Capitolo IV. Disponibilità: le acque superficiali

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1 Capitolo IV Disponibilità: le acque superficiali 137

2 4.1 Cenni di probabilità e statistica applicate allo studio dei deflussi superficiali, in assenza di regolazioni Lo studio delle disponibilità di acque superficiali è stato condotto tramite la valutazione, in termini probabilistici, del rischio di deficit, rispetto ad un prefissato valore di deflusso superficiale mensile o annuo, in una generica sezione di un corso d acqua della Basilicata. Sono state utilizzate pertanto metodologie di indagine idrologica, tese a massimizzare l informazione puntuale e regionale fornita dalle serie storiche di dati pluviometrici ed idrometrici. Tali metodologie consentono di prediligere di volta in volta, per la stima delle diverse grandezze fisiche di interesse, l informazione diretta fornita dalla disponibilità di osservazioni storiche della stessa grandezza, o l informazione indiretta fornita da dati di altre quantità fisiche, ad essa legate da leggi correlative verificate su base regionale. I fenomeni fisici che determinano la formazione dei deflussi superficiali di un corso d acqua vanno considerati come fenomeni aleatori, nel senso che non è possibile, alla luce delle conoscenze che si hanno sulla loro dinamica, prevedere deterministicamente in che maniera essi evolveranno in futuro. Ciò comporta che, per studiarli ai fini della predisposizione del bilancio idrico, occorre esaminarli seguendo le leggi della probabilità e della statistica. I deflussi annui, misurati con riferimento all anno idrologico, possono essere considerati delle variabili casuali indipendenti. Questo si verifica, ad esempio, nella maggior parte dei fiumi dell Italia meridionale, aventi caratteristiche piuttosto torrentizie, con caratteristiche idrologiche a spiccata ciclicità annuale. Nei bacini idrografici di questi fiumi, le precipitazioni di un determinato anno idrologico vengono di norma convogliate, mediante deflusso superficiale o sub-superficiale, all interno dello stesso anno, non creando così alcuna dipendenza tra i valori di deflusso di un determinato anno e quelli dell anno precedente. Per lo stesso motivo, ed a maggior ragione, possono essere considerati indipendenti i deflussi delle diverse stagioni secche (stagioni per le quali le portate medie mensili si mantengono al di sotto della portata media annua). La distribuzione di probabilità di una variabile casuale indipendente è uno strumento che stabilisce con criteri obiettivi qual é quel suo valore corrispondente ad un certo rischio di deficienza (o di noneccedenza) in uno o più periodi di tempo con riferimento ai quali la variabile viene osservata o misurata. Esistono diverse forme analitiche utilizzabili per F(X), funzione che definisce la probabilità cumulata F(X) con la quale un determinato valore X della variabile in esame non viene superato. La più nota di queste è la legge normale del caso, o legge di Gauss, che contiene solo due parametri, coincidenti con m(x) e σ2(x) rispettivamente momenti del primo e del secondo ordine della funzione di densità di probabilità. Poiché la variabilità dei deflussi fluviali si traduce in entità e frequenza delle eccedenze e dei deficit rispetto alla media, risulta immediato visualizzare tale concetto attraverso la curva di distribuzione di probabilità dei deflussi annui. Infatti, nota che sia la media, se si fissa un certo livello di deficit rispetto alla media, la variabilità del fenomeno sarà tanto più elevata quanto più frequentemente ritroveremo questo deficit. In altri termini, tra due corsi d acqua con la stessa media, quello con la maggiore varianza sarà quello per cui è più alta la probabilità di un certo deficit. Analogamente, il corso d acqua con il deflusso più variabile sarà quello in cui a pari probabilità corrisponderà il deficit maggiore. Le curve di distribuzione di probabilità dei deflussi, che sono la traduzione in forma grafica della distribuzione di probabilità, vengono usate per rappresentare la probabilità cumulata che compete ad ogni possibile valore del deflusso. 138

3 Le serie storiche osservate dei deflussi annui D mostrano che questi, di solito, non sono distribuiti secondo la citata legge normale. Ma a tale legge ci si può ricondurre trasformando i dati secondo l espressione, detta di Box-Cox: λ 1 Y = D (4.1) λ per la quale, Y tende a D per λ=1 ed a ln(d) per λ=0. In quest ultimo caso, si dice che D è distribuito secondo la legge log-normale. Il valore più opportuno da adottare per λ deve essere scelto di volta in volta, come si vedrà più avanti, in base all informazione idrologica contenuta nei dati di deflusso disponibili nel sito di interesse od a quella fornita dall insieme delle serie di dati disponibili nella regione. Studi già eseguiti su corsi d acqua dell Italia centro-meridionale, mostrano che λ tende ad assumere valori poco variabili intorno a 0.3. Una volta che sia nota la distribuzione di probabilità, la variabilità dei deflussi fluviali si può esprimere attraverso l introduzione di appositi indici statistici, quali ad esempio, il tempo di ritorno e il rischio, concetti tra loro opportunamente legati. Un discorso del tutto analogo può farsi per i deflussi della stagione secca. Per questi, la distribuzione di probabilità è di fondamentale importanza per stimare le capacità di compenso da assegnare agli invasi, al fine di eseguire, con assegnato rischio di deficit, un efficiente regolazione dei deflussi. Anche per i deflussi della stagione secca è possibile utilizzare la trasformata di Box-Cox, definita dalla (4.1), con opportuno valore di λ, per ricondurre i dati osservati alla distribuzione normale. Infine, quando c è carenza o assenza di informazione sui deflussi annui in una determinata sezione di un corso d acqua, per poterne determinare la distribuzione di probabilità, è necessario ricorrere a metodi di stima indiretti, basati sull analisi dei fenomeni di trasformazione afflussi-deflussi. In tal caso occorre determinare la distribuzione di probabilità delle piogge annue. Utilizzando anche in tal caso la trasformata di Box-Cox, si ritrova di norma che, nei nostri climi, le piogge annue sono ben distribuite secondo la legge log-normale. L ultima fase per una completa determinazione della distribuzione di probabilità di ciascuna variabile idrologica considerata è la stima dei suoi parametri. Questi possono essere stimati, in base all informazione fornita dai dati disponibili, utilizzando stimatori puntuali o stimatori regionali. Quando non si può utilizzare uno stimatore puntuale, perché non si dispone di un numero sufficiente di osservazioni della grandezza idrologica nel sito di interesse, è necessario ricorrere a tecniche di analisi regionale dell informazione idrologica. Esse consistono nella ricerca dei legami esistenti tra le caratteristiche climatiche e fisiografiche misurabili nella regione in cui il sito ricade e la grandezza idrologica della quale si richiede una corretta stima. Uno stimatore regionale comporta la scelta di un modello di regionalizzazione, che stabilisce sia le modalità con cui si effettua il trasferimento dell informazione idrologica da un sito all altro sia la tecnica di stima dei relativi parametri. 139

