Lezione di Climatologia
Idrologia applicata e
Bilancio Idrico
Ing. Paola Galliani
ISPRA
Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale
[email protected]
19 marzo 2013
1. CARATTERISTICHE CLIMATICHE ED
IDROLOGICHE DELL’ITALIA
2. IDROGRAFIA E REGIMI FLUVIALI
3. BACINI IDROGRAFICI
4. ATTIVITA’ DI MONITORAGGIO
IDROLOGICO
5. BILANCIO IDRICO
CARATTERISTICHE CLIMATICHE ED
IDROLOGICHE DELL’ITALIA
Generalità sul clima italiano
I fattori che determinano il clima in Italia sono:
- la posizione astronomica, compresa fra i 36° ed i 45° N di latitudine, sede di
un fronte di convergenza da Nord e da Sud di masse d’aria di contrastanti
caratteristiche termodinamiche;
- la posizione geografica, gravante sul lato occidentale della grande massa dei
vecchi continenti, prossima all’Oceano Atlantico ed all’Africa Settentrionale;
- l’estensione della penisola, in direzione Nord-Sud per oltre 10° di latitudine,
oltre 1300 km;
- la marittimità del clima (almeno per la penisola), per la forma lunga e stretta
della penisola nel Mar Mediterraneo;
- la configurazione orografica, influente in particolare sul clima invernale, con la
barriera dell’arco alpino a protezione dai venti freddi provenienti dal I e IV
quadrante e con la dorsale appenninica a riparo del versante tirrenico dai venti
freddi di Nord-Est.
Regime pluviometrico
La stagionalità degli eventi metereologici
è legata alla variazione dell’angolo d’incidenza
dei raggi solari sulla superficie terrestre.
Il regime pluviometrico della
penisola italiana presenta, con esclusione
dell’arco alpino, un netto minimo estivo.
Di contro, il massimo delle precipitazioni
è presente con una unica punta massima
durante l’inverno nelle regioni più meridionali
della penisola, mentre nelle regioni centrali
mostra un massimo principale in autunno
ed uno secondario in primavera.
Il valore massimo principale aumenta e si
sposta verso l’estate salendo alle regioni
settentrionali fino a divenire un unico
massimo estivo nelle zone alpine.
Carta delle
precipitazioni
medie annuali
Precipitazioni in Italia
Il valore medio delle precipitazioni meteoriche registrato in
Italia corrisponde ad un'altezza media di precipitazioni di poco
inferiore ai 1000 mm/anno.
Considerato che l'altezza media delle precipitazioni in Europa
è pari a circa 650 mm/anno, è evidente che l'Italia riceve un
quantitativo di acque meteoriche significativamente superiore
alla media europea.
Le difficoltà dell'Italia di disponibilità idriche è imputabile
sostanzialmente alla irregolare distribuzione, sia spaziale che
temporale, delle precipitazioni sul nostro territorio. La
differenza di latitudine fra Nord Italia e Sud Italia e isole
comporta notevoli differenze climatiche, con conseguenti
differenze nell'altezza media delle precipitazioni e conseguenti
differenze nelle disponibilità idriche.
Regime pluviometrico
Rappresentazione
della distribuzione della
precipitazione media annua
(il valore medio della precipitazione
è pari a circa 1000 mm/anno)
Caratteri distintivi:
- diminuzione della precipitazione
al diminuire della latitudine;
- coerenza della sua distribuzione
con le linee fondamentali dell’orografia;
- influenza sulla sua distribuzione
dell’orientamento dei versanti
rispetto alla direzione dei venti
prevalenti.
Regime pluviometrico:
Mesi estivi
Nei mesi estivi (giugno-agosto)
si nota una netta diminuzione
della piovosità con il diminuire
della latitudine.
La precipitazione si concentra sulle
regioni alpine.
Valori di precipitazione di poco
superiori a 100 mm predominano
su vaste aree dell’Italia centrale
e lungo la dorsale dell’Appennino.
Le precipitazioni si mantengono
su valori generalmente inferiori
ai 100 mm sul resto del territorio
peninsulare ed ai 50 mm in
Sicilia e Sardegna.
Regime pluviometrico:
Mesi invernali
Nei mesi invernali (dicembre-febbraio)
quando le formazioni cicloniche
investono tutta l’Italia,
le piogge risultano piuttosto uniformi
sull’intera penisola,
fatta eccezione per limitate aree
dell’Appennino Centrale,
in Calabria (superiori a 500 mm)
e sulla pianura pugliese
(inferiori a 200 mm).
