marwa;
sono
state installate
duediprese
sulla
e sinistra
di 150 m³/s ciascuna. per quanto
riguarda
la componente
di pietrame
irrigazionelunga 841 m e una diga in pietrame con manto di
- una diga
con nucleo in
rivestimento in calcestruzzo di lunghezza 1.7 km sulla riva sinistra.
La trasmissione dell’energia da Merowe
Il canale di scarico
La sede dei canali di scarico ha una lunghezza complessiva di oltre 150 m, è alta circa 67 m e comprende
12 canali inferiori ad un’ altezza di 264 m e due ad un livello superiore, a 280,5 m.
scopo
di evitare
le possibili
dell’alveo
valle per effettodispone
delle di una portata di
Ciascuno dei Allo
canali
di scarico
inferiori
è largoerosioni
6 m , alto
10 m eapotenzialmente
elevate
deflusso di circa
1292velocità
m ³/s . che possono avere le correnti all’uscita delle opere di
è stata
realizzata
di dissipazione
a vasca,
una
Le altre due scarico,
uscite sono
disposte
sul un’opera
lato destro
e sinistro del
canalecostituita
e hanno da
una
larghezza di 15 m e
fondomassimo
leggermente
curvo
che termina
soglia sfiorante.
un'altezza di platea
19,5 m.con
Al illivello
del pelo
libero,
ognunacon
puòuna
raggiungere
una portata di deflusso di
2271 m ³/s circa . Risulta quindi che la capacità totale di efflusso raggiunge i 20 046 m ³/s .
La centrale elettrica
L'opera di presa è lunga circa 328 m, larga 44.5 m e alta 60 m e contiene dieci ingressi separati, ciascuno di portata
300 m ³/s.
Prima della messa in servizio della centrale idroelettrica nel marzo 2009, il Sudan
Ogni ingresso dell’opera
di presa
ha unatotale
sezione
rettangolaredidicirca
larghezza
8,5 m
e di ilaltezza
pari a 10,5 m ed è
possedeva
una potenza
di generazione
1300 MW
( circa
24% proveniente
dotato di griglia eda
dicentrali
impianto
di chiusura e(paratoia
In seguito
vi è un
raccordo che
collega
la condotta
a
idroelettriche
il resto daverticale).
impianti termici)
e una
producibilità
media
annua
di
sezione rettangolare
ad un’altra
profilo
circolare
con diametro
di 8,5 m.della centrale, nello stato africano,
energia
di circadi3.900
GWh.
In seguito
alla costruzione
L'impianto è dotato
di dieci turbine
Francis di
pergenerazione
una capacità
di picco pari
a 1.250
con un
salto nominale
è raddoppiata
la potenza
e totale
la producibilità
media
si attesta
attorno
ai 5,5 netto
di 43 m.
TWh.
Il livello minimo del pelo libero per il funzionamento della centrale di 285 m sul livello del mare, e quello massimo
di 300 m.s.m.
Spillway capacity
19,900 m3/s
Turbine type
Francis
Installed capacity
1.250 MW
Rated net head
43 m
Powerhouse; L/W/H
335/43/56 m
Penstock diameter
8.50 m
Conseguenze positive e negative
L’impianto viene utilizzato al fine di:
Effetti negativi:
-
-trasferimento delle popolazioni (circa
70000 persone) e perdita del patrimonio
archeologico;
generare energia elettrica (nel
2010 ha prodotto circa il
60% dell’elettricità in Sudan, nord e
sud);
-La decomposizione dei materiali organici
all’interno del bacino provocherà emissioni
sia di CO2, sia di CH4.
-
irrigare il suolo agricolo;
-
regolare le piene e quindi proteggere
i territori a valle dalla distruzione
causata dalle inondazioni
-l’inquinamento delle acque del bacino,
notevole rischio per la salute pubblica
(incrementi di AIDS, una maggiore
trasmissione della malaria, della bilharzia,
e dell'oncocercosi);
migliorare il trasporto fluviale
-erosione delle rive del fiume e delle
spiagge del Mediterraneo ;
-
-l’ulteriore riduzione della portata del Nilo
a causa della creazione di un bacino e delle
perdite aggiuntive per evaporazione.