IL CICLO DELL ACQUA: la valutazione della risorsa idrica disponibile

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1 IL CICLO DELL ACQUA: la valutazione della risorsa idrica disponibile Ing. Daniela Iervolino, Ing. Paolo Olivo (servizio idraulica direzione dell ambiente, energia e politiche per la montagna) Dott. A. Cicogna (ARPA Osmer) Udine, 1 marzo Giornata di approfondimento sullo stato delle risorse idriche sotterranee in Friuli Venezia Giulia

2 OBIETTIVI gli Stati membri proteggono, migliorano e ripristinano i corpi idrici sotterranei, e assicurano un equilibrio tra l estrazione e il ravvenamento delle acque sotterranee al fine di conseguire un buono stato delle acque sotterranee [direttiva 2000/60 CE art.4 comma 1] bilancio idrogeologico : confronto fra le risorse idriche disponibili e i fabbisogni per i diversi usi

3 IL CICLO DELL ACQUA P R Et P = Et + R + I I P Et R I precipitazione evapotraspirazione ruscellamento infiltrazione

4 METODOLOGIA ComputeRa (lat, day): calcola radiazione solare ComputeET0 (Tmean, Tmax, Tmin, Ra): calcola evapotraspirazione potenziale ComputeET (ET0, Kc): calcola evapotraspirazione reale Carica dati giornalieri: TPr, Tmax, Tmin, Kc ComputeS (Sold, ETo, Smax, Pold, Rold)): calcola S ComputeR (S, P): calcola R ComputeTmean (Tmax, Tmin): calcola temperatura media ComputeTsnow (Tsnowold, Tmean): calcola temperatura neve accumulata ComputeRainSnow (Tmean, TPr, Snowacc): suddivide TPr in Pioggia e Neve e calcola Snowacc ComputeSnowMelt (Tsnow, Tmax, Snowacc, P): calcola snowmelt e aggiorna Snowacc e P Creazione di un apposito programma di calcolo Passo di calcolo: giornaliero/decadale Presentazione del risultato: stagionale (anno medio) e annuale (anno medio e anno scarso) ComputeI (P, ET, R): calcola I=P-ET-R Refresh (Sold, Rold, Pold, Tsnowold): aggiorna dati old a dati attuali

5 METODOLOGIA Territorio regionale suddiviso sulla base di una maglia 500 x 500 m. Valutazione delle diverse componenti su ciascuna cella Periodo temporale analizzato: Dati di input: serie storiche di precipitazione e temperatura, litologia, uso del suolo, pendenze,

6 Precipitazione Pioggia o neve? Nei bacini montani è necessario descrivere adeguatamente il processo di accumulo e scioglimento della neve al fine di ottenere una modellazione realistica dei processi idrologici

7 Processo di accumulo 3 C -1 C PIOGGIA PIOGGIA/NEVE NEVE La precipitazione contribuisce direttamente al processo idrologico La precipitazione viene accumulata Metodo usato: basato sulla temperatura media dell aria (U.S. Army Corps of Engineer 1956)

8 e scioglimento della neve SCIOGLIMENTO 0.5 C ACCUMULO la neve che si scioglie va a sommarsi alle precipitazioni giornaliere e contribuisce direttamente al processo idrologico In pratica l effetto è quello di una traslazione della precipitazione nel tempo

9 RISULTATI (anno medio)

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11 EVAPOTRASPIRAZIONE DI RIFERIMENTO Metodo usato: formula di Hargreaves quaderno 56 della FAO ( Crop Evapotraspiration guidelines for computing crop water requirements ) Definizione: è la stima della quantità di acqua dispersa, attraverso i processi di evaporazione del suolo e di traspirazione delle piante, da un prato di ampia estensione, in cui i processi di crescita e produzione non sono limitati dalla disponibilità idrica o da altri fattori di stress. Definizione della costante empirica di calibrazione: studio di R. Carobin su 78 stazioni in Veneto

12 EVAPOTRASPIRAZIONE COLTURALE inizio febbraio metà luglio inizio settembre Metodo usato: approccio a due fasi ET = kc x ET0

