CONVENZIONE TRA UNIVERSITA DEGLI STUDI DI SIENA - AUTORITA DI BACINO INTERREGIONALE DEL FIUME MAGRA

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1 AUTORIITA DII BACIINO IINTERREGIIONALE DEL F.. MAGRA UNIIVERSIITA' ' DEGLII STUDII DII SIIENA GRUPPO DII LAVORO DEL DIIPARTIIMENTO DII SCIIENZE DELLA TERRA Coooorrddi innaat toorri i: : PPrroof f.. PPi ieerroo Baarraazzzzuuool lii Doot tt.. Roobbeerrt too Riggaat tii CONVENZIIONE TRA L' 'UNIIVERSIITA' ' DEGLII STUDII DII SIIENA ((DIIPARTIIMENTO DII SCIIENZE DELLA TERRA)) E L AUTORIITA DII BACIINO IINTERREGIIONALE DEL FIIUME MAGRA,, DAL TIITOLO:: STUDIO PER LA DEFINIZIONE DEL BILANCIO IDRICO ED IDROGEOLOGICO DEL BACINO DEL FIUME MAGRA RELAZIONE FINALE SSIIENA 1100 GENNAIIO

2 INDICE PREMESSA 4 1. VALUTAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE RINNOVABILI AFFLUSSI TEMPERATURE EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ECCEDENZA IDRICA DEFLUSSI Deflussi strumentali (D s ) e regime idrologico dei principali corsi d acqua Deflussi fisiografici (D f ) Acclività Copertura vegetale Permeabilità Analisi dei dati Geologico-Cartografici Carta della permeabilità Confronto tra C d fisiografico e C d strumentale RISORSE IDRICHE SUPERFICIALI E SOTTERRANEE Bacini idrografici Complessi idrogeologici Evidenze geologico-strutturali di interscambi idrici sotterranei STIMA DELLA VARIABILITA SPAZIO-TEMPORALE DEI 68 PRINCIPALI PARAMETRI CLIMATICI 2.1. Variabilità climatica Stazioni e variabili analizzate Metodologia di calcolo e risultati ottenuti a livello di stazione Distribuzione geografica del trend RIFLESSI SULLE RISORSE IDRICHE RINNOVABILI Risorse potenziali nei bacini idrografici Risorse potenziali nei complessi idrogeologici CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE VALUTAZIONE SPEDITIVA DELLA DOMANDA D ACQUA DOMANDA D ACQUA AI FINI IDROPOTABILI E PRODUTTIVI DOMANDA D ACQUA AI FINI IRRIGUI DOMANDA D ACQUA TOTALE CONCLUSIONI E RACCOMANDAZIONI 85 RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI 91 RIFLESSIONI CIRCA LA RELAZIONE TRA IL PRESENTE STUDIO E LA 94 BOZZA MINISTERIALE: Linee guida per la predisposizione del Bilancio Idrico di Bacino (art. 22, comma 4, del D.L. 11 maggio 1999, n. 152) 2

3 APPENDICI 1 - DATI PLUVIOMETRICI (AFFLUSSI) UTILIZZATI PER LA VALUTAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE RINNOVABILI ED ANDAMENTO DEGLI AFFLUSSI MEDI MENSILI NELL ANNO MEDIO. STAZIONE PER STAZIONE (A.I ) 2 - DATI TERMOMETRICI (TEMPERATURE MEDIE) UTILIZZATI PER LA VALUTAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE RINNOVABILI ED ANDAMENTO DELLE TEMPERATURE MEDIE MENSILI NELL ANNO MEDIO. STAZIONE PER STAZIONE (A.I ) 3 - ANALISI DI REGRESSIONE TRA LA TEMPERATURA MEDIA MENSILE E LA QUOTA DELLE STAZIONI TERMOMETRICHE. ZONA PER ZONA E MESE PER MESE (A.I ) 4 - DATI IDROMETRICI (DEFLUSSI) UTILIZZATI PER LA DEFINIZIONE DEL REGIME IDROLOGICO DEI CORSI D ACQUA MONITORATI DAL SERVIZIO IDROGRAFICO DI STATO ED ANDAMENTO DEI DEFLUSSI MEDI MENSILI NELL ANNO MEDIO STAZIONE PER STAZIONE (A.I. VARI.) 5 - ELEMENTI IDROLOGICI CARATTERISTICI. ANDAMENTI DELLE PORTATE MASSIME, MEDIE E MINIME. ANDAMENTO DEI CONTRIBUTI UNITARI MEDI MENSILI. STAZIONE PER STAZIONE (A.I. VARI) 6 - DURATA DELLE PORTATE. CURVA DELLA DURATA DELLE PORTATE. STAZIONE PER STAZIONE (A.I. VARI) 7 - RISULTATI DEI BILANCI ESEGUITI RELATIVAMENTE ALL A.I RISULTATI DEI BILANCI ESEGUITI RELATIVAMENTE ALL A.I DATI DI PRECIPITAZIONE, TEMPERATURA, EVAPOTRASPIRAZIONE REALE, PRECIPITAZIONE EFFICACE, DEFLUSSO UTILIZZATI PER LA STIMA DELLA VARIABILITA CLIMATICA. STAZIONE PER STAZIONE (PERIODO DI OSSERVAZIONE ) 10 - EVOLUZIONE TEMPORALE DELLE VARIABILI CONSIDERATE: SEQUENZA DEI VALORI LISCIATI E RETTA DEL TREND. STAZIONE PER STAZIONE (PERIODO DI OSSERVAZIONE ) CARTOGRAFIA ALLEGATA TAV. 1 - UBICAZIONE DEI PRINCIPALI BACINI E SOTTOBACINI DEL BACINO DEL FIUME MAGRA E DELLE STAZIONI DI MISURA DEI DATI UTILIZZATI TAV. 2 - CARTA DELLE PRECIPITAZIONI MEDIE ANNUE TAV. 3 - CARTA DELLE TEMPERATURE MEDIE ANNUE TAV. 4 - CARTA DELL EVAPOTRASPIRAZIONE REALE MEDIA ANNUA TAV. 5 - CARTA DELL ECCEDENZA IDRICA MEDIA ANNUA TAV. 6 - CARTA DELL INDICE DI ARIDITÀ MEDIO ANNUO TAV. 7 - CARTA DELL ACCLIVITÀ TAV. 8 - CARTA DELLA COPERTURA VEGETALE TAV. 9 - CARTA GEOLITOLOGICA TAV CARTA DELLA PERMEABILITÀ (in rapporto alla distribuzione territoriale dell eccedenza idrica) TAV CARTA DEL TREND DELLE PRECIPITAZIONI TOTALI ANNUE TAV CARTA DEL TREND DELLE TEMPERATURE MEDIE ANNUE TAV CARTA DEL TREND DELL EVAPOTRASPIRAZIONE REALE ANNUA TAV CARTA DEL TREND DELLE PRECIPITAZIONI EFFICACI ANNUE (in rapporto alla distribuzione territoriale della permeabilità) 3

