Modellistica Afflussi Deflussi Nella Regione Emilia
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Quadro Conoscitivo - Attività D IA/RER_02_088 I Quadro Conoscitivo - Attività D IA/RER_02_088 Dott. Giuseppe Bortone: Responsabile Servizio Tutela e Risanamento Risorsa Acqua - Regione Emilia-Romagna Coordinamento generale: Ing. Tiziano Draghetti Responsabile della Pianificazione Sostenibile della Risorsa Idrica - Regione Emilia-Romagna Responsabile di Progetto: Dott.ssa Rosanna Bissoli - ARPA Ingegneria Ambientale Responsabili dell’Attività D: Ing. Daniele Cristofori e Ing. Paolo Spezzani - ARPA Ingegneria Ambientale Gruppo di lavoro: - Ing. Paolo Spezzani - ARPA Ingegneria Ambientale - Ing. Daniele Cristofori - ARPA Ingegneria Ambientale - Ing. Francesco Pollicino - Consulente ARPA Ingegneria Ambientale La segreteria tecnica è stata curata da ARPA Ingegneria Ambientale: - Dott.ssa Tanya Fontana - Sig. Andrea Bondi La cartografia è stata curata dal Centro Cartografico di ARPA Ingegneria Ambientale: - Dott.ssa Monica Carati - Dott.ssa Monica Branchi - Dott.ssa Maria Cristina Masti La grafica è stata curata da ARPA Ingegneria Ambientale: - Sig.ra Leda Ferrari - P.I. Giuseppe Vasta Si ringraziano per la collaborazione prestata e/o per i dati forniti: - Ing. A. Pistocchi - Autorità dei Bacini Regionali Romagnoli - Ing. M. Di Lorenzo - ARPA Servizio Idrometeorologico - Ing. S. De Benedictis - ARPA Servizio Idrometeorologico - Dott. F. Filippini - ARPA Servizio Sistemi Informativi - Dott. C. Cacciamani - ARPA Servizio Idrometeorologico - Dott. F. Zinoni - ARPA Servizio Idrometeorologico - Ing. P. Staccioli - Servizio di Protezione Civile della Regione Emilia-Romagna - Sig. D. Branchini - Consulente ARPA Ingegneria Ambientale Quadro Conoscitivo - Attività D IA/RER_02_088 SOMMARIO 1. Raccolta, analisi ed eventuale ricostruzione dei dati meteoclimatici e idrologici 1 1.1 Dati pluviometrici .......................................................................................... 2 1.1.1 Ricostruzione dei dati mancanti 5 1.1.2 Caratterizzazione pluviometrica del periodo 1991 - 2001 6 1.2 Dati termometrici......................................................................................... 11 1.2.1 Ricostruzione dei dati mancanti 12 1.2.2 Caratterizzazione termometrica del periodo 1991 - 2001 13 1.3 Dati di portata .............................................................................................. 15 2. Descrizione del modello afflussi - deflussi 20 2.1 Struttura del modello a livello di sottobacino.............................................. 22 2.1.1 Determinazione della pioggia efficace e dell’evapotraspirazione potenziale 23 Ricostruzione delle piogge efficaci (PE) 24 Calcolo dell’evapotraspirazione potenziale (ETp) 25 2.1.2 Processi a livello del suolo 27 Deflusso superficiale (R) 29 Evapotraspirazione (ET) 30 Deflusso ipodermico (DI) 30 Infiltrazione nella falda (INF) e perdite verso falde inattive (PERD) 31 Bilancio idrico a livello del suolo 31 Aree urbanizzate 32 2.1.3 Processi a livello della zona inferiore 32 Deflusso di falda (DF) 32 Bilancio idrico della zona inferiore 33 2.1.4 Deflussi alla sezione di chiusura del sottobacino 33 2.2 Trasferimento del contributo dei singoli sottobacini verso valle................. 33 2.2.1 Trasferimento del contributo dei singoli sottobacini verso valle 33 2.2.2 Derivazioni e infiltrazioni dal letto fluviale e scarichi o immissioni 34 3. Taratura del modello afflussi - deflussi 37 3.1 Parametri di taratura del modello afflussi - deflussi .................................... 37 3.2 Metodologia adottata per la taratura ............................................................ 38 3.2.1 Confronto con misure di portata 39 3.2.2 Deflussi medi annui e del mese di minima e di massima 39 I Quadro Conoscitivo - Attività D IA/RER_02_088 3.2.3 Curve di durata delle portate 41 3.2.4 Regionalizzazione dei parametri di taratura 43 3.2.5 Analisi di sensibilità 44 3.3 Risultati della taratura.................................................................................. 46 3.3.1 Bacini affluenti in Po 48 3.3.2 Bacino del Reno 52 3.3.3 Bacini forlivesi e ravennati 56 3.3.4 Bacini riminesi 60 4. Applicazione del modello ai corsi d’acqua per il calcolo delle portate giornaliere e sintesi delle ricostruzioni 63 5. Stima dei deflussi per i comprensori di bonifica 79 Allegato 1 Anagrafica stazioni pluviometriche e termometriche Allegato 2 Disponibilità di rilievi pluviometrici per gli anni 1991 - 2001 Allegato 3 Confronto fra le precipitazioni cumulate annue (in mm) rilevate negli anni 1991 - 2001 e i valori di lungo periodo Allegato 4 Disponibilità di rilievi termometrici per gli anni 1991 - 2001 Allegato 5 Confronto fra temperature medie rilevate negli anni 1991 - 2001 e il lungo periodo Allegato 6 Principali