IL BILANCIO IDROLOGICO
dS/dt = INP - OUT
Componenti del ciclo idrologico in un sistema aperto
P
= precipitazione
Qin = portata entrante
Qout= portata uscente
Qg = trasporto dal corso
d’acqua alla falda
(segno positivo: da falda a
fiume)
Gin = deflusso sottosuperficiale
in entrata
Gout = deflusso sottosuperficiale
in uscita
Es = evaporazione dal suolo
Ts = traspirazione
Eg = evaporazione da falda
Tg = traspirazione da falda
I
= infiltrazione
S = variazione di invaso relativo
al volume di controllo di
interesse
IDROGRAFIA
E
REGIMI FLUVIALI
Carta
idrografica
L’Italia è caratterizzata
da un grande bacino
idrografico il Po di circa
70.000 kmq, da alcuni
bacini di medie
dimensioni quali il
Tevere, l’Adige, l’Arno,
il Piave, il Volturno e da
molti corsi d’acqua con
bacini di modesta
superficie
Deflusso naturale
• La lunghezza relativamente breve della maggior
parte dei corsi d'acqua italiani, comporta anche
tempi di percorrenza relativamente brevi dalla
sorgente alla foce.
• Questo è anche causa di fenomeni alluvionali
frequenti nel periodo di massima piovosità.
• In tali casi l'abnorme quantità di precipitazioni
concentrata in brevi periodi comporta il rapido
scorrimento delle acque verso il mare, in quanto
viene superata la capacità di immagazzinamento dei
corsi d'acqua, dei laghi e del sottosuolo,
sottraendo di fatto enormi quantitativi di acqua ad
un possibile uso da parte dell'uomo.
Regimi fluviali
Il regime dei deflussi è dominato da:
- precipitazioni (liquide e solide) (regime pluviometrico);
- temperatura (flussi evapotraspirativi);
- caratteristiche geomorfologiche;
- permeabilità.
Il regime dei deflussi rispecchia quello delle precipitazioni. Questo è tanto
più vero quanto più impermeabile è il bacino, e quindi quanto più
debole è l’effetto di immagazzinamento d’acqua nel suolo.
Mentre, tanto più un bacino è permeabile tanto più regolare è la portata del corso
d’acqua, venendosi a ridurre lo scarto fra la portate massime e quelle minime.
La variabilità stagionale dei deflussi costituisce una caratteristica molto importante
ai fini dell’utilizzazione delle risorse idriche.
Per es., la carenza di deflussi disponibili durante la stagione estiva condiziona
fortemente l’utilizzo delle risorse idriche, soprattutto quelle per fini irrigui.
La conseguenza è spesso un eccessivo ricorso alla risorsa idrica sotterranea,
determinando l’insorgere di fenomeni quali-quantitativi (intrusione salina,
subsidenza..) con modificazioni a volte irreversibili.
Regimi fluviali
Distinguiamo alcuni regimi fluviali, o dei deflussi, in base alla
seguente classificazione dei bacini:
- Bacini glaciali
- Bacini alpini (regime pluviometrico continentale o alpino)
- Bacini appenninici, distinti a loro volta in
i) parzialmente permeabili
ii) impermeabili
- Bacini insulari
Regimi fluviali: bacini glaciali
Bacini glaciali
Scarsa è la correlazione
fra la curva dei deflussi
e quella degli afflussi
(perché sono importanti
gli effetti di
immagazzinamento
dell’acqua nella coltre
nivale)
180
Deflussi mensili
Precipitazioni mensili
160
altezza d'acqua [mm]
I bacini glaciali sono
ricoperti in buona parte
da ghiacciai
140
120
100
80
60
40
20
0
G
F
M
A
M
G
L
A
S
O
N
Il diagramma riporta il caso del bacino del Lys a Gressoney St Jean (90.6 km2)
D
Regimi fluviali: bacini alpini
Nel caso dei bacini alpini,
i deflussi presentano due massimi
(principale in estate e secondario
in autunno)
250
Precipitazioni mensili
Deflussi mensili
altezza d'acqua [mm]
Fra la curva dei deflussi e quella
degli afflussi si nota uno
sfasamento:
le precipitazioni nevose autunnoinvernali si trasformano in defllussi
durante la primavera-inizio estate.
Bacini alpini
200
150
100
50
0
G
F
M
A
M
G
L
A
S
O
N
D
Regimi fluviali: bacini appenninici
semipermeabili
La curva dei deflussi è
notevolmente più regolare di
quella degli afflussi.
Tale regolarità è tanto più
pronunciata quanto maggiore è
l’area di bacino interessata
da formazioni permeabili.
