CONFRONTI TRA MODELLI DISTRIBUITI DI EROSIONE DEL SUOLO: UN APPLICAZIONE ALL AREA DI PRODUZIONE DEL SAGRANTINO DI MONTEFALCO D.O.C.G.

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1 CONFRONTI TRA MODELLI DISTRIBUITI DI EROSIONE DEL SUOLO: UN APPLICAZIONE ALL AREA DI PRODUZIONE DEL SAGRANTINO DI MONTEFALCO D.O.C.G. (UMBRIA) Corrado CENCETTI*, Pierluigi DE ROSA* * Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università degli Studi di Perugia Via G. Duranti Perugia. corcen@unipg.it, pierluigi.derosa@unipg.it

2 RIASSUNTO L'erosione del suolo è dovuto essenzialmente ai processi di degradazione meteorica e all'azione delle acque superficiali, incanalate e non. Quando il processo di erosione del suolo è particolarmente intenso e superiore al potenziale pedogenetico di un determinato territorio, si parla di erosione accelerata. Questa è spesso innescata dall'attività antropica, in particolare dalle pratiche agricole di tipo intensivo che portano a una situazione di disequilibrio causando il depauperamento della risorsa suolo. Le aree destinate a vigneti e oliveti sono particolarmente esposte a tale processo fisico, a causa delle caratteristiche dei suoli che sostengono tali colture, costituiti prevalentemente da terreni sciolti e poco coerenti (o addirittura incoerenti), necessari per garantire un rapido drenaggio delle acque e l'assenza di ristagni d'acqua ma, in quanto tali, facilmente erodibili. Viene descritta, nella presente nota, una metodica utilizzata per la valutazione dell'erosione del suolo, basata sull'applicazione di due modelli: quello che sfrutta l equazione universale per la stima della perdita annua di terreno (Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE - WISCHMEIER & SMITH, 1978) e quello denominato USPED (Unit Stream Power Erosion/Deposition Model - MITASOVA & MITAS, 1998; PISTOCCHI et alii, 2002). Come noto, entrambe le equazioni costituiscono modelli matematici di tipo moltiplicativo, in cui figurano fattori che quantificano l erosione idrica. Tramite l'utilizzo di un sistema informativo territoriale si possono ricavare mappe di perdita di suolo media annua (CENCETTI el alii, 2005). I due modelli sono applicati, mettendone a confronto i risultati, a un'area particolarmente pregiata dal punto di vista enologico, quella di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G. il cui territorio, che ha un'estensione di circa 195 km 2, abbraccia i territori di diversi comuni dell'umbria centrale. I risultati mettono in luce che la valutazione dell erosione del suolo, attraverso l utilizzo di modelli distribuiti in ambiente GIS, deve essere intesa più come descrizione spaziale della distribuzione delle aree maggiormente predisposte all erosione, e non tanto come stima quantitativa vera e propria del processo stesso. A fini pianificatori, in ogni caso, l individuazione di tali aree risulta di estrema importanza per la previsione del rischio da erosione e la progettazione di interventi di mitigazione del rischio stesso. TERMINI CHIAVE Erosione del suolo, USPED, RUSLE. 1 INTRODUZIONE Il suolo è generalmente percepito come un elemento di solo supporto alla produzione agricola. In realtà esso, in quanto corpo vivente complesso, esplica una serie di funzioni che lo pongono di diritto al centro degli equilibri ambientali. Gioca un ruolo prioritario nella salvaguardia delle acque sotterranee dall'inquinamento, nel controllo della quantità di CO 2 presente in atmosfera (grazie alla sua opera di fissazione), nella regolazione dei flussi idrici superficiali con dirette conseguenze sul ruscellamento e quindi sugli eventi alluvionali e franosi, nel mantenimento della biodiversità, nei cicli degli elementi nutritivi ecc Dallo stato di salute del suolo dipende la biomassa vegetale, con evidenti ripercussioni sull'intera catena alimentare. In virtù di quanto detto il suolo diventa ancor più una risorsa da tutelare per quei terreni agricoli che producono colture di pregio come i vigneti. Il suolo è un complesso corpo vivente, in continua evoluzione e, sotto alcuni aspetti, ancora poco conosciuto, che fornisce all'umanità gli elementi necessari al proprio sostentamento, ma è anche una risorsa praticamente non rinnovabile (ovvero rinnovabile in tempi lunghissimi) e quindi estremamente fragile. La natura del suolo e la sua composizione dipendono da un equilibrio tra fattori ambientali, chimici, fisici e biologici. Al suo interno, grazie alla presenza di microflora e microfauna, si completano i cicli dell azoto, del carbonio e del fosforo che sono fondamentali per tutti gli esseri viventi. L erosione del suolo è un fenomeno fisico naturale che provoca il continuo rimodellamento della superficie terrestre. Tale problematica in questi ultimi anni ha ricevuto un interesse sempre maggiore, proprio per le vistose conseguenze che ha sull agricoltura e sull ambiente in generale. Negli ambienti non antropizzati, spesso esiste un equilibrio naturale tra erosione e sedimentazione, mentre nelle aree interessate da un maggiore impatto antropico il processo di erosione può essere accelerato a causa, per esempio, di un non appropriato uso del suolo, dell'abbandono delle vecchie sistemazioni idraulico-agrarie e idraulico-forestali, della crescente meccanizzazione, dell'aratura dei terreni in pendenza, dell'eccesso di attività pastorizia, di incendi boschivi, etc. In questo caso si parla di erosione accelerata. In passato, infatti, l oculata e costante opera degli agricoltori ha consentito il mantenimento di un equilibrio dinamico tra attività agricola e ambiente, attraverso opportune opere di sistemazione idraulico-agraria che, una volta abbandonate, portano ad incrementare i processi di ruscellamento ed erosione, a causa sia della compattazione del suolo, sia della eliminazione della copertura vegetale. 2