4 4.2 La disponibilità di acque superficiali nei bacini di competenza dell Autorità di Bacino della Basilicata I deflussi annui Ai fini della predisposizione del bilancio idrico, è necessario disporre della distribuzione di probabilità dei deflussi annui, strumento che stabilisce con criteri obiettivi qual é il deflusso corrispondente ad un certo rischio di deficienza in uno o più anni. La determinazione della distribuzione di probabilità di una variabile idrologica in un sito in cui mancano dati avviene con un modello di regionalizzazione dei deflussi superficiali e secondo le seguenti fasi: scelta della legge di probabilità più idonea a rappresentare il fenomeno (su base regionale); applicazione di criteri di similitudine idrologica per la valutazione dei parametri della legge di probabilità; controllo dell eventuale costanza di uno o più parametri nella regione indagata; ricerca di legami tra i valori dei parametri e i valori assunti da grandezze fisiografiche o climatiche di riferimento I modelli per la stima del deflusso medio annuo Al fine di determinare i deflussi a partire dagli afflussi, c è innanzitutto da tener presente che il legame tra le due variabili è certamente non lineare, nel senso che non c è proporzionalità tra afflussi e deflussi. Infatti, alla scala annua ed in assenza di forti componenti di deflusso da falde profonde, il deflusso è pari all afflusso al netto dell evapotraspirazione, la quale dipende a sua volta dall umidità del suolo, cioè dalla disponibilità di acqua pronta ad evaporare ed essere assorbita dalle piante. L umidità del suolo è fortemente correlata all afflusso, nel senso che maggiore è la quantità di precipitazione annua in una zona, maggiore è la probabilità che il suolo sia umido durante gran parte dell anno. Ciò implica che l evapotraspirazione cresce al crescere dell afflusso (ma non proporzionalmente ad esso) e ciò avviene fino a che non si raggiungano livelli di afflusso tali da mantenere il suolo costantemente umido. A quel punto l evapotraspirazione non cresce più con l afflusso e si raggiunge il valore di evapotraspirazione potenziale. Solo in tale ultima condizione, che di fatto non si verifica mai nelle nostre regioni, si ha una certa proporzionalità tra l afflusso ed il deflusso. Nella generalità dei casi, in Italia Meridionale, se l afflusso diminuisce di una quantità X il deflusso diminuirà di una quantità ben maggiore di X. Trascurare tale mancanza di proporzionalità tra afflussi e deflussi può condurre ad errori di entità molto elevata. Per quanto fin qui detto, la relazione tra medie degli afflussi e medie dei deflussi viene interpretata come un legame che ha un fondamento teorico, ma comunque soggetto ad incertezze di varia natura (affidabilità dei dati, variabilità delle condizioni all interno dell anno, variabilità nella quota e nella copertura vegetale nell ambito di grandi bacini, influenza di fattori geologici, etc.). In casi come questo, in cui molte variabili influenzano il legame tra due grandezze, tale legame sarà di tipo statistico, cioè sarà costituito da una legge di regressione. Di fatto, la legge di regressione fornisce una curva di miglior adattamento ai dati osservati, curva per la quale è minima la somma dei quadrati delle deviazioni dei punti osservati dalla curva stessa (curva dei minimi quadrati). Nel nostro caso, però, la legge di regressione deve essere ricercata tenendo presenti i caratteri del fenomeno fisico di trasformazione afflusso-deflusso. Sono pertanto da escludersi procedure automatiche che ricercano la legge di migliore adattamento unicamente in base al coefficiente di correlazione, in quanto non vi è garanzia che tale relazione sia valida in un altra regione. 140