200
180
altezza d'acqua [mm]
Il regime dei deflussi dipende in
buona parte dal regime
pluviometrico
determinando un massimo dei
deflussi in autunno o inverno.
160
Precipitazioni mensili
Deflussi mensili
140
120
100
80
60
40
20
0
G
F
L’esempio di riferisce al Tevere a Ripetta.
M
A
M
G
L
A
S
O
N
D
Regimi fluviali: bacini appenninici
impermeabili
200
In taluni bacini appenninici
alle piogge primaverili si
sommano i contributi di
fusione nivale.
Precipitazioni mensili
Deflussi mensili
180
160
altezza d'acqua [mm]
La curva dei deflussi è
simile a quella degli afflussi.
Il minimo estivo è molto
pronunciato.
140
120
100
80
60
40
20
0
G
F
M
A
M
L’esempio di riferisce al Reno a Casalecchio (Bologna)
G
L
A
S
O
N
D
Regimi fluviali: bacini insulari
200
La curva dei deflussi è
simile a quella degli afflussi.
180
160
altezza d'acqua [mm]
Il regime pluviale è
mediterraneo.
I deflussi registrano quindi
magre estive e piene
invernali- primaverili.
Precipitazioni mensili
Deflussi mensili
140
120
100
80
60
40
20
0
G
F
M
A
M
L’esempio di riferisce al Simeto a Giarretta (Sicilia)
G
L
A
S
O
N
D
Regimi fluviali
Regime dei deflussi
inverno
12
46
33
57
Alpini
App. Imp.
App. Perm
Insulari
Deflusso stagionale (% del
primavera
estate
21
42
33
5
33
14
29
3
Alpini
totale annuo)
autunno
25
16
20
11
Appenninici impermeabili
45
50
40
45
35
40
30
35
25
30
25
20
20
15
15
10
10
5
5
0
0
Inverno
Primavera
Estate
Autunno
Inverno
Appenninici permeabili
Primavera
Estate
Autunno
Estate
Autunno
Insulari
35
60
30
50
25
40
20
30
15
20
10
5
10
0
0
Inverno
Primavera
Estate
Autunno
Inverno
Primavera
BACINI IDROGRAFICI
BACINO IDROGRAFICO
SUPERFICIALE
• SI DEFINISCE BACINO IDROGRAFICO RELATIVO
AD UNA SEZIONE DI CHIUSURA DI UN CORSO
D’ACQUA LA PORZIONE DI TERRITORIO CHE
RACCOGLIE TUTTE LE ACQUE CHE
DEFLUISCONO ATTRAVERSO LA SEZIONE
CONSIDERATA
BACINO SOTTERRANEO
Poiché la corrispondenza tra l’andamento
altimetrico della superficie del bacino e quello della
superficie impermeabile di fondo è soltanto
approssimativa - e in certi casi inesistente - è facile
che la proiezione orizzontale del bacino idrografico
superficiale non coincide con quella del BACINO
SOTTERANEO (come ad esempio nei bacini
carsici)
Caratteristiche di un bacino
idrografico
• Caratteristiche morfometriche superficie, forma, pendenza:
influiscono direttamente sullo scorrimento superficiale, sulla
produzione trasporto e deposito di sedimenti,
sull’organizzazione della rete idrografica, sui tempi di
corrivazione e sul deflusso
• Caratteristiche litologiche: condizionano la disgregazione e
l’erosione del terreno, il trasporto e il deposito dei sedimenti e lo
scorrimento sotterraneo
• Caratteristiche dell’uso del suolo: influiscono sulle perdite del
bacino per evaporazione e traspirazione, sulle modalità dello
scorrimento superficiale e dell’erosione
BACINO IDROGRAFICO:
La conoscenza delle caratteristiche fisiche è
fondamentale per le seguenti valutazioni:
• BILANCIO IDROLOGICO
• PORTATE DI PIENA
• DEFLUSSO MINIMO VITALE
• EROSIONE DEI SUOLI
• CARICO INQUINANTE
CARTA DEI BACINI IDROGRAFICI
1
12/19/2015
ATTIVITA’ DI MONITORAGGIO
IDROLOGICO
Attività di monitoraggio
Le attività di monitoraggio idrologico
consistono nel rilevamento sistematico di
alcuni parametri metereologici quali la
temperatura dell’aria, le precipitazioni,
l’anemometria, la radiazione solare, la
pressione atmosferica al suolo e altri
parametri prettamente idrologici, quali i livelli
idrometrici dei fiumi e dei laghi e delle falde
freatiche e misure dirette a determinare le
portate dei corsi d’acqua
Gli Annali Idrologici
La parte prima contiene i seguenti elementi:
Termometria: massime e minime temperature giornaliere; valori medi estremi delle
temperature mensili;
Pluviometria: totali giornalieri mensili ed annuali; precipitazioni massime di 1, 3, 6, 12,
24 ore consecutive; massime precipitazioni dell'anno per periodi di più giorni
consecutivi; precipitazioni di notevole intensità e breve durata; manto nevoso;
Meteorologia: pressione atmosferica; umidità relativa; nebulosità; vento al suolo;
La parte seconda si riferisce ai dati relativi ai corsi d'acqua, e contiene le seguenti
tabelle riguardanti:
Afflussi meteorici su alcuni bacini imbriferi;
Osservazioni idrometriche giornaliere;
Portate e bilanci idrologici;
Osservazioni freatimetriche;
Trasporto torbido;
Indagini, studi idrologici, ed eventi di carattere eccezionale (in questo capitolo
conclusivo vengono descritti, qualora si verifichino, i fenomeni eccezionali, come
alluvioni o lunghi periodi di siccità).