3 Il problema dell'erosione dei suoli diventa ancor più rilevante qualora interessa aree di produzione di colture di pregio. Per il territorio umbro, il prodotto enologico rappresenta un elemento trainante per l'economia regionale, esportato ed apprezzato in tutto il mondo. Tra tutte le produzioni regionali, quella del Sagrantino di Montefalco è sicuramente una delle più pregiate e quindi da salvaguardare. Le aree adibite a vigneto sono le più fragili nei confronti dell'erosione del suolo, poiché il suolo è per lo più nudo o con una coltre erbacea poco sviluppata che non è in grado di proteggerlo in modo adeguato dall'erosione idrica superficiale. Risulta frequente, infatti, osservare fenomeni di erosione lineare spinta (rills o talvolta gullies) in aree destinate a vigneto, spesso a seguito di un singolo evento pluviometrico. FIGURA 0 Fig. 0 Foto a vigneto La nota valuta, attraverso l'applicazione di due diversi modelli di erosione del suolo, opportunamente integrati in un sistema GIS, il rischio di erosione per tutto il territorio di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G. giungendo anche ad una stima, per quanto indicativa, della perdita media annua di suolo per tutti i vigneti censiti. 2 L'AREA DI STUDIO Oggetto dello studio proposto è l'area di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G. normato dal disciplinare di produzione D.M. 5 novembre L'area di studio (fig. 1) interessa il territorio di 5 comuni umbri, tutti ricadenti nella provincia di Perugia: Montefalco (intero territorio comunale), Castel Ritaldi, Bevagna, Gualdo Cattaneo, Giano dell'umbria; ha una estensione totale di 192 km 2 e può essere divisa in due zone principali: una zona centrosettentrionale, caratterizzata da pendenze accentuate e costituita da litotipi arenaceo-marnosi; una zona centromeridionale con una morfologia più dolce, a tratti sub-pianeggiante costituita da depositi clastici plio-pleistocenici (fig. 2). Dall'analisi della cartografia dell'uso del suolo risulta che più del 90% del territorio è comunque riconducibile ad uso agricolo, a ulteriore conferma della fragilità della risorsa suolo in questa parte di territorio umbro. 1 Disciplinare consultabile al sito 3