4 PREMESSA Il valore fondamentale dell'acqua per la vita e lo sviluppo umano e la limitata disponibilità di questo bene hanno indotto ad affrontare ovunque, su valide basi scientifiche, il problema della valutazione delle risorse idriche locali e generali, insieme a quello di una loro corretta gestione, partendo da una accurata indagine di bilancio, che sta notoriamente alla base di ogni ricerca di carattere idrogeologico; la dimensione geografica entro cui tale analisi deve essere svolta è principalmente il bacino idrografico, del quale dovranno pure verificarsi concordanze o discordanze con quello idrogeologico. Questo studio trova così collocazione nell ambito delle ricerche finalizzate alla protezione ed alla difesa del territorio, oltre alla disciplinata gestione delle sue risorse idriche. L'area oggetto di indagine è il territorio relativo al bacino idrografico interregionale del Fiume Magra; tale territorio si estende per 1698,5 km 2 nelle regioni Toscana e Liguria e comprende la Val di Vara, la Lunigiana e la bassa Val di Magra ligure; vi ricadono, 4 Province, 6 Comunità Montane, 51 Comuni. All Autorità di Bacino del Magra è stato accorpato anche il bacino del T. Parmignola, di circa 15 km 2, con circa abitanti, perché anche esso è interregionale, in quanto ricade nei comuni di Ortonovo e Sarzana (SP) e Carrara (MS), ovvero in Regione Liguria e in Regione Toscana. La superficie del bacino idrografico Magra-Vara è di 1698,5 km 2, di cui 983,9 km 2 ricadenti in territorio toscano e 714,6 km 2 in territorio ligure. La superficie del bacino del T. Parmignola è di 15,1 km 2, di cui 4,6 km 2 in territorio toscano e 10, 5 km 2 in territorio ligure. La percentuale complessiva di territorio ricadente in Regione Toscana è dunque pari al 57,7% e quella ricadente in Regione Liguria è pari al 42, 3%. 4

5 1-VALUTAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE RINNOVABILI La valutazione delle risorse idriche complessive del territorio in esame e la loro ripartizione in superficiali e sotterranee è stata effettuata con i criteri proposti da Barazzuoli & Salleolini (1992) e Barazzuoli et alii (1994, 1995) e sinteticamente illustrati nella fig. 1a: questi poggiano su calcoli di bilancio e, in particolare, sulla stima dell'eccedenza idrica W s (detta anche precipitazione efficace P e o risorsa totale potenziale) che, in condizioni naturali e su un lungo periodo, corrisponde notoriamente al deflusso totale in uscita dal bacino idrografico. Le grandezze che saranno indagate possono essere sinteticamente espresse con l'equazione: P = E r + D + I e (1) dove: P = afflussi; E r = evapotraspirazione reale; D = deflussi alla stazione idrometrografica che sottende il bacino; I e = infiltrazione efficace. I valori dei vari termini vengono generalmente ragguagliati all'intera superficie del bacino ed espressi in mm/anno. Nel caso del complesso idrogeologico, invece, le masse idriche in entrata sono rappresentate dall'infiltrazione efficace (I e ), frazione delle precipitazioni efficaci P e (P e = P - E r ), mentre le uscite sono costituite dal deflusso sotterraneo (D sott ): I e =D sott (2) Le misure devono riferirsi ad un intervallo di tempo comune a tutti i parametri in gioco, detto Anno Idrologico medio (A.I.), e della maggiore durata possibile (minimo = 10 anni; optimum = 30 anni): in questo studio si è ritenuto idoneo stabilire l'utilizzo dell'anno medio relativo al periodo 1951/1977 e 1970/1999) in relazione all effettiva disponibilità dei dati di base relativi alle varie stazioni di misura per la valutazione del bilancio idrico con l utilizzo dei deflussi strumentale e fisiografico (ai fini della taratura) e l A.I. 1970/99 per il quale è stato possibile realizzare solo il bilancio idrico con l utilizzo del deflusso fisiografico (con l esclusione del sottobacino Magra a Calamazza) per l assenza di dati idrometrografici ritenuto il più idoneo al fine della determinazione dell entità delle risorse idriche nell area in esame. Il bilancio idrologico è, pertanto, un vero e proprio pareggio contabile tra le entrate, uguali alla portata media degli apporti, e le uscite, rappresentate dalla portata media dei deflussi; è anche un mezzo di controllo della coerenza dei dati, valutati in maniera indipendente, relativi all'alimentazione ed ai deflussi dei sistemi idrologici. Il suddetto calcolo è, ovviamente, tanto più preciso quanto più numerose sono le stazioni di misura dei dati di base e quanto più lungo è il periodo di riferimento. 5