Monitoraggio pluviometrico
Misura puntuale della precipitazione al suolo
L’altezza di precipitazione (o di pioggia, dato che normalmente il tipo di
precipitazione di interesse è quello liquido - pioggia)1 si definisce come l’altezza
della lama d’acqua che coprirebbe una superficie orizzontale, qualora tutta l’acqua
raccolta dalla superficie fosse trattenuta, così da formare uno strato di spessore
uniforme. Quando si parla di altezza di precipitazione è dunque necessario
specificare sempre l’intervallo di tempo in cui la precipitazione è caduta.
Gli strumenti utilizzati per la misura delle precipitazioni raccolgono ovviamente
soltanto l’acqua caduta su una superficie molto ridotta. La principale caratteristica
delle misure di precipitazione tradizionali è quindi di essere misure puntuali.
Nota: 1 mm di lama d’acqua su 1 m2 equivale ad 1 litro (1000 cm3).
con precipitazione si indicano gli afflussi meteorici sia liquidi (pioggia) che solidi
(neve, nevischio, grandine). In genere le precipitazioni solide si misurano attraverso
il loro equivalente in acqua.
1
Struttura del pluviometro
Un pluviometro è un recipiente cilindrico,
nella cui bocca, disposta orizzontalmente1,
è sistemato un imbuto raccoglitore.
L’acqua si raccoglie sul fondo del
pluviometro, quando questo è di
dimensioni tali da poter essere agevolmente
maneggiato, oppure in un secondo
recipiente, più piccolo disposto al suo
interno.
Lo scopo dell’imbuto è quello di ridurre il
più possibile le perdite per evaporazione.
A questo scopo il foro, che è coperto da una
sottile rete metallica, deve essere il più
piccolo possibile.
1gli
strumenti devono essere dotati di bolla di livello per una facile e precisa messa in
opera. Per studi idrologici particolari, tuttavia, si utilizza, a volte, un'apertura
parallela alla pendenza del terreno.
Struttura del pluviometro
Per la misura dell’afflusso
meteorico
nel caso di precipitazioni solide,
il pluviometro deve essere
riscaldato.
Le figure rappresentano
 un pluviometro non
riscaldato
un pluviometro riscaldato

Il pluviometro del Servizio Idrografico Nazionale
Il Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale ha adottato pluviometri
con bocca di diametro pari a 0.357 m (corrispondente ad una superficie di
un decimo di metro quadrato). Ad ogni litro di acqua raccolta
corrispondono così 10 mm di altezza di precipitazione.
Il pluviometro viene installato ad un’altezza dal suolo di 1.5 m circa in
luogo aperto, lontano da alberi e da fabbricati, in modo che la pioggia sia
in ogni parte libera di cadere sul ricevitore del pluviometro.
Nelle pubblicazioni del Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale le
altezze di precipitazione ai pluviometri sono misurate con la precisione di
0.2 mm.
Le altezze di precipitazione misurate dai pluviometri vengono lette
normalmente una volta al giorno. Per misure relative ad intervalli di
tempo minori si utilizzano strumenti detti pluviografi.
Pluviografi
Per numerosi scopi pratici è necessario conoscere l’intensità di precipitazione
o intensità di pioggia. L’intensità di pioggia può essere istantanea o media.
L’intensità di pioggia media è il rapporto (espresso in millimetri all’ora) tra
l’altezza di precipitazione e la durata corrispondente.
Il grafico che rappresenta l’andamento nel tempo dell’intensità di precipitazione (che
in pratica è sempre un’intensità media, calcolata su intervalli di tempo di una certa
durata) prende il nome di ietogramma.