5 Quanto appena detto, in aggiunta a considerazioni teoriche sulle modalità ottimali di applicazione delle leggi di regressione ed a verifiche sul campo, suggerisce che la relazione tra deflusso ed afflusso debba essere del tipo D m 1/3 = c 1 + c 2 log A m (4.2) con D m = media dei deflussi annui, e A m = media degli afflussi annui. Quando al deflusso annuo di un determinato corso d acqua contribuiscono apporti di sorgenti il cui bacino di ricarica è, parzialmente o quasi totalmente, posto al di fuori del bacino idrografico della sezione fluviale in questione, il deflusso medio annuo mostra un comportamento anomalo rispetto al valore dell afflusso rapportato all area del bacino idrografico stesso Stima del valore medio annuo delle piogge areali (afflussi) Per valutare l afflusso medio annuo ad un bacino si opera estendendo spazialmente l informazione puntuale rappresentata dai dati raccolti alle stazioni di misura pluviometriche. I topoieti consentono di pesare su di un area l influenza della precipitazione misurata in corrispondenza di una data stazione. Se un topoieto copre una superficie X di un bacino di area S, la media delle precipitazione misurata sulla corrispondente stazione concorrerà a determinare il valore dell afflusso medio al bacino con un peso X/S. Se ci sono k stazioni aventi influenza su un bacino, l afflusso medio risultante sarà quindi la media pesata dei valori hi relativi ai k pluviometri: k Am = hi X i / S i= 1 dove con hi e Xi si sono indicate le precipitazioni medie annue e le aree di influenza dei topoieti riferiti alla generica stazione i Stima del deflusso medio annuo per i bacini della Basilicata L applicazione delle metodologie di analisi regionale ha condotto alla determinazione delle leggi correlative che legano la variabilità, da sito a sito, del deflusso medio annuo Dm rispetto all afflusso medio annuo Am. Si sono individuate le seguenti due leggi D 1/3 m = log A m (4.3) D 1/3 m = log A m (4.4) la prima valida per tutti i bacini della regione, la seconda per il bacino del Bradano. Dall analisi dei risultati emergono le seguenti, importanti, considerazioni. I sottobacini del Noce mostrano un comportamento che li discosta dai restanti bacini della regione. Essi, infatti, presentano, nelle due sezioni per le quali si dispone di dati, che sono tra l altro significativamente distanti tra loro, valori coincidenti di Dm. Ricordando che questi due valori sono espressi in mm, e quindi rapportati all area del bacino, ne discende che i deflussi medi annui del Noce tendono sostanzialmente a variare linearmente con la superficie. Questo può spiegarsi con l effetto combinato delle precipitazioni nevose, molto intense nella parte alta del bacino, e delle portate sorgentizie, ben distribuite tra la parte alta e la parte bassa. 141

6 Occorre precisare che quanto detto discende anche dall osservazione che il dato di afflusso, riportato sulla Pubbl. 17 del S.I.I., del bacino del Noce a La Calda è stato ricalcolato in quanto decisamente sottostimato. Esso, infatti, risulterebbe addirittura inferiore all afflusso del Noce a Le Fornaci, avente sezione di chiusura posta decisamente più a valle. E possibile, infine, porre in evidenza come i risultati ottenuti sono congruenti con le precedenti considerazioni teoriche. Essi infatti dimostrano, come era da attendersi, che il deflusso medio annuo, essendo appunto un valore medio, non risente della presenza di apporti sorgentizi, a meno che questi non siano il risultato di significativi afflussi extra-bacino, ma dipende, nel suo legame con l afflusso medio annuo, unicamente dai fenomeni di evapotraspirazione Stima della varianza e della trasformata di Box - Cox per i deflussi annui L applicazione delle metodologie esposte ha portato all individuazione di un valore della trasformata Box-Cox che stabilizza la varianza sia nell ambito dei bacini principali che nell intera regione. Risulta abbastanza evidente che per λ = 1/3 si raggiunge il requisito di minima dispersione dei dati di varianza intorno alla media. Ciò consente di poter ritenere la regione come un unica zona omogenea in cui si assume costante il valor medio pesato di σ(d1/3) = e la var(d1/3) = ottenuto usando i dati di tutte le stazioni I Deflussi nella Stagione Secca I modelli per la stima del valore medio dei deflussi nella stagione secca I deflussi della stagione secca, nel seguito indicati con d, risultano anch essi molto variabili da un anno all altro ed il loro valore medio dm tende, in generale, ad essere fortemente correlato con il valore medio Dm dei deflussi annui, con un legame del tipo: d m = αd m β (4.5) che va precisato di volta in volta utilizzando i dati disponibili in una zona omogenea, rispetto ai coefficienti α e β I modelli per la stima della varianza e dell esponente della trasformata di Box Cox Per la stima regionalizzata della varianza e dell esponente della trasformata di Box-Cox, che meglio riconduce i deflussi della stagione secca alla distribuzione normale, valgono le stesse considerazioni fatte con riferimento ai deflussi annui. Ne consegue che lo schema di regionalizzazione è esattamente uguale Stima del valore medio dei deflussi nella stagione secca L applicazione delle metodologie di analisi regionale descritte ha condotto alla determinazione delle leggi correlative che legano la variabilità, da sito a sito, del valore medio annuo del deflusso nella stagione secca, dm, rispetto al deflusso medio annuo Dm. 142

7 Si sono individuate le seguenti due leggi d m = D m (4.6) d m = D m (4.7) la prima valida per i bacini in sinistra Bradano, la seconda per tutti i bacini della regione. La diversità tra le due leggi è nettamente giustificata da considerazioni di carattere climatico Stima della varianza e della trasformata di Box - Cox per i deflussi della stagione secca La metodologia esposta ha portato all individuazione di un valore della trasformata Box-Cox che stabilizza la varianza sia nell ambito dei bacini principali che nell intera regione. Infatti, raggruppando tutti i dati di varianza dei dati trasformati con indice generico λ, e valutandone la dispersione rispetto alla media pesata si ottiene il risultato ricercato. Tenendo, infine, conto delle specificità già descritte con riferimento ai deflussi annui, si è pervenuti alla medesima zonazione nell ambito della quale è possibile individuare una zona regionale nel senso che in essa si assume costante il valor medio pesato di σ(d 1/3 )= e di var(d 1/3 )= ottenuti usando i dati di tutte le stazioni. 4.3 Deflusso medio mensile e deflusso minimo mensile Fiume Noce Per le due stazioni del Noce a La Calda e a Le Fornaci si sono dedotte le seguenti informazioni: - la portata media annuale; - le portate medie mensili per ciascuno dei mesi dell anno. Mese Portata (m3/s) Gennaio 3,23 Febbraio 3,12 Marzo 2,74 Stazione Noce a La Calda Aprile 2,36 Maggio 1,82 Giugno 1,10 Luglio 0,75 Agosto 0,58 Settembre 0,67 Ottobre 1,06 Novembre 2,26 Dicembre 2,76 Media annuale 1,87 Tabella Informazioni idrologiche di sintesi nella stazione SII del Noce a La Calda 143