4 Fig. 1 Area di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G. 4

5 Fig. 2 Carta litologica dell'area di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G. con indicazione delle relative formazioni 3 I MODELLI DI EROSIONE DEL SUOLO Nel corso degli ultimi decenni sono stati sviluppati diversi modelli per la stima della perdita di suolo. Tutti i diversi metodi possono essere classificati a seconda dell'approccio metodologico che utilizzano. Il processo di erosione e trasporto del suolo dipende dalle relazioni che esistono tra la capacità di erodere i sedimenti e la capacità di trasportarli che ha il flusso idrico. Una delle classificazioni più utilizzata è quella che si basa proprio sullo schema metodologico utilizzato per modellare l'interazione tra capacità di distacco dei sedimenti e capacità d trasporto: di norma si parla di Modelli a distacco limitato e modelli a trasporto limitato. Modelli a distacco limitato : L'approccio metodologico assume che il flusso idrico possa trasportare un'infinità quantità di sedimenti, e che la quantità di suolo eroso è limitata solo dalla capacità dell'acqua di distaccare il suolo. In sostanza si assume che tutto il suolo eroso viene anche trasportato via dal flusso idrico. A causa di questa assunzione tale approccio non può predire deposizione. Gli output di questi modelli (RUSLE, USLE) sono spesso usati per stimare il suolo eroso che è input dei modelli che simulano il routing dei sedimenti all'interno del bacino (CAC2d, ANSWERS). Modelli a capacità di trasporto limitato : Il metodo assume che i sedimenti distaccati dall'acqua siano pari alla quantità di sedimenti trasportabili dal flusso idrico stesso. Questo metodo assume anche che la quantità di sedimenti trasportati dall'acqua è sempre pari alla sua massima capacità di trasporto. Quindi nelle zone dove la capacità di trasporto aumenta, viene prevista erosione; dove la capacità di trasporto decresce, viene prevista deposizione. (Esempi: modello USPED, alcuni modelli geomorfologici) Nel corso del seguente lavoro sono stati utilizzati due modelli di erosione del suolo appartenenti alle due classi sopra descritte: RUSLE (WISCHMEIER & SMITH, 1978; WISCHMEIER & SMITH, 1960) modello a capacità di distacco limitato e USPED (MOORE & BURCH, 1986) modello a capacità di trasporto limitato. 3.1 MODELLO RUSLE La RUSLE è tra i più noti modelli utilizzati per la stima dell'erosione del suolo. L'equazione, dapprima denominata USLE (Universal Soil Loss Equation), è stata elaborata da Wischmeier e Smith nel 1978 ed adottata dal U.S. Department of Agriculture e quindi denominata RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation). Si tratta di un modello parametrico su base empirica che fornisce una stima della perdita annua di suolo, causata dall'erosione idrica superficiale, in parcelle omogenee per dimensione e caratterizzate in base al tipo e all'uso del suolo, ai fattori topografi, alle tecniche di gestione e alla aggressività delle precipitazioni. A= R K C L S P Eq. 1 Equazione della RUSLE I coefficienti riportati nell'equazione 1 hanno i seguenti significati come le unità di misura riportate in parentesi: A: perdita specifica di suolo media annua (t/ha*anno); R: indice di aggressività della pioggia (MJ * mm)/(h * ha * anno); K: fattore pedologico che esprime l'erodibilità del suolo (t * ha * h)/(ha * MJ * mm); L: fattore topografico relativo alla lunghezza del pendio; S: fattore topografico relativo alla pendenza del pendio; C: fattore colturale; P: fattore pratica antierosiva. La metodologia utilizzata in questo studio è fondata sull integrazione del modello di erosione RUSLE in un ambiente GIS. Il risultato che si ottiene applicando il modello RUSLE in ambiente GIS è una stima della perdita di suolo espressa come t ha -1 anno -1. A tal fine è stato necessario sviluppare in ambiente GIS i layers informativi riferiti ad ognuno dei diversi parametri presenti nell equazione RUSLE. 5