La registrazione dell’altezza di pioggia era
effettuata in passato (e talvolta ancora oggi
in molti casi) in forma di grafico su un
diagramma. Da qui il nome di pluviografi
con cui questi strumenti sono conosciuti.
Il pluviografo è quindi costituito da:
- sensore (che rileva istante per istante il
valore dell’altezza di pioggia caduta)
- apparato di registrazione (foglio di carta,
- nastro magnetico, memoria solida).
Le reti di rilevamento pluviometriche
Le osservazioni effettuate da un singolo pluviometro sono
rappresentative di un’area più o meno ristretta all’intorno dello
strumento. Per conoscere la distribuzione delle piogge in una
regione di qualche estensione è necessario installare più
strumenti - una rete.
Il numero dei pluviometri di cui è necessaria l’installazione dipende
da:
- uso delle osservazioni;
- distribuzione spaziale delle precipitazioni.
La densità della rete pluviometrica italiana (tra le più fitte) è di
circa uno strumento ogni 80 km2, quella francese pari a 1 su 150
km2, negli Stati Uniti pari a 1 su 700 km2.
La rete del Compartimento di Roma
La rilevazione elettronica o automatica dei dati
Vantaggi:
Possibilità di effettuare un trattamento completo dei dati stessi, dal sistema di
rilevamento alle elaborazioni più complesse, in maniera completamente automatica,
eliminando così gran parte degli errori e delle imprecisioni dovute all’intervento
degli operatori.
Un sistema elettronico di misura ed acquisizione di dati è costituito
essenzialmente da tre parti:
1) sensore, che provvede a trasformare le variazioni della grandezza misurata in
variazioni di una grandezza di tipo elettrico;
2) sistema di controllo, basato su microprocessore, che provvede alle seguenti
funzioni:
- acquisizione ad intervalli prestabiliti dei segnali provenienti dal sensore;
- conversione della grandezza elettrica di tipo continuo (analogico) in forma
numerica (digitale);
- eventuale visualizzazione locale dei dati;
- memorizzazione dei dati su supporto di memoria;
- eventuale trasmissione dei dati;
3) sistema di alimentazione, che fornisce l’energia necessaria al funzionamento
dell’intero apparato.
La rilevazione elettronica dei dati:
Il sistema di acquisizione
dati, si trova ad operare,
nella maggior parte dei casi,
in condizioni ambientali
assai severe (con elevati
sbalzi di temperatura tra il
giorno e la notte) e in
presenza di fattori aggressivi
di varia natura. E’
essenziale, quindi, la
completa adattabilità a tali
condizioni dei sensori
prescelti, la cui importante
funzione, di acquisire e di
convertire, deve essere al
meglio salvaguardata.
Sensore
La rilevazione elettronica dei dati: Sistema di controllo 2
La visualizzazione locale dei dati consente all’operatore di verificare sia la taratura
dello strumento, da effettuarsi tramite confronto con strumento campione, sia il
corretto funzionamento di tutto il sistema di acquisizione.
E’ inoltre possibile rileggere rapidamente i dati acquisiti e registrati sui moduli di
memoria. La registrazione locale dei dati viene attualmente realizzata utilizzando
quasi esclusivamente moduli di memoria allo stato solido, che possono essere di vario
tipo:
- EPROM, in cui i dati vengono scritti utilizzando impulsi elettrici, ma che per essere
cancellati richiedono l’utilizzo di un apposito cancellatore a raggi ultravioletti. Hanno
una elevatissima affidabilità, ed è praticamente impossibile perdere accidentalmente i
dati registrati;
- EEPROM (definito anche E2 PROM), in cui i dati vengono scritti utilizzando impulsi
elettrici. A fronte di una maggiore flessibilità rispetto al sistema EPROM (i dati
possono essere sovrascritti intenzionalmente) presentano una maggiore vulnerabilità
dovuta al rischio di una accidentale cancellazione, con conseguente perdita dei dati.
Attualmente vengono prodotte schede di alta capacità (Flash Cards) in grado di
memorizzare una notevolissima mole di dati.
Le reti di rilevamento: trasmissione dei dati
Per trasmissione dei dati si intende qui l’invio di informazioni alfanumeriche da una
stazione remota (appartenente alla rete considerata) ad un stazione centrale di
archiviazione ed elaborazione.
Tecnologie disponibili:
-
Linee telefoniche;
frequenze radio VHF/UHF e microonde;
satelliti geostazionari e polari;
telemetria meteor-burst.