8 Mese Portata (m3/s) Gennaio 9,5 Febbraio 9,72 Marzo 9,35 Stazione Noce a Le Fornaci Aprile 8,19 Maggio 6,12 Giugno 3,66 Luglio 2,53 Agosto 1,90 Settembre 2,54 Ottobre 3,09 Novembre 7,82 Dicembre 11,52 Media annuale 6,33 Tabella Informazioni idrologiche di sintesi nella stazione SII del Noce a Le Fornaci Fiume Sinni Anche per il fiume Sinni si sono dedotte le portate medie e le minime mensili per ciascuno dei mesi dell anno, in particolare per le stazioni SII di Valsinni e Pizzutello e in corrispondenza della diga di Monte Cotugno. Stazione Sinni a Valsinni Mese Portata media (m 3 /sec) Portata minima (m 3 /sec) Gennaio 41,58 5,65 Febbraio 42,49 16,5 Marzo 34,35 10,1 Aprile 23,93 5,98 Maggio 16,27 4,21 Giugno 7,07 2,51 Luglio 3,87 1,69 Agosto 3,30 1,41 Settembre 5,13 1,38 Ottobre 7,85 1,88 Novembre 23,70 3,56 Dicembre 37,60 6,82 Tabella Informazioni idrologiche di sintesi nella stazione SII del Sinni a Valsinni 144

9 Stazione Sinni a Pizzutello Mese Portata media (m 3 /sec) Portata minima (m 3 /sec) Gennaio 14,43 0,38 Febbraio 15,49 2,59 Marzo 10,96 2,17 Aprile 8,00 1,64 Maggio 5,22 1,2 Giugno 2,48 0,4 Luglio 1,44 0,61 Agosto 1,05 0,47 Settembre 1,96 0,55 Ottobre 3,61 0,85 Novembre 9,38 0,58 Dicembre 13,60 1,14 Tabella Informazioni idrologiche di sintesi nella stazione SII del Sinni a Pizzutello Stazione diga di Monte Cotugno Mese Portata media (m 3 /sec) Portata minima (m 3 /sec) Gennaio 12,60 0 Febbraio 14,74 2,91 Marzo 13,12 2,56 Aprile 10,77 3,49 Maggio 4,90 0,36 Giugno 1,61 0,01 Luglio 1,42 0,21 Agosto 1,35 0,12 Settembre 1,66 0 Ottobre 2,02 0,89 Novembre 5,47 1,89 Dicembre 10,24 1,33 Tabella Informazioni idrologiche di sintesi in corrispondenza della diga di Monte Cotugno 145

10 4.3.3 Fiume Agri Per le due stazioni dell Agri ad Acinello e a Le Fornaci si dispone delle portate medie e delle minime mensili per ciascuno dei mesi dell anno. Stazione Sauro ad Acinello Mese Portata media (m 3 /sec) Portata minima (m 3 /sec) Gennaio 3,02 0,45 Febbraio 3,08 1,61 Marzo 3,38 1,88 Aprile 1,49 0,94 Maggio 0,92 0,36 Giugno 0,42 0,12 Luglio 0,24 0,06 Agosto 0,05 0,03 Settembre 0,14 0,04 Ottobre 0,41 0,12 Novembre 0,99 0,39 Dicembre 4,10 1,15 Tabella Portate medie mensili nella stazione SII del Sauro ad Asinello (traversa sul Sauro) Stazione diga del Pertusillo Mese Portata media (m 3 /sec) Portata minima (m 3 /sec) Gennaio 15,36 3,49 Febbraio 17,00 3,60 Marzo 14,85 3,59 Aprile 12,11 4,02 Maggio 8,24 2,36 Giugno 4,55 1,10 Luglio 2,91 0,50 Agosto 2,44 0,53 Settembre 3,17 1,08 Ottobre 4,81 0,76 Novembre 9,30 1,83 Dicembre 14,93 3,13 Tabella Portate medie mensili in corrispondenza della diga del Pertusillo Fiume Basento Per le stazioni del Basento a Menzena, Gallipoli, P.te San Vito e Pignola e in corrispondenza della diga del Camastra si sono dedotte le portate medie e le minime mensili per ciascuno dei mesi dell anno riportate nelle tabelle seguenti: 146

11 Stazione Basento a Menzena mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 28,01 4,66 Febbraio 24,94 1,77 Marzo 23,55 3,05 Aprile 14,99 1,71 Maggio 10,02 0,65 Giugno 4,05 0,28 Luglio 1,47 0,29 Agosto 0,94 0,04 Settembre 1,46 0,06 Ottobre 4,35 0,29 Novembre 11,72 1,09 Dicembre 21,30 1,26 Tabella Portate medie mensili in corrispondenza del Basento a Menzena Stazione Basento a Gallipoli Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 18,83 3,74 Febbraio 21,56 1,71 Marzo 19,76 3,12 Aprile 11,91 1,57 Maggio 6,66 0,96 Giugno 2,71 0,36 Luglio 0,92 0,08 Agosto 0,66 0,09 Settembre 1,71 0,10 Ottobre 2,53 0,26 Novembre 8,50 0,96 Dicembre 14,89 1,69 Tabella Portate medie mensili in corrispondenza del Basento a Gallipoli 147