6 La Tav. 1 mostra la distribuzione, nell intero territorio considerato, dei principali bacini e sottobacini idrografici e delle stazioni di misura dei dati qui utilizzati (67 pluviometriche, 23 termometriche, 5 idrometrografiche). (a) Gen. Feb. Mar. Apr. Mag. Giu. Lug. Ago. Set. Ott. Nov. Dic. Anno P mm 70,6 75,7 65,4 68,8 61,6 44,0 27,5 48,9 76,5 97,9 102,5 79,7 819 T C 6,5 7,2 9,5 12,0 16,2 19,7 23,4 23,4 20,2 15,9 10,9 7,0 14,3 i 1,50 1,75 2,66 3,8 5,95 8,00 10,31 10,33 8,26 5,78 3,24 1,68 63,23 Ep mm K 0,81 0,82 1,02 1,1 1,26 1,28 1,29 1,20 1,04 0,95 0,81 0,77 Epc mm P-Epc mm D.Id.C mm r mm Er mm Ws mm da mm Di mm Ie mm (b) VALUTAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE mm Mmc mc/s Infiltrazione totale Iti 94,4 661,4 20,974 Infiltrazione efficace Ie 25,9 181,2 5,746 Contributo sorgenti interne Isi 68,5 480,2 15,228 Ruscellamento R 159,3 1116,2 35,394 Deflusso da contributi interni Di 227,8 1596,4 50,622 Contributo sorgenti esterne Ise 0,0 0,0 0,000 Contributo sorgenti totale Is 68,5 480,2 15,228 Deflusso naturale Dn 227,8 1596,4 50,622 Apporti idrici esterni antropici Aa 0,0 0,0 0,000 Deflusso totale Dt 227,8 1596,4 50,622 Consumi idrici antropici Ca 0,0 0,0 0,000 Deflusso strumentale Ds 227,8 1596,4 50,622 Valori espressi in mm P Er Ws - = Iti R Ie Isi Di=Df 228 Is 69 Ise Dn Aa Dt Ca 0 Ds 228 Fig. 1a - Esempio di tabella di bilancio (secondo Thornthwaite & Mather, 1957) (a) e di schemi esplicativi dei criteri di calcolo utilizzati per la stima delle risorse idriche superficiali e sotterranee (b, c) a livello di bacino idrografico (secondo Barazzuoli & Salleolini, 1992; Barazzuoli et alii, 1994, 1995): P = afflussi; T = temperatura media dell'aria; i = indice calorico; E p = evapotraspirazione potenziale; K = coefficiente di correzione astronomica; E pc = evapotraspirazione potenziale corretta; D.id.C = deficit idrico potenziale cumulato; r = riserva idrica del suolo; E r = evapotraspirazione reale; W s = eccedenza idrica (o precipitazione efficace P e ), rappresenta la risorsa totale potenziale interna al bacino (P-E r oppure R +I ti ); d a = deficit agrario; D i = deflusso interno in uscita dal bacino attraverso la rete idrografica. In prima approssimazione, questa grandezza può essere valutata direttamente con le misure rilevate nella stazione idrometrografica (D i = D s ). In realtà, esso rappresenta il quantitativo idrico di deflusso, dovuto sia al ruscellamento superficiale che al contributo di acqua sotterranea, direttamente riconducibile alle precipitazioni interne al bacino (del quale costituisce quindi la risorsa totale interna, R + I si ). Esso può essere valutato per mezzo della stima del coefficiente di deflusso effettuata in funzione ad alcune (c) 6

7 caratteristiche fisiografiche e climatiche dell'area esaminata (D f ); I e = infiltrazione efficace, calcolata con la differenza W s -D i, rappresenta la porzione di I ti che alimenta falde emergenti all esterno del bacino (nel caso di coincidenza tra spartiacque morfologico ed idrogeologico e in assenza di intervento antropico sul ciclo dell'acqua, I e è uguale a zero e quindi W s = D i ); I ti = infiltrazione totale interna, valutata con la somma dei valori mensili positivi d'infiltrazione ricavati dal bilancio o con l ausilio dei coefficienti di infiltrazione potenziale (I e +I si ), è la risorsa totale potenziale sotterranea interna; I si = infiltrazione delle emergenze interne, valutata con la somma dei valori mensili negativi d'infiltrazione ricavati dal bilancio o con l ausilio dei coefficienti di infiltrazione potenziale, rappresenta il contributo delle acque sotterranee interne (sorgenti, falde che emergono direttamente verso corsi d'acqua, ruscellamento ipodermico) al deflusso del bacino, assumendo così le caratteristiche di reale risorsa sotterranea interna; R = ruscellamento superficiale, stimato con la differenza W s -I ti, corrisponde alla porzione di W s che alimenta direttamente la rete idrografica (costituisce cioè la risorsa totale superficiale interna); I se = emergenze da infiltrazione esterna, calcolato con la differenza D n -D i, corrisponde all'eventuale contributo di acque sotterranee al deflusso provenienti da falde alimentate in bacini adiacenti; I s = contributo totale di acqua sotterranea al deflusso, valutato con la somma I si +I se ; D n = deflusso naturale in uscita dal bacino attraverso la rete idrografica, determinato direttamente con le misure rilevate nella stazione idrometrografica, è la risorsa totale del bacino (D i +I se oppure R+I si +I se ); A a = apporto idrico esterno di origine antropica al deflusso del bacino, rappresenta un quantitativo d acqua da sottrarre al deflusso strumentale (D s, cioè misurato) per ricavare quello naturale (D t - D n ); D t = deflusso totale, che è costituito dai contributi naturali (sia interni D i che esterni I se, cioè D n ) con l aggiunta dell apporto esterno antropico A a e che coincide con il deflusso strumentale (D s ) in assenza di consumo interno antropico C a (D n +A a oppure D i +I se +A a oppure R+I si +I se +A a ); C a = consumo idrico interno di origine antropica, rappresenta un quantitativo idrico da sommare al deflusso strumentale (D s, cioè misurato) per ricavare quello naturale (D t -D s ); D s = deflusso strumentale, misurato alla stazione idrometrografica posta alla sezione di chiusura del bacino, il cui valore deriva dal saldo di tutte le interferenze naturali ed antropiche al bacino (sia interne che esterne) e che corrisponde al deflusso naturale residuo (cioè, D n al netto dei consumi C a ) sommato agli apporti A a (D t -C a oppure D n -C a +A a oppure D i +I se -C a +A a oppure R+I si +I se -C a +A a ). 7

