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Lezione di Climatologia Idrologia applicata e Bilancio Idrico. Ing. Paola Galliani ISPRA Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale ing.galliani@libero.it 19 marzo 2013. CARATTERISTICHE CLIMATICHE ED IDROLOGICHE DELL’ITALIA IDROGRAFIA E REGIMI FLUVIALI BACINI IDROGRAFICI

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lezione di climatologia idrologia applicata e bilancio idrico
Lezione di Climatologia Idrologia applicata e Bilancio Idrico

Ing. Paola Galliani

ISPRA

Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale

ing.galliani@libero.it

19 marzo 2013

slide2

CARATTERISTICHE CLIMATICHE ED IDROLOGICHE DELL’ITALIA

  • IDROGRAFIA E REGIMI FLUVIALI
  • BACINI IDROGRAFICI
  • ATTIVITA’ DI MONITORAGGIO IDROLOGICO
  • BILANCIO IDRICO
slide3

CARATTERISTICHE CLIMATICHE ED

IDROLOGICHE DELL’ITALIA

slide4

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.

slide5

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.

precipitazioni in italia
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.

slide8

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.

slide9

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.

slide10

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).

slide11

IL BILANCIO IDROLOGICO

dS/dt = INP - OUT

slide12

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

carta idrografica
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
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.
slide16

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.

slide17

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
  • parzialmente permeabili
  • impermeabili
  • - Bacini insulari
slide18

Regimi fluviali: bacini glaciali

Bacini glaciali

180

Deflussi mensili

160

Precipitazioni mensili

140

120

100

altezza d'acqua [mm]

80

60

40

20

0

G

F

M

A

M

G

L

A

S

O

N

D

I bacini glaciali sono ricoperti in buona parte da ghiacciai

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)

Il diagramma riporta il caso del bacino del Lys a Gressoney St Jean (90.6 km2)

slide19

Regimi fluviali: bacini alpini

Bacini alpini

250

Precipitazioni mensili

Deflussi mensili

200

150

altezza d'acqua [mm]

100

50

0

G

F

M

A

M

G

L

A

S

O

N

D

Nel caso dei bacini alpini,

i deflussi presentano due massimi

(principale in estate e secondario

in autunno)

Fra la curva dei deflussi e quella

degli afflussi si nota uno sfasamento:

le precipitazioni nevose autunno-

invernali si trasformano in defllussi durante la primavera-inizio estate.

slide20

Regimi fluviali: bacini appenninici semipermeabili

200

180

160

Precipitazioni mensili

140

Deflussi mensili

120

altezza d'acqua [mm]

100

80

60

40

20

0

G

F

M

A

M

G

L

A

S

O

N

D

Il regime dei deflussi dipende in buona parte dal regime pluviometrico

determinando un massimo dei deflussi in autunno o inverno.

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.

L’esempio di riferisce al Tevere a Ripetta.

slide21

Regimi fluviali: bacini appenninici impermeabili

200

Precipitazioni mensili

180

Deflussi mensili

160

140

120

altezza d'acqua [mm]

100

80

60

40

20

0

G

F

M

A

M

G

L

A

S

O

N

D

La curva dei deflussi è

simile a quella degli afflussi.

Il minimo estivo è molto

pronunciato.

In taluni bacini appenninici

alle piogge primaverili si sommano i contributi di fusione nivale.

L’esempio di riferisce al Reno a Casalecchio (Bologna)

slide22

Regimi fluviali: bacini insulari

200

180

160

Precipitazioni mensili

140

Deflussi mensili

120

altezza d'acqua [mm]

100

80

60

40

20

0

G

F

M

A

M

G

L

A

S

O

N

D

Il regime pluviale è mediterraneo.

I deflussi registrano quindi magre estive e piene invernali- primaverili.

La curva dei deflussi è simile a quella degli afflussi.

L’esempio di riferisce al Simeto a Giarretta (Sicilia)

slide23

Regimi fluviali

Alpini

Appenninici impermeabili

45

50

45

40

40

35

35

30

30

25

25

20

20

15

15

10

10

5

5

0

0

Inverno

Primavera

Estate

Autunno

Inverno

Primavera

Estate

Autunno

Appenninici permeabili

Insulari

35

60

30

50

25

40

20

30

15

20

10

10

5

0

0

Inverno

Primavera

Estate

Autunno

Inverno

Primavera

Estate

Autunno

Regime dei deflussi Deflusso stagionale (% del totale annuo)

inverno primavera estate autunno

Alpini 12 21 42 25

App. Imp. 46 33 5 16

App. Perm 33 33 14 20

Insulari 57 29 3 11

bacino idrografico superficiale
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
slide26

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 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
slide28
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
attivit di monitoraggio
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

slide32

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).
slide33

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.

Glistrumenti 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).

1 con precipitazione si indicano gli afflussi meteorici sialiquidi(pioggia) che solidi(neve, nevischio, grandine). In genere le precipitazioni solide si misurano attraverso il loro equivalente in acqua.

slide34

Struttura del pluviometro

Unpluviometro 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.

slide35

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 

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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.

slide37

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 diietogramma.

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).

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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.

slide40

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.

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La rilevazione elettronica dei dati:

Sensore

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.

slide42

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.

slide43

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.

slide45

Misura dei livelli idrometrici e stima delle portate liquide

La portata corrisponde alla quantità di acqua che in un certo istanteattraversa 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.

slide46

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.

1Relazione 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.

slide47

La relazione fra

portate e livelli

slide48

Misura della velocità della corrente idrica

  • Le misure di velocità si possono effettuare in 4 modi diversi:
  • a guado,
  • da ponte,
  • iii) da teleferica,
  • iv) da natante.
slide52

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.

slide53

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.

slide54

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.

slide55

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.

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Compiti ed organizzazione del Dipartimento di Tutela delle Acque ex Servizio Idrografico

  • Le competenze del Servizioeranodistinte in due parti:
  • la prima comprendentel'attività a caratteresistematico come l'osservazionemeteorologica, limitatamente a temperatura e precipitazione, le misureriguardanti le acquesuperficiali e quindiilivellideicorsid'acqua e deilaghi, le portate, iltrasportosolido; è inoltreaffidata al Servizio la pubblicazionedegliAnnaliidrologici e deiBollettini;
  • l'altrariguardaindagini e ricerche a caratterespecialequali ad esempio la determinazionedellecaratteristichemorfologichedeibacini, ilrilievodeiprofililongitudinalideicorsid'acqua, ilrilevamentodellesorgenti e la misuradelle relative portate.
nuova organizzazione del rilevamento idrografico
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.
risorse naturali
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
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.

utilit delle dighe per la gestione delle risorse idriche
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
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 socio-economico 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
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 nostre riserve.
uso agricolo
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
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
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
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