12 Stazione Basento a Ponte San Vito Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 1,89 0,88 Febbraio 3,46 1,89 Marzo 3,40 1,16 Aprile 2,51 0,93 Maggio 1,52 0,64 Giugno 0,72 0,47 Luglio 0,35 0,15 Agosto 0,47 0,11 Settembre 0,61 0,12 Ottobre 0,81 0,26 Novembre 2,04 0,37 Dicembre 2,11 0,43 Tabella Portate medie mensili in corrispondenza del Basento a P.te San Vito Stazione Basento a Pignola Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 1,24 0,38 Febbraio 1,43 0,19 Marzo 1,39 0,22 Aprile 1,01 0,31 Maggio 0,76 0,15 Giugno 0,45 0,05 Luglio 0,20 0,02 Agosto 0,13 0,02 Settembre 0,18 0,03 Ottobre 0,30 0,02 Novembre 0,83 0,15 Dicembre 1,26 0,1 Tabella Portate medie mensili in corrispondenza del Basento a Pignola 148

13 Stazione diga del Camastra Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 7,29 0,58 Febbraio 6,78 0,59 Marzo 8,33 0,54 Aprile 7,47 2,17 Maggio 3,84 0,41 Giugno 1,27 0,09 Luglio 0,26 0 Agosto 0,16 0 Settembre 0,16 0 Ottobre 0,27 0 Novembre 2,08 0 Dicembre 5,41 0,62 Tabella Portate medie mensili in corrispondenza della diga del Camastra 149

14 4.3.5 Fiume Bradano Per le tre stazioni del Bradano a Tavole Palatine, a San Giuliano e a Ponte Colonna e in corrispondenza della diga del Basentello si sono dedotte le portate medie e le minime mensili per ciascuno dei mesi dell anno. Stazione diga del Basentello Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 0,64 0 Febbraio 0,81 0 Marzo 0,54 0,08 Aprile 0,28 0 Maggio 0,22 0 Giugno 0,07 0 Luglio 0,08 0 Agosto 0,23 0 Settembre 0,09 0 Ottobre 0,08 0 Novembre 0,39 0 Dicembre 0,36 0 Tabella Portate medie mensili in corrispondenza della diga del Basentello 150

15 Stazione Tavole Palatine Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 17,81 0,61 Febbraio 17,44 0,66 Marzo 14,38 0,63 Aprile 8,83 0,29 Maggio 5,80 0,21 Giugno 2,57 0,08 Luglio 0,88 0,11 Agosto 0,58 0,08 Settembre 1,07 0,1 Ottobre 2,73 0,12 Novembre 9,02 0,13 Dicembre 7,46 0,64 Tabella Portate medie mensili del Bradano a Tavole Palatine Stazione San Giuliano Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 15,01 0,27 Febbraio 17,86 0,54 Marzo 13,48 0,78 Aprile 7,79 0,32 Maggio 2,66 0,34 Giugno 2,08 0,04 Luglio 0,84 0 Agosto 0,50 0 Settembre 2,86 0 Ottobre 0,81 0 Novembre 6,54 0 Dicembre 9,39 0,24 Tabella Portate medie mensili del Bradano a San Giuliano 151

16 Stazione Ponte Colonna Mese Portata media (m3/sec) Portata minima (m3/sec) Gennaio 5,41 0,27 Febbraio 5,31 0,39 Marzo 4,28 0,3 Aprile 2,53 0,05 Maggio 1,29 0,01 Giugno 0,59 0 Luglio 0,13 0 Agosto 0,08 0 Settembre 0,28 0 Ottobre 0,40 0 Novembre 1,46 0 Dicembre 2,52 0,14 Tabella Portate medie mensili del Bradano a P.te Colonna 4.4 Curve di durata Le curve di durata dei deflussi si possono definire come una funzione della portata che indica la percentuale di tempo in cui essa è superata. Tale definizione può essere applicata con riferimento a diverse aggregazioni temporali; di consueto si utilizzano serie di portata giornaliere. Nella pratica tecnica, le curve di durata sono sovente trattate come funzioni deterministiche che riproducono le caratteristiche del regime dei deflussi di un corso d acqua in una certa sezione e trovano largo impiego nell analisi dei deflussi di magra, nella valutazione della produzione di energia idroelettrica a valle delle traverse, negli studi sulla qualità delle acque dei corsi d acqua. Particolarmente significativo è il loro impiego nella determinazione del Deflusso Minimo Vitale (DMV), il livello di deflusso necessario alla vita negli alvei fluviali, tale da non danneggiare gli equilibri degli ecosistemi interessati. Esistono, infatti, metodi di stima del DMV che propongono indici idrologici legati al concetto di magra, come si vedrà nel capitolo 7. Tra questi, alcuni presuppongono la conoscenza del valore di Qd,T, una portata di magra convenzionale di assegnata durata d e periodo di ritorno T. Pertanto, in questo lavoro, ci si riferisce ad un approccio probabilistico per il quale la durata è definita come una frazione dell anno e la curva di durata viene derivata associando ogni portata al valore atteso della frazione di anno in cui tale portata viene superata. Quest ultima viene, cioè, considerata come una stima della probabilità di superamento della portata e quindi della funzione di ripartizione. La 152