6 3.1.1 Il fattore di erosività della pioggia R Il fattore erosività della pioggia R rappresenta l'aggressività climatica responsabile dell'erosione del suolo che può essere sia laminare che per rivoli. Il fattore R è definito come la somma dei valori di EI (erosion index) di ogni evento piovoso verificatosi nell annata; Wischmeier determinò che le perdite di terreno sono altamente correlate con il parametro EI calcolato come il prodotto dell energia cinetica totale di un evento (E) e la massima intensità di pioggia registrata nei primi 30 minuti (I30). Per il calcolo di R su base annua è quindi richesta la conoscenza di un elevato numero di eventi per i quali siano noti gli ietogrammi osservati a scala oraria o meglio sub-oraria da cui, isolati gli eventi non idonei, è possibile calcolare il prodotto E I30 per ciascun evento e determinare il valore medio annuale corrispondente per ciascun sito strumentato. La determinazione dell'indice EI risulta alquanto complessa a causa del difficile reperimento di dati pluviometrici con frequenza sub-oraria. Per superare questa limitazione sono stati proposti diverse formule empiriche utili per la determinazione di R da correlare con variabili pluviometriche di più facile reperimento. Tra le formule proposte in letteratura, in questo lavoro sono state utilizzate le seguenti due: la relazione proposta da WISCHMEIER & SMITH (1978) che, grazie a 22 anni di dati, hanno proposto la seguente formula; R = P eq 2: Formula empirica di Wischmeier e Smith (1978) per la determinazione del fattore R dove P è l'altezza di pioggia (in pollici) relativa a un tempo di ritorno di 2 anni e durata 6 ore. la relazione di Arnoldus (1977) che relaziona il fattore R con con l'indice di fournier modificato (dato dalla somma del rapporto della precipitazione mensile ed annuale); 12 p R = 4,17 1 P eq 3: Formula empirica di Arnoldus (1977) per la determinazione del fattore R dove p è la precipitazione mensile e P la precipitazione annuale Le due relazioni appena proposte si differenziano nel fatto che, mentre per quella di Wischmeier e Smith è necessario acquisire i valori di precipitazioni di massima intensità per le definizione di P, per quella di Arnoldus è sufficiente conoscere i valori di precipitazioni mensili. I dati pluviometrici sono stati desunti dagli annali idrologici che riportano i valori di massima intensità per la zona di interresse solo per tre stazioni pluviometriche, che vengono indicate in figura 3. In figura 4 sono riportate anche altre stazioni pluviometriche di cui invece gli annali idrologici forniscono, per una buona serie di anni, i valori di precipitazione mensili. Per queste altre stazioni pluviometriche è stata utilizzata la formula di Arnoldus. FIGURA 3 Fig. 3 Stazioni pluviometriche per cui sono disponibili i valori di precipitazione di massima intensità. FIGURA 4 Fig. 4 Stazioni pluviometriche per cui sono disponibili i valori di precipitazione mensili.. In figura 5 è riportato il risultato del processo di interpolazione dei valori di aggressività della pioggia R calcolato con i due metodi proposti utilizzando un diverso numero di stazioni pluviometriche. Si nota come in media i valori calcolati mediante Wischmeier e Smith sono più alti di quelli calcolati con Arnoldus che ha una variabilità spaziale maggiore a causa del maggior numero di stazioni utilizzate nel processo interpolativo. A tale scopo la tabella 1 riporta i valori di alcuni statistici descrittivi che mostrano appunto come l'aggressività della pioggia stimata secondo Arnoldus è circa il 25% inferiore rispetto a quanto proposto dall'equazione di Wischmeier e Smith. 6