La scelta fra queste tecnologie dipende da molti fattori, compresi:
- tempo minimo ammissibile fra acquisizione del dato presso la stazione remota
e suo invio alla stazione centrale;
- scala spaziale dell’applicazione;
- costi.
La rete del Compartimento Idrografico di Roma
Misura dei livelli idrometrici e stima delle portate liquide
La portata corrisponde alla quantità di acqua che in un certo istante attraversa
una data sezione.
Il deflusso superficiale corrisponde alla quantità d’acqua che attraversa una certa
sezione in un intervallo generico di tempo.
Il livello idrometrico rappresenta il livello del pelo libero, misurato rispetto ad un
determinato riferimento, corrispondente ad una certa portata.
I deflussi dei corsi d’acqua non si possono misurare direttamente, raccogliendo
l’acqua che attraversa la sezione in un dato intervallo di tempo, per motivi ben
evidenti. Solo nel caso di corsi d’acqua piccolissimi o di sorgenti si possono
eseguire misure di questo tipo, che rappresentano l’esatto corrispondente delle
misure di pioggia.
La relazione fra portate e livelli (2)
Si assume quindi che per una data sezione di un corso d’acqua esista una
relazione biunivoca1 tra portate e livelli (scala delle portate), che permette di
trasformare le osservazioni di altezza d’acqua in osservazioni di portata.
Su queste assunzioni si basa il rilevamento sistematico delle portate dei corsi
d’acqua naturali.
Non è poi necessario che le misure di portata destinate all’individuazione della
scala delle portate siano eseguite esattamente nella stessa sezione in cui si
misurano i livelli. E’ infatti del tutto sufficiente che le portate nella sezione di
misura si possano ritenere uguali a quelle della sezione in cui si osservano i
livelli. Per questo, basta che non ci siano immissioni o perdite di portata e che la
distanza fra le due sezioni sia abbastanza piccola da poter considerare uguali le
portate anche in condizione di moto vario.
1
Relazione biunivoca significa che per un dato livello esiste un unico valore di
portata e che per una data portata esiste un unico valore di livello.
La relazione fra
portate e livelli
Misura della velocità della corrente idrica
Le misure di velocità si possono effettuare in 4 modi diversi:
i)
a guado,
ii)
da ponte,
iii) da teleferica,
iv) da natante.
Misura della velocità della corrente idrica
Misure da ponte
Misura della velocità della corrente idrica
Misure da teleferica
Misura della velocità della corrente idrica
Misure da teleferica
Il monitoraggio idrometrico
Lo strumento per la misura del livello dell’acqua o altezza idrometrica
nei fiumi e nei laghi si chiama idrometro o anche limnimetro , nel caso
dei laghi, o mareografo, nel caso delle misure di livello del mare
La sezione in cui si installa l’idrometro deve essere stabile (altrimenti
si perde la consistenza della scala delle portate). Nel caso di correnti
lente (numero di Froude inferiore ad uno), che sono influenzate dalle
perturbazioni che vengono da valle, l’idrometro non deve mai essere
posto a monte di un tratto d’alveo in cui sia verosimile attendersi dei
cambiamenti particolarmente consistenti, dei quali si deve evitare
l’influenza.
Per migliorare la precisione delle misure è bene scegliere una sezione
in cui, a parità di variazione di portata, la variazione di livello sia
particolarmente sensibile.
Idrometrografo a galleggiante
Quando la registrazione dei livelli deve essere continua si utilizzano degli
strumenti automatici, di nome idrometrografi. Questi strumenti differiscono
fra loro sia per il principio su cui si basa l’organo di rilevamento vero e proprio
(sensore di livello), che produce un segnale variabile al variare del livello, sia
per il tipo di apparecchio utilizzato per registrare le misure.
In figura è descritto l’idrometrografo
a galleggiante. Le escursioni del livello del pelo
libero fanno salire e scendere il galleggiante e
il filo, mantenuto in tensione dal contrappeso,
si muove facendo ruotare la puleggia. Questa
trasmette la rotazione ad un secondo filo, al
quale è fissato un equipaggio mobile, che porta
una punta scrivente che può scorrere su guide
verticali. La punta scrivente lascia una traccia
su una carta avvolta intorno ad un tamburo ad
asse verticale, tenuto in lenta rotazione da un
meccanismo ad orologeria.
Idrometrografo ad ultrasuoni e radar
Il principio di funzionamento è
basato su di un trasduttore a
ultrasuoni che trasmette un impulso
verso la superficie da misurare (la
superficie liquida, in questo caso) e
rileva l'eco riflessa risultante.