13 RISULTATI (anno medio)

14 IL CICLO DELL ACQUA P R Et P = Et + R + I I P Et R I precipitazione evapotraspirazione ruscellamento infiltrazione

15 Precipitazione Ruscellamento suolo Infiltrazione Ruscellamento: tale componente è stata calcolata mediante la metodologia del Curve Number (CN) modificata da Williams et al. (2000) per adattarla alle analisi a lungo termine e quindi alla definizione del bilancio idrologico. Rt = f(st-1, Pt-1, Rt-1, ETt, CN)

16 Curve Number (CN) + + Carta dei gruppi idrologici Carta dell uso del suolo Carta delle pendenze =

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18 Precipitazione Ruscellamento suolo Infiltrazione Infiltrazione: tale componente è stata calcolata per differenza a partire dalle restanti componenti calcolate Il calcolo è stato fatto su base decadale per simulare la capacità che ha il suolo di trattenere parte dell acqua che si infiltra e di utilizzarla in seguito per i fabbisogni della vegetazione I = P ET -R

19 Calibrazione Scopo della calibrazione Perfezionamento della scelta dei coefficienti Comprensione dei limiti dell approccio scelto per il calcolo della componente di infiltrazione Dati disponibili per la calibrazione Deficit idrico delle colture e giorni di stress idrico Cicogna, S. Barbieri, G. Michelutti, D. Bianco Parametri soggetti a calibrazione Curve Number (CN) Coefficiente di svuotamento

20 Risultati Calibrazione terreni con scarsa capacità di ritenzione idrica: le uscite dei due modelli sono sovrapponibili. In particolare nell Alta Pianura friulana è risultata una lieve sovrastima del deficit, viceversa nel Carso si ha una leggera sottostima. terreni con elevata capacità di ritenzione idrica: il bilancio idrico semplificato sovrastima molto il deficit.

21 Validazione Scopo della validazione Verifica dell efficacia dell approccio scelto in una condizione idrologica differente Dati disponibili per la validazione Deficit idrico delle colture e giorni di stress idrico Cicogna, S. Barbieri, G. Michelutti, D. Bianco Risultati Conferma delle problematiche riscontrate in fase di calibrazione Il metodo scelto dà informazioni sufficienti per un inquadramento idrologico a scala regionale, ma risulta troppo semplificato per stimare l esigenza idrica delle colture

22 e le aree montane dove non sono disponibili i dati per la validazione / calibrazione? STAZIONE AREA BACINO PORTATE delibera n.8 PORTATA CALCOLATA SCARTO BACINO DEL LUMIEI T. Novarza alla confluenza % T. Lumiei alla Maina % T. Lumiei a Plan del Sac % BACINO DEL DEGANO T. Pesarina Entrampo % T. Degano ponte San Martino % T. Degano ponte di Muina % MEDIO TAGLIAMENTO F. Tagliamento Caprizi % F. Tagliamento a Invillino % T. Vinadia a casali Vinadia % F. Tagliamento a Pioverno % BACINO DEL BUT T. But a Timau % T. But a San Nicolò % T. Chiarsò a Paularo % T. Chiarsò a ponte Lovea % BACINO DEL FELLA T. Pontebbana a ponte Lavaz % T. Pontebbana a Pontebba % T. Dogna a Prerit % T. Fella a Dogna % T. Fella a Chiusaforte % T. Raccolana a Chiusaforte % T. Resia a Potclamaz % T. Glagnò a Pecol dei Stal % BACINO DEL ARZINO T. Arzino alla Stua % T. Arzino a casere Bearzut % T. Comugna confluenza con il T. Arzino % T. Arzino a val Mosseon % T. Arzino a ponte Coppera % T. Arzino a ponte Armistizio % BACINO DEL COSA T. Cosa a Graves % Il dato è stato utilizzato esclusivamente in forma aggregata D = R + I deflusso idrico globale rappresenta la potenzialità idrica totale del territorio che viene esaminato quindi, in assenza di scambi sotterranei significativi con altri bacini idrografici, costituisce la portata media massima raggiungibile dal corso d acqua ad una determinata sezione.

23 RISULTATI (anno medio)

24 RISULTATI (anno medio)

25 RISULTATI (anno medio)

26 Grazie per l attenzione