17 valutazione probabilistica delle curve di durata trova in letteratura frequenti applicazioni che individuano come funzione di ripartizione una distribuzione di tipo lognormale a due (talvolta a tre) parametri. In particolare, qui ci si riferisce allo studio relativo alla determinazione delle curve di durata probabilistiche dei corsi d acqua della regione Basilicata. Inoltre, avendo qui necessità di stimare le curve di durata di sezioni fluviali per le quali non si dispone di osservazioni dirette di portata, si è utilizzata la procedura che consente di stimare i parametri delle curve in base alla conoscenza del cosiddetto BFI (base flow index), che costituisce un indice di perennità legato al rapporto tra deflussi profondi e deflussi superficiali e sub-superficiali. Inoltre, per salvaguardare la coerenza spaziale dei risultati e rendere coerente l informazione di base si è preferito utilizzare detta tecnica regionale anche per la determinazione dei parametri delle curve di durata delle sezioni strumentate. Per la determinazione del BFI si è ipotizzata, e in seguito verificata attraverso correlazione, una sua dipendenza da un indice climatico. Per i bacini del Basento, del Bradano e del Cavone, le cui stazioni di misura presentavano una maggiore variabilità del BFI calcolato dalla serie storica delle portate giornaliere, la relazione esprimente la correlazione tra BFI e indice climatico è la seguente: BFI 0.19I (4.8) = c nella quale Ic rappresenta il rapporto tra la differenza tra precipitazione media annuale e evapotraspirazione potenziale e l evapotraspirazione potenziale stessa. Per l Agri e il Sinni si è preferito invece utilizzare un valore del BFI costante e pari alla media dei valori osservati che mostravano tra loro una scarsa variabilità, probabilmente imputabile per il Sinni allo scioglimento delle nevi e per l Agri all effetto degli apporti sorgentizi. Per il Sauro è stato utilizzato il valore misurato. Per il fiume Noce, in mancanza di informazioni affidabili per la stima della curva di durata corrispondente ad un periodo di ritorno di 5 anni, si è utilizzata la sola curva media. Ciò fatto sono state costruite le curve di durata medie e quelle relative a un tempo di ritorno di 5 anni (rischio 0,20). Di seguito sono riportate le curve di durata nei diversi corsi d acqua, relative alle stazioni del Servizio Idrografico. 153

18 Fig Curva di durata media del Noce a La Calda Fig Curva di durata media del Noce a La Calda: particolare 154

19 Fig Curva di durata media del Noce a Le Fornaci Fig Curva di durata media del Noce a Le Fornaci: particolare 155

20 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Bradano a Tavole Palatine Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Bradano a San Giuliano 156

21 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Bradano a Ponte Colonna Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Bradano ad Aderenza 157

22 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Bradano ad Genzano Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Bradano ad Basentello 158

23 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Basento a Menzena Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Basento a Gallipoli 159

24 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Basento a Ponte San Vito Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Basento a Pignola 160

25 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Basento a Camastra Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Basento a Trivigno 161

26 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 dell Agri ad Acinello Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 dell Agri alla Traversa Agri 162

27 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 dell Agri a Tarangelo Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 dell Agri a Grumento 163

28 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 dell Agri a Le Tempe Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 dell Agri a Pertusillo 164

29 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 dell Agri a Gannano Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Sinni a Monte Cotugno 165

30 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Sinni a Cogliandrino Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Sinni a Sarmento 166

31 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Sinni a Santa Laura Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Sinni a Valsinni 167

32 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Sinni a Pizzutello Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Cavone a Disegna 168

33 Fig Curva di durata media e con rischio 0,2 del Cavone a Madonna del Pantano 169

34 4.5 Il monitoraggio idrometeorologico * La rete idrometeorologica della Regione Basilicata La rete idrometrica della regione Basilicata è costituita, attualmente, da sedici stazioni in telemisura facenti parte del sistema di monitoraggio idrometeorologico dell ex Servizio Idrografico e Mareografico di Catanzaro, le cui competenze a partire dal 1 aprile 2003 sono transitate all ARPAB. Sono presenti sul territorio regionale, specificatamente nei bacini del Sele e dell Ofanto, altre stazioni di misura idrometrica afferenti alle reti di monitoraggio dell ex Ufficio Idrografico di Napoli e di Bari, transitati anche essi alle rispettive Regioni, a seguito del provvedimento denominato Bassanini. La tecnologia delle stazioni gestite dall ARPAB è omogenea ed avanzata, si tratta di strumentazione elettronica con acquisizione automatica ad intervalli temporali dell ordine del minuto e la trasmissione dei dati alla centrale di elaborazione in tempo reale. I dati vengono inviati via radio, per mezzo di ripetitori opportunamente dislocati e con frequenze esclusive in concessione gratuita. Il dato acquisito è un dato di livello idrometrico istantaneo alla sezione di misura e può essere elaborato per la determinazione del deflusso idrico. Le sedici stazioni idrometriche sono per lo più ubicate in alcuni dei siti storici del Servizio Idrografico Italiano o nelle immediate vicinanze degli stessi e precisamente: NOME Bacino Comune EST_ed50 NORD_ed50 Grumento a Ponte La Marmora Agri Grumento (PZ) , ,305 Sauro ad Acinello Agri Aliano (PZ) , ,824 Basento a S.S. 106 Basento Bernalda (MT) , ,200 Campomaggiore Basento Campomaggiore (PZ) , ,376 Ferrandina Scalo Basento Ferrandina (MT) , ,027 Grassano Scalo Basento Grassano (MT) , ,330 Potenza Q.A. Basento Potenza (PZ) , ,926 Torre Accio Basento Bernalda (MT) , ,903 S.Giuliano Bradano Grottole (MT) , ,647 Tavole Palatine Bradano Bernalda (MT) , ,440 Cavone a Ponte SS 106 Cavone Pisticci (MT) , ,270 Craco Peschiera Cavone Pisticci (MT) , ,877 C.le Castrocucco Noce Maratea (PZ) , ,699 Noce alla foce (Tortora) Noce Tortora (CS) , ,749 Pizzutello Sinni Episcopia (PZ) , ,728 Sinni a S.S. 106 Sinni Policoro (MT) , ,692 * a cura di: ing. Giovanni Pacifico Ufficio Protezione Civile, Regione Basilicata ing. Patrizia Brindisi A.R.P.A. Basilicata 170