7 Fig. 5 Mappa del Fattore R di erosività della pioggia, calcolato mediante Wischmeier e Smith (a) e mediante Arnoldus (b), espresso in unità US custom [hundreds of foot tonf/(inch hour acre)].. Statistico descrittivo Eq. Wiscmeier e Smith Eq. Arnoldus Variazione % Media aritmetica 218,9 165,7 0,24 Minimo 169,5 91,9 0,46 Massimo 294,6 262,6 0,11 Deviazione standard 25,6 27,5 0,07 Tabella 1: I valori di alcuni statistici descrittivi calcolati per evidenziare le differenze tra i due modelli di stima del parametro R Il fattore di copertura vegetale C Il fattore di copertura vegetale e di uso del suolo C è un fattore che prende in considerazione il tipo di vegetazione (o coltura) esistente ed esprime principalmente l effetto di protezione del suolo derivante dalla intercettazione delle piogge e dalla propensione del terreno al ruscellamento. Per l'individuazione dei tipi di coltura è stata utilizzata la carta dell'uso del suolo del Corine Land Cover del Per le sole zone individuate dal Corinne Land Cover con il codice 211, che costituiscono il 42% del totale dell'area di studio, è stata utilizzata la procedura classica di determinazione di C. C = 6 1 C R i 100 R eq 4: Relazione per la determinazione del fattore C. dove C i rappresenta lo stadio di sviluppo della coltura, R è il fattore di erosività della pioggia prima definito, R i è la pioggia media relativa alla singola fase. i 7

8 Per le altre zone è stata invece utilizzata la tabella proposta dal Consorzio LAMMA-CRES che ha associato ad ogni codice Corine un valore di C conservativo [... allo scopo di mettere in evidenza il rischio derivante dal tipo di coltivazione nelle peggiori ipotesi di gestione e non il suo reale effetto quantitativo....] (LAMMA CRES, 2004) Il fattore di lunghezza e pendenza del versante LS Il fattore di lunghezza e pendenza del versante utilizzato in questo lavoro è quella proposto da MITASOVA et alii, 1996 che include in un unico fattore LS i parametri relativi a lunghezza del versante L e pendenza S, utilizzando una formulazione che meglio interpreta la complessità topografica della regione esaminata: LS = ( m + 1) m A sinβ a β 0 sin 0 eq 5: Relazione per la determinazione del fattore LS secondo MITASOVA et alii n Il fattore A individua l'area contribuente di monte del punto in analisi e β è la pendenza locale; a 0 e β 0 sono invece delle costanti che dipendono dalle dimensioni della parcella di terreno standard utilizzata da Wischmeier e valgono rispettivamente 22,13 e 5,14. I parametri m e n dipendono invece dalla tipologia di erosione (laminare o per rivoli) e valgono m = (sheet o rill erosion) e n = Calcolo della RUSLE Sono quindi state elaborate due mappe della RUSLE a seconda del fattore R utilizzato. I risultati delle elaborazioni sono mostrati in figura 6. Fig. 6 Mappa della perdita di suolo espressa in tonnellate ad ettaroanno calcolata con la formula RUSLE utilizzando il le formulazione di Wischmeier e Smith e di Arnoldus. Apparentemente le due elaborazioni sembrano molto simili ma in realtà la perdita media annua in tonnellate ad ettaro calcolata con la formulazione di Wischmeier e Smith è di 95 tonn/ha mentre per la formulazione di Arnoldus è di 72,4 tonn/ha, ovvero inferiore di circa il 25%. La mappa risultante dal calcolo della RUSLE è stata poi riclassificata in cinque classi come mostrato in figura 7. Nella stessa figura è riportata una tabella che mostra come risulta che circa il 25% della zona di produzione del D.O.C.G. di Montefalco ricada in una zona ad alto rischio erosione. 8

