ENVIRONMENTAL CHARACTERISATION OF THE VENICE CANALS: 

FIRST RESULTS OF THE ICARO PROJECT

F.Collavini

1

*, E.Coraci

1

, L.Zaggia

1

, A. Zaupa

2

, R. Zonta

1

, A. Zuliani

1

1

National Research Council – Institute of Marine Sciences. San Polo, 1364, 30125 Venice, Italy - * f.collavini@ismar.cnr.it

2

INSULA SpA. Dorsoduro, 2050, 30123 Venice, Italy

Abstract

Venice canals are a sink of particulate matter and associated pollutants deriving from sewage effluents and erosion of urban surfaces. Due

to the progressive silting of the canals, restoring interventions are necessary to reduce the input of materials, improving water quality and

hydrodynamic conditions in the network. To acquire the scientific knowledge which is necessary to evaluate the effectiveness of the policy

actions, a project named ICARO started in 2002. First results are described, concerning the definition of circulation pattern and the study

of transport mechanisms, as well as physico-chemical variations in a test canal system of the Venice historical centre.

Keywords: Venice canals, hydrodynamics, sediment transport, urban wastewater

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

182

Large amounts of particulate matter from untreated sewage

effluents and the erosion of urban surfaces are delivered to the about

40 Km-long canals of the City of Venice, determining a progressive

silting of the network. A comprehensive program of interventions

aimed to the general improvement of the canals network has recently

started, to obtain better water quality conditions, to restore and

preserve the building foundations and to renew the urban utilities. The

program activities include sediment dredging and the reduction of the

amount of materials directly delivered in the network. Thanks to the

collaboration between INSULA - the public limited company

constituted by the Venice City Council in charge of the interventions

on the City - and the Venice Institute (ISMAR) of the National

Research Council, a project named ICARO was started on February

2002, to study the functioning of the canal network. The main

objectives of the project are the description of the canals

hydrodynamics and the study of transport and accumulation

mechanisms governing the sediment and associated pollutants. The

obtained results are expected to be useful to test the efficiency of the

restoring interventions, and to address the planning of future activities

to the maintenance of the canal network functionality. The

investigation is initially focused on a test canals system corresponding

to about 10% of the whole network. The definition of the water

circulation and the study of the variability of physico-chemical

parameters, as a function of both tidal exchanges and season, are the

basic knowledge for the interpretation of the acquired data. These

information are obtained from time series of hydrodynamic variables

(tide level, current speed and direction) and physico-chemical

parameters (salinity, temperature, dissolved oxygen, pH, redox

potential and turbidity), recorded in few stations. These continuous

acquisitions are integrated by a large number of point measurements

performed in several sites, to investigate the variations occurring

within the system. The hydrodynamic data are also used to calibrate a

bidimensional model, that simulates the tide propagation in the canals,

permitting to describe the water circulation and the sediment transport

within the whole network. The water pollution is periodically

monitored during dedicated field surveys: hourly samples are

collected and analysed to determine the concentration of suspended

particle matter (SPM), heavy metals and nutrients (nitrogen and

phosphorus species). The amount of suspended material transported

in the system is estimated by means of sediment traps; the collected

materials is submitted to both the dimensional and chemical analyses.

The trends of SPM concentration and turbidity in the water column

highlights the important role of the boat traffic in determining the

mobilisation of particulate matter in the canal network. The

resuspension induced by tide circulation is, in fact, less effective than

the whirling-up of sediment caused by boat traffic. As a consequence,

the turbidity in the water column is mainly determined by the

navigation, in function of the intensity of boat traffic, water level and

tide conditions. The comparison between turbidity and the ?uxes

measured by sediment traps is useful in the evaluation of the solid

transport processes. Figure 1 shows, for example, the clear

correspondence between the trend of the sediment ?ux in a time

interval of two weeks and the average value of the turbidity. Although

the measured ?uxes are an integrated signal on a given time interval,

the periods characterised by a large sediment yield correspond to

higher turbidity values.

Concerning the pollutants, the main focus of the project is to

identify the species that are more useful in understanding the transport

within the canals network, and the processes that determine quality

variations in the water column. A good example is the trend of the

dissolved nitrogen and phosphorus species (Fig. 2), in particular

ammonia and orthophosphate, which are also strongly correlated. The

concentrations of these compounds in the inner canals is essentially

determined by both the discharge of urban effluents and the intensity

of water exchange with the tide. The more the water stands within the

network, the higher the concentration of ammonia and

orthophosphate. Therefore, these species are a valid tracer of the

quality variation in the water column, permitting to trace circulation

patterns and to evaluate residence times in the system.

Fig. 1. Comparison between the trend of the sediment ?ux to the traps in

a two-weeks interval and the average value of the turbidity.

Fig. 2. Concentration of orthophosphate phosphorus and ammonia

nitrogen during a tide excursion.