35 Rete idrometrica esistente Potenza Q.A. Campomaggiore Grassano Scalo S.Giuliano Sauro ad Acinello Grumento Ponte La Marmora Ferrandina Scalo Bradano a Tavole Palatine Torre Accio Craco Peschiera Basento SS 106 Cavone SS106 Noce a Castrocucco Noce a Tortora Episcopia - Pizzutello Sinni SS 106 Bacini idrografici AdB Basilicata Agri Basento Bradano Cavone Noce Sinni Limiti amministrativi AdB Basilicata Regione Basilicata Stazioni idrometriche Altre AdB Ofanto Sele 171

36 Il dato misurato viene trasmesso dalla stazione alla centrale di misura dell ARPAB, a Potenza, ogni venti minuti, qui una serie di software dedicati permettono la visualizzazione grafica e numerica dei dati e una loro prima archiviazione, in attesa delle procedure di validazione. Insieme ai dati delle stazioni idrometriche, la centrale acquisisce il pacchetto completo delle misurazioni di tutti i sensori idrometeorologici presenti sul territorio regionale e facenti parte della rete in telemisura dell ARPAB. La rete idrometeorologica nasce nei primi anni del 1900, il monitoraggio e le relative acquisizioni sono stati messi a sistema a partire dal 1920 con la codificazione delle procedure di misura, validazione ed archiviazione dei dati. Per circa mezzo secolo, con una sospensione di parte delle attività durante la seconda guerra mondiale, è stata acquisita e trattata un enorme quantità di dati idrometeorologici che hanno permesso la pubblicazione della serie degli annali idrologici, oltre ad importanti pubblicazioni di carattere scientifico sull andamento del clima e sulle risorse idriche. Sono disponibili, attualmente, gli Annali Idrologici parte prima e parte seconda, in formato cartaceo, dal 1916 al 1987 (per gli ultimi anni è assente la parte seconda), inoltre dal 1988 al 1999 sono stati elaborati, in formato digitale, gli Annali parte prima, disponibili anche sul sito web dell ARPAB. In particolare per un cinquantennio hanno funzionato correttamente, sul territorio della Basilicata, mediamente circa 20 stazioni di misura idrometriche, in corrispondenza delle quali, con le acquisizioni strumentali e le misure dirette si è elaborato, anno per anno, il bilancio idrico alla chiusura del bacino imbrifero sotteso. A partire dagli anni settanta la rete di monitoraggio idrometrica, ma più in generale l intera rete di monitoraggio, è andata via via riducendosi fino ad arrivare, negli anni ottanta, ad azzerarsi completamente per la parte di monitoraggio dei deflussi idrici superficiali. Solo a partire dal 1987, l avvento della strumentazione elettronica, ha fatto ripartire il monitoraggio idrometrico per quanto concerne i livelli dei fiumi e sono state installate nuove stazioni. In ogni caso la ripresa delle misure di livello non è corrisposta alla determinazione dei bilanci idrici di sezione per la concomitante riduzione del personale addetto a queste funzioni ed il mancato completamento funzionale delle stazioni di misura. 172

37 Rete meteorologica esistente Lavello Venosa Palazzo S.Gervasio Gravina Oppido Lucano S.Nicola Irsina Bella - S. Antonio Casalini Balvano Grassano SP Matera Picerno Potenza Tricarico Vietri di Potenza Tito Albano di Lucania Salandra Ferrandina Brienza S.Mauro Forte Laurenzana Bradano freatimetro Marsico Nuovo Stigliano Bernalda - Mass. Cardilllo Basento freatimetro Tramutola Grumento Nova Terra Montonata Tursi Roccanova Valsinni Castelsaraceno Lagonegro Noepoli Agromonte Trecchina Maratea Maratea - Massa Terranova di Pollino Bacini idrografici Limiti amministrativi AdB Basilicata Agri Basento Bradano Cavone Noce Sinni AdB Basilicata Regione Basilicata Stazioni meteorologiche Altre AdB Ofanto Sele 173

38 4.5.2 Ampliamento della rete di monitoraggio A seguito del trasferimento di competenze dallo Stato alle Regioni sono andate incrementandosi le esigenze di monitoraggio quali-quantitativo dei corpi idrici. La necessità, oggi quanto mai impellente, di conoscere in tempo reale la disponibilità di acqua, impone di definire un sistema esteso di monitoraggio dei deflussi superficiali. Atteso che una valutazione esatta del bilancio idrico non può prescindere da considerazioni e studi anche approfonditi di carattere scientifico, una significativa stima della disponibilità d acqua si fonda, comunque, su misure di portata indirette sulle aste fluviali, mediante la opportuna collocazione di stazioni idrometriche. Ai fini della determinazione dei deflussi fluviali ordinari, del bilancio idrico, del deflusso minimo fluviale, l assenza quasi assoluta di misure quantitative aggiornate ed opportunamente localizzate costringe a notevoli sforzi interpretativi. La rete idrometrica, oggi utilizzata esclusivamente per sorvegliare i fenomeni di piena fluviale durante le situazioni critiche dal punto di vista meteorologico, ha necessità di essere implementata numericamente ed ottimizzata funzionalmente. Per avere una base dati sufficiente agli scopi dell Autorità di Bacino della Basilicata e degli altri Enti coinvolti nella gestione delle risorse idriche superficiali, alle sedici stazioni idrometriche attive dovranno essere aggiunti almeno altrettanti punti di misura, opportunamente dislocati ed attrezzati per l elaborazione del deflusso idrico di sezione. I principali criteri di posizionamento delle nuove diciotto stazioni idrometriche previste sono essenzialmente i seguenti: - punti storici della rete del Servizio Idrografico Italiano; - aste principali del reticolo idrografico; - copertura territoriale. Lo schema seguente rappresenta la rete delle stazioni idrometriche a seguito dell ampliamento di progetto. 174