Il tempo intercorso fra l'impulso
trasmesso e l'eco ricevuta è
convertito in una distanza.
Il sensore deve essere compensato
in temperatura, in quanto la celerità
di propagazione del segnale acustico
in aria dipende, fra l’altro, dalla
temperatura.
Misure dirette di portata tramite sensori ad ultrasuoni
Quando si rende necessario misurare la portata di corsi d’acqua
per i quali non è possibile stabilire una scala delle portate (p.
es.: corsi d’acqua con sbocco a mare e quindi influenzati
dall’escursione mareale che determina il formarsi anche di portate
in risalita - condizioni tipiche per i corsi d’acqua che alimentano
la laguna veneta), si utilizzano strumenti costituiti da sensori ad
ultrasuoni.
Si noti che questi strumenti sono diversi rispetto a quelli descritti
in precedenza, utilizzati per effettuare misure idrometriche tramite
l’osservazione della variazione dell’altezza del pelo libero.
Compiti ed organizzazione del Dipartimento di
Tutela delle Acque ex Servizio Idrografico
Le competenze del Servizio erano distinte in due parti:
1.
la prima comprendente l'attività a carattere sistematico come
l'osservazione meteorologica, limitatamente a temperatura e
precipitazione, le misure riguardanti le acque superficiali e
quindi i livelli dei corsi d'acqua e dei laghi, le portate, il
trasporto solido; è inoltre affidata al Servizio la pubblicazione
degli Annali idrologici e dei Bollettini;
2. l'altra riguarda indagini e ricerche a carattere speciale quali ad
esempio la determinazione delle caratteristiche morfologiche
dei bacini, il rilievo dei profili longitudinali dei corsi d'acqua,
il rilevamento delle sorgenti e la misura delle relative portate.
Nuova Organizzazione del
Rilevamento Idrografico
• L’ISPRA (Istituto Superiore per la
Protezione e Ricerca Ambientale) coordina
le attività di rilevamento regionale
• Le Regioni hanno costituito dall’Ottobre
2000 proprie strutture di rilevamento
idrografico per le attività di protezione
civile e per lo studio delle conoscenze
idrologiche.
BILANCIO IDRICO
Risorse Naturali
• La Conferenza delle Acque nel 1989 valutava in 155 Mld
mc/anno la risorsa naturale superficiale e in circa 53,5 Mld
mc/anno la potenziale, ossia quella che si potrebbe
utilizzare con le opere artificiali attualmente esistenti al
meglio della loro efficienza.
• Rispetto a tali valori è da evidenziare che le precipitazioni
nell’ultimi anni hanno subito decrementi oscillanti tra il
10% e il 15% su tutto il territorio nazionale;
• il deflusso superficiale naturale, nel corso dello stesso
decennio, ha subito un decremento percentuale superiore
al 25%
Scompensi idrici sul territorio
nazionale
L'acqua non è disponibile nella stessa quantità in tutte le parti
d'Italia.
Le regioni del Nord ne hanno in abbondanza e con regolarità,
circa il doppio di quanto serva.
Il Sud ne ha metà di quanto ne occorra;
Il Nord utilizza solo il 50% delle sue disponibilità idriche.
Sicilia e Sardegna e Puglia coprono appena il 20% del
proprio fabbisogno d'acqua.
Per ciò che concerne l'uso delle risorse idriche in Italia, al
Nord la domanda è maggiore a causa di una prevalente
attività agricola e zootecnica a carattere intensivo e di
un'accentuata concentrazione industriale, mentre nel Sud si
riscontra una cronica carenza d'acqua per tutti gli usi.
Utilità delle dighe per la gestione
delle risorse idriche
• Nella gestione delle risorse idriche
fondamentale è la presenza sul territorio di
invasi. In Italia sono state realizzate circa
550 grandi dighe e 10.000 invasi di piccole
dimensioni che permettono di invasare
oltre 9 Mld m3;
vi sono poi altri serbatoi in costruzione, che
dovrebbero portare la capacità totale a 10,5
Mld m3.
Stima Fabbisogni
• Notevoli sono le incertezze che si incontrano nella stima
dei fabbisogni, sia per l’incompletezza dei dati, sia per
l’aleatorietà delle proiezioni future, ovviamente
condizionate dalla scelta dei modelli di sviluppo socioeconomico e demografico.