9 Fig. 7 Mappa riclassificata dalla perdita di suolo calcolata tramite la RUSLE. La classi di riclassificazione sono riportate in legenda. 3.2 IL MODELLO USPED USPED è un modello che predice la distribuzione spaziale delle aree in erosione e deposizione nelle ipotesi di flusso stazionario con pioggia effettiva uniformemente distribuita e in condizioni di capacità di trasporto limitato. Il modello è basato su una teoria inizialmente elaborata MOORE & BURCH (1986) integrata da numerosi e successivi miglioramenti. Moore e Burch avevano proposto di valutare erosione e deposizione del suolo come conseguenza delle variazioni locali della capacità di trasporto di sedimenti. Il modello si basa sul presupposto che il tasso di erosione o deposito non dipende dal valore in sé della capacità di trasporto quanto, piuttosto, dall'entità della variazione, da un punto all'altro della stessa (MOORE & BURCH, 1986; MITASOVA et al., 1996). L'erosione, cioè, si verifica laddove c'è un incremento della capacità di trasporto dell'acqua, mentre dove c'è una diminuzione della stessa, l'acqua rilascia i sedimenti che sta trasportando, provocando deposizione. L'equazione 6 è la relazione proposta da Moore & Burch per il calcolo della capacità di trasporto. T = K q t m ( sin( b) ) n eq 6: Equazione per la determinazione della capacità di trasporto. Dove T rappresenta la capacità di trasporto espressa in [Massa / area * tempo], K t è coefficiente di trasportabilità che dipendente dal suolo e dalla copertura vegetale, q è il flusso d acqua, b la pendenza espressa in gradi. Infine m e n sono parametri che variano in accordo con il tipo di flusso (per un flusso d acqua superficiale a questi parametri è attribuito il valore di m=1.6 e n=1.3) (FOSTER et alii, 1996). A causa di mancanza di studi specifici per la determinazione del parametro K t è prassi comune procedere stimando il suddetto parametro attraverso alcuni parametri della RUSLE. In particolare la relazione che si utilizza per la stima della capacità di trasporto è la seguente: 9

10 ( sin( ) ) n T = R K C P A m b eq 7: Equazione per la determinazione della capacità di trasporto tramite i parametri RUSLE. Si nota, dal confronto delle equazioni 6 e 7, che i parametri KCP sostituiscono il parametro K t,,r sostituisce l'intensità di pioggia i e si assume che i parametri m e n siano pari all'unità. Il tasso di erosione e deposizione si determina quindi come variazione del coefficiente di trasporto T calcolato dalla relazione 7, ovvero tramite la sua divergenza. ( T s) = d ( Tcos( a) ) / dx + d ( T sin( a) ) dy Erosione vs Deposizione = / eq 8: Equazione per la determinazione del tasso di erosione/deposizione in USPED. Nella figura 8 è mostrato il risultato dell'elaborazione del calcolo del tasso di erosione/deposizione determinato tramite la USPED utilizzando sia il valore di R fornito dalla relazione di Wischmeier e Smith che utilizzando la relazione di Arnoldus. Fig. 8 Mappa del tasso di erosione/deposizione calcolato tramite il modello USPED. I valori mostrati in legenda sono espressi in (tonn/ha*anno). Analogamente a quanto fatto con la RUSLE, il risultato della USPED è stato riclassificato (fig. 9). 10

11 Fig. 9 Mappa riclassificata dal tasso di erosione/deposizione calcolato tramite il modello USPED. Il confronto tra i due risultati ottenuti applicando il modello USPED con il valore di R fornito da Wischmeier e Smith e quello fornito da Arnoldus, è mostrato in tabella 2. Il confronto mostra come il metodo di Arnoldus fornisce una estensione maggiore alle zone a minor rischio (erosione/deposizione bassa) rispetto a quanto faccia il metodo di Wischmeier e Smith; come a dire che i risultati del metodo di Wischmeier e Smith sono più allarmistici rispetto a quelli forniti da Arnoldus. Distribuzione areale delle classi di erosione/deposizione Metodo di Arnoldus Metodo di Wischmeier e Smith Classe Area in % Area in % Variazione 1 Erosione estrema 0.22% 0.37% -70% 2 Erosione alta 5.95% 8.57% -44% 3 Erosione media 9.32% 11.20% -20% 4 Erosione bassa 48.09% 44.06% 8% 5 Stabile 9.77% 8.68% 11% 6 Deposizione bassa 17.63% 16.61% 6% 7 Deposizione media 3.28% 3.52% -7% 8 Deposizione alta 5.21% 6.23% -20% 9 Deposizione molto alta 0.52% 0.76% -44% 11