39 Ampliamento rete idrometrica Ofanto a Lavello Ofanto a Monticchio Basento a Pignola Melandro a Savoia Bradano a Ponte Colonna Basento a Vaglio Scalo Camastra ad Anzi Pergola a Brienza Agri a Le Tempe Sciaura a Grumento Maglia a Sarconi Salandrella a Ferrandina Agri a Sant'Arcangelo Sinni a Valsinni Cavone a Madonna del Pantano Agri SS 106 Noce a Rivello Frida a Francavilla Bacini idrografici AdB Basilicata Agri Basento Bradano Cavone Noce Sinni Limiti amministrativi AdB Basilicata Regione Basilicata Stazioni idrometriche esistenti previste Altre AdB Ofanto Sele 175

40 Un altra non secondaria esigenza, ai fini della ottimale gestione della risorsa idrica, è la stima dello stato del clima a breve e medio periodo. E evidente come, ad esempio, le esigenze idriche dell agricoltura aumentino in funzione degli stati di siccità e del loro protrarsi. La stima degli stati di siccità è funzione delle misure di precipitazione e temperatura. Attualmente il territorio regionale non ha un adeguata copertura di stazioni meteorologiche (in particolare pluviometriche e termometriche) tale da rendere accettabile il grado di errore nella determinazione locale del deficit idrico e della evaporatraspirazione del suolo, pertanto l installazione di nuove stazioni, laddove si è evidenziata una marcata indisponibilità delle misure, permetterà una più precisa stima degli stati critici ed una conseguente migliore gestione della risorsa idrica. E opportuno ai fini suddetti, dare priorità al ripristino delle stazioni meteorologiche in quota, che facilitano la chiusura, con adeguata precisione, delle isolinee di bacino. Inoltre è da migliorare la fruibilità effettiva in tempo reale di tutti i dati misurati anche attraverso la strutturazione di una nuova centrale di acquisizione dati presso la sede dell Autorità di Bacino della Basilicata. Un progetto di potenziamento completo ed efficace, dal punto di vista del supporto alla determinazione del bilancio idrico, necessita di un cospicuo investimento mirato da un lato a rendere adatte anche alle rinnovate esigenze le stazioni idrometriche esistenti, dall altro ad integrare l intera rete di monitoraggio con nuovi punti di misura in continuo della portata idrica. In relazione all installazione di sensori meteorologici si è seguito il criterio della copertura territoriale, ovvero dove non è presente nel raggio di circa 7 km il sensore termopluviometrico si è previsto di posizionarne uno insieme alla stazione idrometrica, inoltre alcune nuove stazioni meteorologiche sono previste nei siti storici del Servizio Idrografico Italiano, dando priorità a quelli più in quota. L anamnesi delle serie storiche di dati disponibili nei siti prescelti facilita la conoscenza e lo studio della condizione idroclimatica attuale e permette considerevoli riscontri statistici sia sui dati medi che sugli estremi. Lo schema seguente rappresenta la rete delle stazioni meteorologiche a seguito dell ampliamento di progetto. 176

41 Ampliamento rete meteorologica Acerenza Vaglio Basilicata Grancia Grottole Miglionico Anzi Accettura Marsicovetere Gorgoglione Viggiano Moliterno Cogliandrino Teana Agromonte nuova Lauria San Severino Lucano Mezzana Salice Rotonda Bacini idrografici AdB Basilicata Agri Basento Bradano Cavone Noce Sinni Altre AdB Ofanto Sele Limiti amministrativi AdB Basilicata Regione Basilicata Stazioni meteorologiche esistenti previste 177

42 Il progetto complessivo di potenziamento, che prevede l installazione di nuovi ripetitori, lavori di sistemazione alle sezioni di misura, circa 36 nuove stazioni, è realizzabile anche a lotti a differente priorità ma funzionali (ad esempio: stazioni idrometriche, bacini o aree di maggiore interesse, ecc.). Tabella delle nuove installazioni: Numero Tipo Sito Località Sensore Idrometrico Sensore pluviometrico Sensore termometrico 1 A Basento a Pignola Ponte Mallardo X X X 2 B Basento a Vaglio scalo Vaglio Scalo X 3 A Melandro a Savoia di Lucania Savoia di L. X X X 4 A Frida a Francavilla Francavilla X X X 5 A Noce a Rivello Rivello X X X 6 A Sinni a Valsinni Valsinni X X X 7 A Bradano a Ponte Colonna Storica X X X 8 B Agri a Le Tempe Storica X 9 A Agri a SS 106 Policoro X X X 10 A Agri a Santarcangelo a monte Sauro X X X 11 A Ofanto Lavello X 12 A Ofanto Monticchio X X X 13 A Pergola a Brienza Brienza X X X 14 A Salandrella a Ferrandina Ferrandina X X X 15 A Cavone a Madonna del Pantano Pisticci X X X 16 B Camastra ad Anzi Anzi X 17 A Sciaura a Grumento Grumento X 18 A Maglie a Sarconi Sarconi X 19 C Acerenza Storica X X 20 C Miglionico Storica X X 21 C Grancia Storica X X 22 C Anzi Storica X X 23 C Vaglio Storica X X 24 C Grottole Storica X X 25 C Accettura Storica X X 26 C Marsico Vetere Storica X X 27 C Viggiano Storica X X 28 C Moliterno Storica X X 29 C Gorgoglione Storica X X 30 C Cogliandrino Storica X X 31 C Agromonte C.C. Storica X X 32 C Mezzana Salice Storica X X 33 C San Severino Lucano Storica X X 34 C Teana Storica X X 35 C Rotonda Storica X X 36 C Lauria Storica X X 178