8 1.1 AFFLUSSI Le precipitazioni sono un fenomeno discontinuo nel tempo e nello spazio e pertanto, affinché se ne abbiano delle misure significative ai fini del bilancio idrologico (afflusso = pioggia e, in genere, precipitazioni ragguagliate), non è sufficiente che le relative osservazioni siano protratte per un certo numero di anni; occorre anche verificare che la rete pluviometrica rispetti alcuni valori minimi di dimensione delle maglie, specie quando si tratta di zone con una morfologia molto variata, poiché nel calcolo dei volumi d'acqua caduti su una certa porzione di territorio i valori registrati in un punto devono poi essere estesi all'area circostante. Secondo la World Meteorological Organization, nelle nostre regioni questa rete deve essere mediamente costituita da una stazione ogni km 2 nelle zone di pianura e da una ogni km 2 in quelle montuose (alla fine degli anni '60 in Italia la rete del Servizio Idrografico, la più fitta, era di una stazione ogni 100 km 2 circa; da allora, purtroppo, la situazione è notevolmente peggiorata). Abbiamo predisposto un data-base di dati di pioggia relativi a 81 stazioni per un totale di 4207 anni, delle quali 48 gestite del Servizio Idrografico di Genova dal 1918 al 2000 pari ad un totale di 2672 anni, di 13 stazioni del Servizio Idrografico di Pisa dal 1921 al 2000 pari ad un totale di 559 anni, ed i dati di pioggia del Servizio Idrografico di Parma di 20 stazioni dal 1951 al 2000 pari ad un totale di 976 anni (tab. 1a). I dati relativi alle precipitazioni sono stati analizzati per la definizione dell A.I.. Abbiamo così individuato le stazioni pluviometriche situate nel bacino del F. Magra e contigui più significative per la loro posizione nell area in studio, per la lunghezza del periodo di osservazione e per la continuità del loro funzionamento (tab. 1b). Così la valutazione degli afflussi medi mensili ed annui relativi al territorio studiato si è basata sulle misure effettuate in 43 Stazioni pluviometriche del Servizio Idrografico di Stato di Genova, in 8 stazioni pluviometriche del Servizio Idrografico di Stato di Pisa, in 16 stazioni pluviometriche del Servizio Idrografico di Stato di Parma e pubblicate sugli Annali Idrologici Parte I (Ministero LL.PP.), per un totale di 67 (rispetto alle 83 inizialmente considerate) stazioni ed un numero totale di anni osservati pari a Le lacune di registrazione, incontrate per vari periodi di non funzionamento di alcuni strumenti, sono state colmate con il procedimento delle medie analoghe di Hann (Tonini, 1983), operando cioè sui dati che, per l'a.i. ( ) scelto, sono invece forniti con continuità dalle altre stazioni. Tali lacune hanno riguardato complessivamente 439 anni (A.I ), pari al 22 % del totale. Nella tab. 1a è riportato l elenco delle stazioni pluviometriche facenti parte dell archivio generale, mentre in tab. 1b ritroviamo le stazioni pluviometriche utilizzate per l elaborazioni per la stima delle risorse idriche rinnovabili. 8

9 COD COD UNI STAZIONI PLUVIOMETRICHE BACINO PERIODO N SI 1 1 PASSO DELLA CISA MAGRA /42-97/99 27 GE 2 2 MONTELUNGO SUPERIORE MAGRA 1922/78 57 GE 3 3 GUINADI MAGRA / /99 46 GE 4 4 TARASSOLA (ROCHETTA) MAGRA 1933/99 67 GE 5 5 PRESA GORDANA MAGRA 1959/77-81/99 38 GE 6 6 PONTREMOLI MAGRA 1921/85-88/00 78 GE 7 7 ROCCA SIGILLINA MAGRA 1935/42-44/ /99 61 GE 8 8 PARANA MAGRA 1935/41-43/79-90/91-94/95-97/99 51 GE 9 9 MULAZZO MAGRA 1927/ GE VILLAFRANCA LUNIGIANA MAGRA 1921/57-59/81-90/ /99 68 GE IERA MAGRA 1926/79-82/99 72 GE BAGNONE MAGRA / /99 66 GE BOLA DI TRESANA MAGRA 1934/85-87/99 65 GE PASSO DEL CERRETO MAGRA 1918/ /35-37/43-54/62-67/79-81/ /99 52 GE TURANO MAGRA 1934/75-77/80-82/99 64 GE ARLIA MAGRA 1933/99 67 GE MAZZOLA MAGRA 1926/29-31/42-44/45-48/80-89/90-97/99 57 GE MATUCASO MAGRA 1935/77-90/92-95/99 51 GE MINUCCIANO MAGRA 1939/41-44/81-89/ /98 48 GE AULLA MAGRA 1921/ /59 35 GE EQUI TERME MAGRA 1937/88-93/95-97/99 58 GE TENDOLA MAGRA 1922/44-47/77-81/99 73 GE NOVEGINO MAGRA 1939/00 62 GE PASSO CENTOCROCI MAGRA 1918/19-32/46-48/ /99 55 GE VARESE LIGURE MAGRA 1927/44-47/51-53/ /99 68 GE TAVARONE MAGRA 1933/44-47/72-74/99 64 GE CEMBRANO MAGRA 1918/19-21/79-81/ /99 74 GE CHIUSOLA MAGRA 1934/82-85/ /99 62 GE BARACCA MAGRA 1934/59 26 GE S. MARGHERITA MAGRA 1928/00 73 GE MATTARANA MAGRA 1957/80-88/93-96/99 34 GE STAGNEDO MAGRA 1926/44-47/50-52/ /91-95/ GE SERO' MAGRA 1933/84-86/99 66 GE RICCO DEL GOLFO MAGRA 1928/79-81/99 67 GE CALICE AL CORNOVIGLIO MAGRA 1921/00 80 GE PIANA BATTOLLA MAGRA 1933/44-49/56-58/59-61/63-66/76-79/ GE LA FOCE MAGRA 1927/79-81/00 73 GE SARZANA MAGRA 1921/99 79 GE PIAZZA ENTELLA MAGRA 1921/62-65/88-66 GE PORTOVENERE ENTELLA MAGRA 1934/62-67/ / GE LA SPEZIA ENTELLA MAGRA 1921/88 68 GE LEVANTO ENTELLA MAGRA 1929/36-38/41-44/ /00 72 GE MONTALE ENTELLA MAGRA 1953/92-94/99 46 GE CASTIGLIONE C. ENTELLA MAGRA 1936/ /99 50 GE CASARZA LIGURE ENTELLA MAGRA 1983/88-90/99 16 GE STATALE ENTELLA MAGRA 1935/36-38/41-44/ /82-85/89-93/ GE REPPIA ENTELLA MAGRA 1972/76-78/ / /98 18 GE CASSAGNA ENTELLA MAGRA 1972/85-88/ /98 23 GE MARINELLA PARMIGNOLA 1937/43-46/78-80/00 61 PI CASTELPOGGIO CARRIONE 1938/44-50/86 44 PI FOSSACAVA CARRIONE 1950/64 15 PI RIFUGIO BELVEDERE CARRIONE 1968/79-82/ /90 19 PI CARRARA CARRIONE 1921/26-28/45-47/49-51/55-60/82-84/00 72 PI CASANIA FRIGIDO 1925/55-57/99 74 PI FONDONE FRIGIDO 1950/66 17 PI MASSA FRIGIDO E VERSILIA 1923/00 78 PI AGLIANO SERCHIO 1942/54 13 PI MAGLIANO A MATTINO SERCHIO 1942/55 14 PI GRAMOLAZZO SERCHIO 1954/00 47 PI CAPANNE DI SILLANO SERCHIO 1923/87 65 PI ORTO DI DONNA SERCHIO 1923/45-48/64 40 PI STRINABECCO BACINO DEL TARO 1971/91 21 PR MONTE ZATTA BACINO DEL TARO 1951/86-89/91 40 PR SANTA MARIA DEL TARO BACINO DEL TARO 1921/43-47/91 68 PR CASALE VAL TARO BACINO DEL TARO 1956/91 36 PR MONTE GROPPO BACINO DEL TARO 1921/67-70/73-76/00 77 PR ALBARETO BACINO DEL TARO 1926/86-89/91 65 PR BORGO VAL DI TARO BACINO DEL TARO 1922/25-27/95 73 PR VALBONA BACINO DEL TARO 1979/91 13 PR PASSO DELLA CISA BACINO DEL TARO 1921/43-50/78 52 PR BERCETO BACINO DEL TARO 1921/61 42 PR LAGDEI BACINO PARMA 1951/63-65/73-93/98 28 PR BOSCO BACINO PARMA 1927/98 73 PR MARRA BACINO PARMA 1930/90-93/98 68 PR PADULI DIGA BACINO ENZA 1929/91 63 PR SUCCISO BACINO ENZA 1921/87-89/91 71 PR LAGO BALLANO BACINO ENZA 1961/ /88-90/91 26 PR GABELLINA BACINO SECCHIA 1957/65-68/91 33 PR PASSO PRADARENA BACINO SECCHIA 1970/ PR BEDONIA BACINO DEL TARO 1921/ PR TARSOGNO BACINO DEL TARO 1922/51-55/60 36 PR Tab.1a - STAZIONI PLUVIOMETRICHE. N =numero anni di attività della stazione; SI = Servizio idrografico di riferimento. 9