12 Tabella 2: Confronto tra i valori di erosione/deposizione forniti da USPED, utilizzando per la stima del coefficiente R il metodo di Arnoldus e di Wischmeier e Smith. 4 CONFRONTO RUSLE USPED A seguito della valutazione del rischio erosione per la zona di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G., è stato effettuato un confronto tra i due risultati ottenuti. Lo scopo del confronto è quello di individuare le aree della zona di studio a maggior rischio, ma anche quella di mostrare le differenze tra i due modelli allo scopo di evidenziarne pregi e difetti. Poiché il modello USPED può predire sia le zone in erosione che quelle in deposizione, a differenza di, il confronto tra questi è stato eseguito nelle sole aree in erosione USPED. Il confronto è riportato in tabella 3. Confronto RUSLE USPED nelle sole zone erosione USPED RUSLE USPED n: n: minimo: 0 minimo: massimo: massimo: 0 range: range: media: t/ha*anno media: t/ha*anno Tabella 3: Confronto tra alcuni statistici descrittivi dei risultati del tasso di erosione calcolato con il modello USPED e con il modello RUSLE, nelle sole zone in erosione USPED. Il modello USPED fornisce una media della perdita di suolo media annua di 164 t/ha*anno, contro le 78 t/ha*anno di RUSLE, ovvero un valore circa doppio. L analisi GIS della differenza fra i due risultati evidenzia che le maggiori discordanze si riscontrano in corrispondenza di zone caratterizzate da valori di area contribuente di monte estremamente elevate (zone di impluvio). Gli alti valori di erosione, che determinano le forti differenze con RUSLE, sono legati al metodo matematico utilizzato da USPED basato sulla capacità di trasporto pertanto il valore medio dello scarto quadratico fra le due carte diminuisce notevolmente qualora si escludano dall analisi le aree di impluvio (CENCETTI et alii, 2005). Fatta questa correzione risulta che il modello USPED riesce a fornire praticamente gli stessi risultati quantitativi di RUSLE, ma con il grande vantaggio di poter individuare anche le zone in deposizione totalmente trascurate nel modello RUSLE. 5 LA PERDITA DI SUOLO NEI VIGNETI DI PRODUZIONE DEL SAGRANTINO DI MONTEFALCO D.O.C.G. La regione Umbria, attraverso la legge 27 del 24 marzo 2000 ha emanato il Piano Urbanistico Territoriale. Tra la cartografia allegata al PUT, la carta 2 riporta l'uso del suolo, dal quale sono stati estratti tutti i vigneti ricadenti nell'area di studio. All'interno dell'areale di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G. vengono individuati ben 1562 vigneti aventi un'estensione media di 6,1 ha (figura 10). 12

13 Fig. 10 Ubicazione dei vigneti definiti dal PUT ricadenti nella zona di produzione del Sagrantino di Montefalco D.O.C.G. Per ognuno dei vigneti è stata calcolata la perdita di suolo media annua stimata tramite il modello RUSLE ed è risultato che, in media, il tasso di perdita di suolo è di circa 75 t/ha*anno. Se si osserva l'istogramma della distribuzione di perdita di suolo per i vigneti analizzati si nota un comportamento fortemente asimmetrico (figura 11) per cui in sostanza la maggior parte dei vigneti presenta un valore della perdita di suolo contenuta e, di contro, solo alcuni di essi hanno un valore di tasso di perdita di suolo molto elevato. Se si fissa a 100 t/ha*anno la soglia di allarme (valore circa doppio di un tasso medio di produzione annuo di suolo) è possibile individuare i vigneti che presentano maggior rischi. Il valore di tasso di perdita media di suolo può quindi rappresentare un indice che permette di classificare i vigneti nei confronti di questa specifica problematica. 13