• La stima dei fabbisogni al 2015 dell’intera nazione è di
53.5 Mld mc/anno. In particolare, il dettaglio dei
fabbisogni, settore per settore, è il seguente:
• uso civile
7,6 Mld mc /anno
• uso agricolo
26,2 Mld mc /anno
• uso industriale
13,3 Mld mc /anno
• uso energetico
6,4 Mld mc /anno
• Totale
53,5 Mld mc /anno
USO CIVILE
• Il fabbisogno idropotabile assomma a7,6 Mld mc/anno;
• La dotazione pro capite è di 278 litri ab/giorno;
• La disponibilità d'acqua diminuisce ogni anno, le località in emergenza
idrica crescono di numero, i costi ed i prezzi dell'acqua sono in rapido
aumento;
• Il 15% della popolazione italiana, ossia circa otto milioni di persone per
quattro mesi l'anno (giugno settembre) è sotto la soglia del fabbisogno
idrico minimo di 100 litri di acqua al giorno a persona;
• L'acqua nel recente passato era erogata da 7 mila enti e soggetti diversi,
(ancora molti esistenti, nonostante la riforma del sistema idrico approvata
dal Parlamento nel 1994), attraverso 13 mila acquedotti;
• Tra le città italiane Torino conserva la palma del maggior consumo
d'acqua e Firenze è quella che ne consuma meno.
• Da un lato aumentano i fabbisogni di acqua, dall'altro si riduce
progressivamente anche in Italia la quantità e peggiora la qualità delle
USO AGRICOLO
• L’uso agricolo costituisce il principale fabbisogno pari al 60% del totale
delle risorse.
• L'acqua per uso agricolo viene prelevata per circa il 28% da pozzi e
sorgenti, per circa il 6% da invasi e per circa il 66% da corsi d'acqua.
• L'elevato consumo di acqua per uso agricolo dovrebbe portare a considerare
la necessità di una opportuna normativa concernente il possibile riutilizzo
agricolo delle acque reflue civili.
• Nel settore agricolo esigenze di mercato e una rinnovata concezione
dell'agricoltura stanno portando ad una riduzione nell'utilizzazione delle
risorse.
• In questo contesto l'uso di tecniche risparmiatrici di acqua tende a
diffondersi, specialmente nel Mezzogiorno, dove senza acqua non è
possibile un'agricoltura competitiva.
USO INDUSTRIALE
• I consumi idrici industriali sono fortemente diversificati in relazione al tipo di
attività industriale e in relazione al tipo specifico di utilizzo dell'acqua nei vari
cicli industriali.
• Per quanto riguarda l'acqua utilizzata per il raffreddamento, l'impiego di acqua
dolce tende a essere sostituito da quello di acqua marina e salmastra.
• Comunque la totalità dell'acqua prelevata per il raffreddamento viene restituita
dopo l'impiego. Ciò vale, anche se in misura più ridotta, per le acque di
processo e di servizio prelevate dall'industria. Va però rilevato che l'acqua
restituita dalle industrie presenta generalmente caratteristiche di qualità
significativamente peggiori rispetto all'acqua prelevata, il che rende l'acqua
restituita utilizzabile soltanto dopo opportuni trattamenti.
• Un altro dato peculiare relativo all'uso industriale dell'acqua è che il trend dei
consumi idrici industriali è in diminuzione percentuale rispetto agli altri usi
dell'acqua. Il fenomeno sarebbe dovuto, soprattutto in Italia, allo sviluppo
maggiore delle industrie leggere rispetto a quelle pesanti (forti consumatrici di
acqua) e al sempre più diffuso impiego del riciclo dell'acqua nelle attività
industriali.
Problematiche nella gestione
• Un terzo dell'acqua disponibile in Italia si disperde
lungo le reti fatiscenti e corrose degli acquedotti.
• Questo è un problema di corretta gestione, di controlli e
di tariffazione.
• Il 30% dell'acqua che entra nelle condotte idriche si
perde per strada e non arriva nelle case;
• Anche il 40% dell'acqua per irrigazione si perde lungo
le tubazioni dagli invasi alle prese e agli idranti;
• L'inquinamento costituisce il maggior pericolo per le
riserve idriche;
• Il riciclo e il riutilizzo dell'acqua in Italia sono praticati
solo marginalmente.
Considerazioni Finali nella
Gestione delle Risorse Idriche
• La corretta gestione delle risorse idriche è
fondamentale per poter assicurare livelli di quantità e
di qualità non solo oggi ma soprattutto per i nostri
figli
• E’ fondamentale non depauperare le risorse
sotterranee in quanto con un loro sovrasfruttamento si
altera l’equilibrio idrologico e si causa specie nelle
aree costiere la salinizzazione delle falde .
• Si deve pertanto incentivare l’utilizzo di acque reflue
trattate per le esigenze industriali ed agricole e limitare
l’uso delle risorse di qualità al solo settore idropotabile