10 COD COD UNI STAZIONI PLUVIOMETRICHE BACINO PERIODO N A.I. s % S.I. 1 3 GUINADI MAGRA GE 2 4 TARASSOLA (ROCCHETTA) MAGRA GE 3 5 PRESA GORDANA MAGRA GE 4 6 PONTREMOLI MAGRA GE 5 7 ROCCA SIGILLINA MAGRA GE 6 8 PARANA MAGRA GE 7 10 VILLAFRANCA LUNIGIANA MAGRA GE 8 11 IERA MAGRA GE 9 12 BAGNONE MAGRA GE BOLA DI TRESANA MAGRA GE PASSO DEL CERRETO MAGRA GE TURANO MAGRA GE ARLIA MAGRA GE MAZZOLA MAGRA GE MATUCASO MAGRA GE MINUCCIANO MAGRA GE EQUI TERME MAGRA GE TENDOLA MAGRA GE NOVEGINO MAGRA GE PASSO CENTOCROCI MAGRA GE VARESE LIGURE MAGRA GE TAVARONE MAGRA GE CEMBRANO MAGRA GE CHIUSOLA MAGRA GE S. MARGHERITA MAGRA GE MATTARANA MAGRA GE STAGNEDO MAGRA GE SERO' MAGRA GE RICCO DEL GOLFO MAGRA GE CALICE AL CORNOVIGLIO MAGRA GE PIANA BATTOLLA MAGRA GE LA FOCE MAGRA GE SARZANA MAGRA GE PIAZZA ENTELLA MAGRA GE PORTOVENERE ENTELLA MAGRA GE LA SPEZIA ENTELLA MAGRA GE LEVANTO ENTELLA MAGRA GE MONTALE ENTELLA MAGRA GE CASTIGLIONE C. ENTELLA MAGRA GE CASARZA LIGURE ENTELLA MAGRA GE STATALE ENTELLA MAGRA GE REPPIA ENTELLA MAGRA GE CASSAGNA ENTELLA MAGRA GE MARINELLA PARMIGNOLA PI CASTELPOGGIO CARRIONE PI RIFUGIO BELVEDERE CARRIONE PI CARRARA CARRIONE PI CASANIA FRIGIDO PI MASSA FRIGIDO E VERSILIA PI GRAMOLAZZO SERCHIO PI CAPANNE DI SILLANO SERCHIO PI STRINABECCO BACINO DEL TARO PR MONTE ZATTA BACINO DEL TARO PR SANTA MARIA DEL TARO BACINO DEL TARO PR CASALE VAL TARO BACINO DEL TARO PR MONTE GROPPO BACINO DEL TARO PR ALBARETO BACINO DEL TARO PR BORGO VAL DI TARO BACINO DEL TARO PR VALBONA BACINO DEL TARO PR PASSO DELLA CISA BACINO DEL TARO PR BOSCO BACINO PARMA PR MARRA BACINO PARMA PR PADULI DIGA BACINO ENZA PR SUCCISO BACINO ENZA PR LAGO BALLANO BACINO ENZA PR GABELLINA BACINO SECCHIA PR BEDONIA BACINO DEL TARO PR TAB. 1b - STAZIONI PLUVIOMETRICHE considerate per la stima delle risorse idriche rinnovabili: N =numero di anni di attività della stazione; A.I. = Anno Idrologico di riferimento; s =numero di anni ricostruiti; %= rapporto percentuale fra s e A.I.; SI =Servizio idrografico. 10