14 Fig. 11 Istogramma della distribuzione della perdita di suolo media per i 1562 vigneti analizzati. In questa speciale classifica il vigneto che presenta il valore medio di RUSLE più elevato ha un'area di 2000 m 2 e si trova in una zona a pendenza elevata (tra ) con un valore di LS molto alto (circa 20), poiché si trova ai piedi di un versante molto sviluppato in lunghezza. Si nota infatti da figura 12 che il vigneto si colloca in un impluvio naturale subito a monte di un fosso censito su Carta Tecnica Regionale denominato Fosso degli impiccati. 14

15 Fig. 12 Ubicazione su Carta Tecnica Regionale del vigneto che presenta il maggior rischio erosione secondo il criterio di ranking basato sul calcolo della perdita di suolo media annua stimata con il modello RUSLE. 6 CONCLUSIONI Il lavoro svolto ha mostrato diversi aspetti interessanti da mensionare come conclusione. Innanzitutto si può indicare come, ai fini della pianificazione territoriale, la modellistica descritta dovrebbe essere utilizzata per eseguire analisi di tipo qualitativo e per individuare il pattern di erosione e deposizione, allo scopo di segnalare le zone più soggette a rischio di erosione. In queste zone dovrebbero successivamente essere effettuate analisi più dettagliate,seguendo un approccio di tipo più quantitativo, finalizzati anche alla definizione di criteri progettuali di intervento per la mitigazione del rischio; Entrando nello specifico dei modelli di erosione utilizzato si è notato come il modello USPED, una volta calibrato, potrebbe essere considerato come un valido strumento anche per la determinazione quantitativa, olre che qualitativa, dei sedimenti erosi e depositati. Per quanto riguarda il rischio erosione dei suolo nella zona di studio, i modelli applicati hanno mostrato una prevalenza moderata delle aree in erosione. Ciò evidenzia la vulnerabilità di un territorio così pregiato che necessita di particolare attenzione nell'utilizzazione a fini agricoli, soprattutto attraverso il corretto uso delle tecniche di coltivazione e di regimazione delle acque. Il lavoro prodotto ha poi permesso d'individuare una classifica dei vigneti censiti nella zona di studio a maggior rischio erosione. Tale classifica potrebbe essere utilizzata, sempre in chiave pianificatoria, per stabilire le priorità di interventi mirati alla mitigazione del rischio. 15

16 7 RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI ARNOLDUS, H.M.J., (1977) Methodology used to determine the maximum potential average annual soil loss due to sheet and rill erosion in Morocco. Annex IV, FAO Soils Bull. 34, Roma, pp CENCETTI C., DE ROSA P., FREDDUZZI A., MARCHESINI I. (2005) Erosione dei suoli: applicazione tramite il software GRASS-GIS. Giornale di Geologia Applicata, 2, Doi: /GGA FOSTER, G.R., RENARD, K.G., YODER, D.C., MCCOOL, D.K. & WEESIES. G.A. (1996) RUSLE User's Guide. Soil and Water Cons. Soc. 173 pp. MITASOVA H. & MITAS L. (1998) Distribuited Soil erosion simulation for effective erosion prevention. Water Resources Research, 34, 3, MITASOVA H., HOERKA J., ZLOCHA M., IVERSON L.R. (1996) Modeling topographic potential for erosion and deposition using GIS. Journal of geographics information scienze. Vol. 10 pp MOORE I.& BURCH G. (1986) Sediment transport capacity of sheet and rill flow: Application of unit stream power theory. Water Resources Research, 22, PISTOCCHI A., CASSANI G. & ZANI O. (2002) Use of the USPED model for mapping soil erosion and managing best land conservation practice. Proc. of iemss 2002 (Lugano, Switzerland, June 2002), vol. 3, Valutazione del rischio erosione: applicazione del modello RUSLE. Dicembre 2004, Autore consorzio Lamma CRES. WISCHMEIER W.H. & SMITH D.D. (1978) - Predicting rainfall-erosion losses: A guide to conservation planning. U.S. Department of Agriculture, Agricultural Handbook No. 537, 58 pp. WISCHMEIER, W. H., AND D. D. SMITH, (1960) A universal soil-loss equation to guide conservation farm planning. Trans. Int. Congr. Soil Sci., 7th, p