11 Con i valori disponibili si è così proceduto alla costruzione, tramite tecniche di gridding e di contouring, della carta delle precipitazioni medie annue Fig. 1b. e di quelle delle medie mensili. Da tali carte, attraverso elaborazioni di medie ponderate, sono stati ricavati gli afflussi medi mensili ed annui per il bacino del F. Magra. Fig. 1b - Carta delle Isoiete medie annue L esame della carta delle isoiete medie annue mostra un notevole addensamento delle isolinee, espressione di un forte gradiente nelle precipitazioni, in corrispondenza della catena appenninica (con max intorno ai 2200 mm), delle Alpi Apuane e nella parte centrale del bacino in corrispondenza della località di Parana (max di circa 1800 mm) e nella parte nord-ovest in corrispondenza del M. Zatta con valori intorno ai 2000 mm. I valori minini di pioggia si riscontrano alla foce del Magra presso la località Marinella con valori intorno ai 1000 mm. Il valore medio a livello di bacino è stimabile in 1551 mm, pari a circa 2.66 x10 9 m 3 /anno (contro i 1726 mm, pari a 2.96 x10 9 m 3 /anno, ricavati per l A.I ). 11

12 1.2 TEMPERATURE Per la misura dei dati termometrici esiste, sul territorio nazionale, una buona rete di stazioni. Tale rete è ben più rada di quella pluviometrica, ma ciò non crea eccessivi problemi nell'interpolazione dei dati, perché le variazioni di temperatura con l'altitudine sono molto più uniformi rispetto a quelle delle precipitazioni e risentono in modo meno marcato dell'esposizione dei versanti; inoltre, il regime termometrico risulta molto più regolare di quello pluviometrico. Pertanto, nella maggior parte dei casi, è possibile ricostruire la legge di dipendenza della temperatura dall'altitudine anche con stazioni poste al di fuori del territorio in studio; si ha così, spesso, il vantaggio di poter utilizzare quei pochi termometri funzionanti ad alta quota, evitando di effettuare l'estrapolazione ad altitudini elevate di leggi ricavate con dati termometrici di quote basse. Per quanto riguarda i dati di temperatura è stato costituito un data-base relativo ad un numero complessivo di stazioni pari a 59 dal 1932 al 2000 per un totale di 1071 anni (Tab. 2a) La valutazione delle temperature medie mensili ed annue relative all area in esame si è basata sui dati registrati in 20 stazioni termometriche del Servizio Idrografico di Stato di Genova, in 2 stazioni termometriche del Servizio Idrografico di Stato di Parma, in 1 stazioni termometriche del Servizio Idrografico di Stato di Pisa e pubblicati sugli Annali Idrologici Parte I (Ministero LL.PP.), per un totale di 23 stazioni ed un numero totale di 513 anni osservati (Tab. 2b). Le lacune di registrazione, incontrate per vari periodi di non funzionamento di alcuni strumenti, sono state colmate operando in maniera analoga a quanto visto per le precipitazioni ; tali lacune riguardano complessivamente 177 anni, pari al 26 % del totale. Nella tab. Tab. 2a è riportato l elenco delle stazioni termometriche totali presenti all interno del data-base ed in tab.2 bis quelle prese in considerazione per l elaborazioni considerate per la stima delle risorse idriche rinnovabili. 12

13 COD COD UNI STAZIONE TERMOMETRICA BACINO PERIODO N SI 1 1 PRACCHIOLA Magra 1934/40 7 GE 2 2 BASILICA DI GUINADI Magra 1932/35 4 GE 3 3 GUINADI Magra 1967/90-93/98 30 GE 4 4 TARASSOLA (ROCHETTA) Magra 1933/42-67/88-93/98 38 GE 5 5 ROSSANO Magra 1934/42 9 GE 6 6 PRESA GORDANA Magra 67/88-93/98 28 GE 7 7 PATIGNO Magra 1934/36-38/41 6 GE 8 8 (PONTREMOLI) Magra 1932/85-88/90-93/98 63 GE 9 9 ROCCA SIGILLINA Magra GE VILLAFRANCA LUNIGIANA Magra 1982/02 21 GE IERA Magra 1997/ GE BAGNONE Magra 1932/42-44/45-49/51-53/82-96/98 50 GE PASSO DEL CERRETO Magra /98 4 GE TURANO Magra 1997/98 2 GE ARLIA Magra 1933/ /1984/88-93/98 54 GE MAZZOLA Magra 1997/98 2 GE MATUCASO Magra 1997/98 2 GE VINCA Magra 1940/42 3 GE MINUCCIANO Magra 1972/ /98 13 GE AULLA Magra 1933/ / GE EQUI TERME Magra 1997/98 2 GE TENDOLA Magra 1997/98 2 GE NOVEGINO Magra 1963/84/90-93/98 34 GE PASSO CENTOCROCI Magra 1997/98 2 GE VARESE LIGURE Magra 1934/42-67/80-82/88-93/ GE TAVARONE Magra 1934/42-67/84/88-93/98 37 GE BARACCA Magra 1934/42-48/50 12 GE CASTELLO DI CARRO Magra 1932/42 11 GE S. MARGHERITA Magra 1967/80-82/84/88-93/98 27 GE MATTARANA Magra 1963/ /98 23 GE BRACCELLI Magra 1933/39 7 GE SERO' Magra 1933/ GE CALICE AL CORNOVIGLIO Magra 1934/42-48/84/86-88/89-93/98 57 GE PIANA BATTOLLA Magra 1933/35 3 GE LA FOCE Magra GE SARZANA Magra 1932/ /84/ /98 59 GE LA SPEZIA Entella e Magra 1932/88 57 GE LEVANTO Entella e Magra 1934/ /84/ GE VARIGNANO Entella e Magra 1932/33 2 GE CASARZA LIGURE Entella e Magra 1985/89-93/98 10 GE STATALE Entella e Magra 1942/43-51/82-85/87-93/98 46 GE REPPIA Entella e Magra /82-93/98 8 GE CASAGNA Entella e Magra 1976/83-93/98 14 GE RIFUGIO BELVEDERE Carrione PI CAPANNE DI SILLANO Serchio 1926/29 4 PI CARRARA Carrione 1991/98 8 PI MASSA Frigido e Versilia /99 61 PI GRAMOLAZZO Serchio 1991/93 3 PI STIMBECCO Taro 1987/91 5 PR MONTE ZATTA Taro 1987/89 3 PR BORGO VAL DI TARO Taro 1987/96 10 PR VALBONA Taro 1987/91 5 PR BERCETO Taro 1951/59 9 PR BOSCO Parma 1951/84-86/98 47 PR MARRA Parma 1987/ /98 9 PR PADULI DIGA Enza 1987/91 5 PR BEDONIA Taro 1951/00 50 PR LAGO DI BALLANO Taro PR LAGDEI Parma 1993/98 6 PR TAB.2a- STAZIONI TERMOMETRICHE: N =numero di anni dell'attività della stazione; SI=servizio idrografico di riferimento.. 13

14 COD COD UNI STAZIONE TERMOMETRICA BACINO PERIODO N A.I s % SI 1 3 GUINADI Magra GE 2 10 VILLAFRANCA Magra GE 3 4 TARASSOLA (ROCHETTA) Magra GE 4 6 PRESA GORDANA Magra GE 5 8 PONTREMOLI Magra GE 6 12 BAGNONE Magra GE 7 15 ARLIA Magra GE 8 19 MINUCCIANO Magra GE 9 23 NOVEGINO Magra GE VARESE LIGURE Magra GE TAVARONE Magra GE S. MARGHERITA Magra GE MATTARANA Magra GE CALICE AL CORNOVIGLIO Magra GE SARZANA Magra GE LA SPEZIA Entella e Magra GE LEVANTO Entella e Magra GE CASARZA LIGURE Entella e Magra GE STATALE Entella e Magra GE CASSAGNA Entella e Magra GE MASSA Frigido e Versilia PI BOSCO Parma PR BEDONIA Taro PR TAB. 2b - STAZIONI TERMOMETRICHE A.I. 1970/99. N numero di anni dell'attività della stazione;a.i.=anno Idrologico di riferimento;s=numero di anni ricostruiti;%=rapporto percentuale fra s e A.I.;SI =servizio idrografico. In conformità a questi dati è stata effettuata la ricostruzione dei valori medi di temperatura in corrispondenza delle stazioni pluviometriche mancanti di termometro, attraverso l'adozione di un modello termometrico basato sulla variazione lineare della temperatura (T) in funzione della quota (H) del tipo: T = a + (b H) (3) dove il parametro a (ordinata all'origine) rappresenta la temperatura media dell'aria nella pianura antistante il rilievo, e che è quindi indipendente dal rilievo stesso, ed il parametro b (coefficiente angolare) esprime il decremento unitario di temperatura in C/m, ossia è il gradiente termometrico. Il territorio in esame è stato suddiviso in tre zone ( Costiera, Centrale, Magra) ritenute termometricamente omogenee, in altre parole caratterizzate da un unica e ad elevato grado di correlazione legge di dipendenza della temperatura dalla quota, alle quali è stata applicata la suddetta metodologia di calcolo (vedi es. Fig. 2a) 14

15 15.0 Retta di regressione Media Annua - Zona Magra Temperatura ( C) y = x R 2 = Quota (m s.l.m.) Fig. 2a Esempio di retta di regressione relativa ai rapporti tra temperatura media annua e quota relativa alla Zona Magra. Grazie a questa procedura, sono stati stimati i valori medi mensili ed annui della temperatura in corrispondenza delle stazioni pluviometriche prive di rilevamenti termometrici e di conseguenza sono state elaborate (con le solite tecniche) la carta delle temperature medie annue (Fig. 2b) e quelle delle medie mensili. 15

16 Fig. 2b - Carta delle isoterme medie annue. L esame della carta delle temperature medie annue evidenzia come la stessa sia fortemente influenzata dall altitudine e dalla vicinanza del mare; si può notare infatti, come la fascia costiera sia caratterizzata da un clima temperato con temperature medie annue attorno ai C; mentre i valori minimi si riscontrano nella parte N-W del bacino in corrispondenza del M. Zatta e Passo Cento Croci con valori intorno ai 7 C, nelle Alpi Apuane e lungo la catena appenninica con valori intorno ai 9 C; l altra parte centrale del territorio è mediamente intorno ai 12 C. La temperatura media annua per l intero bacino è pari a circa 11.9 C (contro gli 11.6 C rilevati nell A.I ). Inoltre, l omogeneizzazione della serie dei dati termometrici con quella dei dati pluviometrici ha consentito di effettuare il calcolo dell'evapotraspirazione reale in ogni stazione e quindi passare alla stesura della relativa carta. Successivamente è stato possibile ricavare i valori dell Indice d Aridità e d Eccedenza idrica stazione per stazione e redigere le relative carte. 16

17 1.3. EVAPOTRASPIRAZIONE REALE Con il termine evapotraspirazione reale (E r ) si intende la quantità d'acqua effettivamente restituita all'atmosfera sotto forma di vapore, sia per evaporazione diretta che per traspirazione delle piante, all interno della zona considerata. Le attrezzature utili per la sua misura diretta non sono di facile uso e, per vari motivi, danno in ogni caso risultati approssimati. D'altro canto, essendo esse assai onerose sia nel costo di impianto che nella gestione, non sono tanto diffuse sul territorio da rendere disponibile una rete di stazioni di misura con serie storiche significative; la loro utilizzazione è, infatti, generalmente limitata a soli bacini-campione. Nelle normali applicazioni pratiche si fa, pertanto, ricorso a formule parzialmente empiriche, basate soprattutto sull uso dei dati di temperatura dell'aria al suolo. La valutazione dell'evapotraspirazione reale è stata eseguita in base alla metodologia proposta da Thornthwaite & Mather (1957), una delle più note e largamente usate in idrogeologia, oltre che per la sua relativa semplicità, anche perché una vasta casistica la propone come affidabile anche per svariati ambienti climatici (in particolare, per quelli delle zone temperate). Tale metodo si basa sul calcolo dell'evapotraspirazione potenziale media mensile (E pm ), intendendo con questo termine la quantità d'acqua che evaporerebbe nel caso in cui, superficialmente, ve ne fosse sempre una disponibilità sufficiente: detto calcolo è fondato sulla relazione sperimentale esistente tra E pm e la corrispondente temperatura (T m ). L'equazione proposta, che fornisce E pm in mm, è la seguente: E pm = K 16 (10 T m /I) β (4) dove: K = coefficiente che tiene conto delle ore di insolazione media mensile ed è funzione esclusiva della latitudine e del mese (in pratica, è il rapporto tra le ore diurne e la metà delle ore giornaliere); I = indice termico annuale, pari alla sommatoria degli indici mensili (i) dei dodici mesi dell'anno ciascuno espresso da: i = (T m /5) 1,514 5) β = funzione cubica dell'indice termico annuale data da: β = 0, ( I) - ( I 2 ) + ( I 3 ) (6) L'evapotraspirazione potenziale media annua (E p ) si ottiene come somma dei singoli valori mensili. Successivamente, la determinazione dell'evapotraspirazione reale (E r ) avviene attraverso una procedura indiretta, per la quale ad essa si arriva in funzione delle caratteristiche di umidità che, caso per caso, presentano il terreno ed il suo manto vegetale; prescindendo dalla descrizione 17

18 particolareggiata di questo meccanismo di calcolo, è da dire che esso è subordinato alla quantità delle precipitazioni, nonché alla capacità di ritenuta dell'acqua da parte del suolo (funzione del tipo di terreno e di vegetazione in esso insediata). Fig. 3 - Carta dell Evapotraspirazione reale media annua. Operando in maniera analoga a quanto visto in precedenza (calcolo stazione per stazione dell evapotraspirazione reale seguito dall elaborazione della relativa distribuzione territoriale), è stata ottenuta la carta di Fig. 3. L'esame di questa carta evidenzia che i valori massimi di E r (> di 600 mm) si riscontrano nei pressi di Riccò del Golfo. I suoi valori minimi si rilevano presso le Alpi Apuane e Passo della Cisa con valori inferiori ai 560 mm. Il valore medio per l'intero bacino è stimabile in 625 mm ( ca. il 40 % delle precipitazioni), pari a circa 1.07 x10 9 m 3 /anno (contro i 637 mm, pari a 1.09 x10 9 m 3 /anno, ricavati per l A.I ). 18

19 1.4. ECCEDENZA IDRICA L'equazione generale del bilancio (1) può essere scritta anche nella forma seguente: P - E r = D + I e dove il termine di sinistra costituisce il totale delle precipitazioni efficaci (P e ) e quello di destra rappresenta l'eccedenza idrica (W s ), detta anche deflusso idrico totale o risorsa idrica totale rinnovabile. Quest ultimo parametro risulta pertanto dalla somma di tutti quei volumi d'acqua che, direttamente e/o indirettamente, confluiscono nel deflusso superficiale (D) con quelli che costituiscono il deflusso sotterraneo D sott (D sott = I e ) in uscita dal bacino considerato: esso rappresenta cioè la potenzialità idrica totale del territorio esaminato, quindi il massimo volume d'acqua (superficiale e sotterranea) teoricamente utilizzabile. La sua suddivisione in due componenti può risultare puramente teorica perché si tratta comunque di risorse interdipendenti: infatti, nella maggior parte dei casi, la captazione di acque sotterranee comporta una diminuzione del deflusso superficiale e viceversa. Fig. 4 - Carta dell Eccedenza idrica media annua. Quindi, operando in modo simile a quanto visto in precedenza (calcolo stazione per stazione 19

20 dell eccedenza idrica seguito dall elaborazione della relativa distribuzione territoriale), è stata ottenuta la carta di Fig. 4. L esame di questo elaborato evidenzia che i valori massimi di W s (superiori a 1400 mm) si riscontrano nella parte orientale del bacino lungo l appennino Tosco- Emiliano, nella parte nord-ovest nei pressi del M. Zatta e con punte intorno ai 1200 mm nei pressi delle Alpi Apuane; nella restante parte del bacino i valori medi annui si aggirano intorno ai 1000 mm. Il valore medio annuo a livello di bacino è stimabile in 925 mm ( ca. il 60% delle precipitazioni), pari a circa 1.59 x 10 9 m 3 /anno (contro i 1088 mm -ca.63% delle piogge-, pari a 1.87 x10 9 m 3 /anno, ricavati per l A.I ) DEFLUSSI Le misure di portata assumono grande importanza negli studi idrogeologici perché permettono di definire il regime dei corsi d'acqua (ma anche di sorgenti e falde), nonché di acquisire dati indispensabili per la corretta stesura del bilancio idrologico dei bacini idrografici; è perciò di grande interesse l'integrazione delle suddette misure con quelle effettuate con metodologie diverse, anche perché è spesso assai scarsa (soprattutto negli ultimi anni) la disponibilità d idonei strumenti di misura. Per l area in esame lungo l asta del F. Magra e dei suoi principali affluenti, hanno funzionato in periodi diversi una ventina di stazioni idrometriche ma solo 5 sono state quelle che hanno riportato un numero di registrazione superiore ai 20 anni, gestite dal Servizio Idrografico di Genova e pubblicati negli annali parte II. In Tab. 3a sono riportate le principali stazioni di misura e gli anni di relativo funzionamento. Questi ultimi hanno fortemente condizionato sia la scelta dell A.I. di riferimento per la valutazione delle risorse idriche del bacino ( ), sia la scelta dell A.I. utilizzato come taratura ( ). COD STAZIONE IDROMETROGRAFICA BACINO PERIODO N 1 MAGRA A CALAMAZZA MAGRA 1930/ / /77-90/ MAGRA A PICCATELLO MAGRA / MAGRA A S. GIUSTINA MAGRA MAGRA MURELLA D'ISOLA MAGRA 1926/ BAGN0NE A BAGNONE MAGRA 1929/ / / AULELLA A SOLIERA MAGRA 1955/59-62/77-93/ VARA A NASETO MAGRA 1942/ /54-56/64-66/75-90/ VARA STAGNEDO MAGRA 1926/ VARA A PIANA BATTOLLA MAGRA VARA A PADIVARMA MAGRA VARA A S. MARGHERITA MAGRA 1932/ TAVARONE A LICCIANA MAGRA 1933/ / GORDANA A GRATTOLA MAGRA 1932/ GOTTERO A Cà DI FERRA MAGRA 1933/ TAB. 3a - STAZIONI IDROMETROGRAFICHE :N =numero degli anni di attività delle stazioni. 20

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