grandezze idrologiche di sintesi deducibili dalle ricostruzioni afflussi - deflussi per il periodo 1991 - 2001 Allegato 7 Curve di durata delle portate deducibili dalle ricostruzioni afflussi - deflussi per il periodo 1991 - 2001 II Quadro Conoscitivo - Attività D IA/RER_02_088 1. RACCOLTA, ANALISI ED EVENTUALE RICOSTRUZIONE DEI DATI METEOCLIMATICI E IDROLOGICI Per quanto riguarda i dati meteoclimatici le attività di raccolta, sistematizzazione, analisi ed eventuale ricostruzione delle serie storiche incomplete sono risultate funzionali sia all'implementazione e alla taratura del modello afflussi - deflussi, sia alla caratterizzazione meteoclimatica dei diversi bacini e sottobacini. Per le misure di portata il ridotto numero di stazioni in cui i livelli rilevati possono essere convertiti in portate con una certa affidabilità, nonché la presenza di numerose lacune nelle serie storiche, fa ritenere utilizzabili i dati disponibili essenzialmente come riferimento per la calibrazione del modello afflussi - deflussi, mentre nella maggior parte dei casi (a tale riguardo fa eccezione il bacino del Fiume Reno) non si ritengono idonei per una caratterizzazione idrologica degli areali imbriferi. I dati meteoclimatici di interesse riguardano i valori di pioggia e di temperatura; non sono stati prese in esame altre grandezze quali umidità, radiazione solare, pressione atmosferica, etc, rilevate su un numero limitato di stazioni e di minore rilievo in relazione alle finalità della presente attività. Per quanto riguarda i deflussi sono state acquisite sia le rilevazioni dei livelli idrometrici, sia le eventuali elaborazioni disponibili finalizzate alla conversione degli stessi in portate (scale di deflusso e/o valori già trasformati in portate). L'arco temporale di riferimento riguarda gli 11 anni ricompresi fra il 1991 e il 2001; in effetti sono stati acquisiti anche i dati meteoclimatici relativi al 1990, utilizzati nella modellazione afflussi - deflussi per la definizione delle condizioni idrologiche di stato iniziale al 01/01/1991. Gli enti di riferimento per l'acquisizione dei dati sono stati essenzialmente le Sezioni di Parma e Bologna del Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (SIMN, ora ARPA SMR); si sono prese inoltre in esame diverse stazioni gestite dal Servizio Meteorologico Regionale di ARPA Emilia-Romagna (ARPA SMR). Non si sono considerati gli strumenti di proprietà di enti quali Consorzi di Bonifica o Comunità Montane, in quanto il coordinamento delle diverse reti di strumentazione e la raccolta delle rilevazioni presso un unico centro regionale hanno preso avvio solo negli anni 1999 - 2000; l'acquisizione dei dati antecedenti a tali anni risulterebbe quindi assai dispersiva e, inoltre, i dati stessi non risultano sempre di significativo rilievo in relazione alla presente attività. Per quanto riguarda le misure di portata si sono inoltre utilizzati i dati resi disponibili dall'Autorità di Bacino del Reno e da quella dei Bacini Regionali Romagnoli. Quale scala temporale di riferimento è stata assunta quella giornaliera; per quanto riguarda le temperature vengono presi in considerazione sia i valori massimi che quelli minimi, mentre per i deflussi, nel caso non siano disponibili i valori di portata ma solo le rilevazioni dei livelli, sono stati acquisite le serie storiche idrometriche orarie, al fine di convertirle in portate e quindi di aggregare i valori ottenuti sui diversi giorni. 1 Quadro Conoscitivo - Attività D IA/RER_02_088 Le considerazioni che hanno portato ad individuare il giorno, piuttosto che l'ora, quale intervallo temporale più opportuno sono di seguito riportate: · per l'areale di pertinenza del SIMN di Parma (identificabile sostanzialmente con le provincie di PC, PR, RE e MO) la maggior parte dei dati meteoclimatici è disponibile solo alla scala giornaliera; · le attività di analisi dei dati meteoclimatici e di eventuale ricostruzione delle serie storiche incomplete risultano computativamente assai meno onerose; · una minore onerosità computazionale si evidenzia anche per le attività di ricostruzione dei deflussi; una scala temporale oraria, richiedendo una maggiore complessità delle schematizzazioni concettuali modellistiche, renderebbe inaccettabili alcune delle semplificazioni introdotte negli algoritmi del modello idrologico; · le successive analisi e modellazioni qualitative hanno un grado di dettaglio temporale assai inferiore a quelle delle ricostruzioni dei deflussi; in particolare, con riferimento alle modellazioni qualitative, si è ritenuto opportuno rinunciare alla simulazione di serie storiche, prendendo quale riferimento condizioni medie rappresentative degli stati idrologici di maggiore interesse, deducibili adeguatamente dai valori giornalieri di portata; · la scala temporale giornaliera risulta idonea per i bilanci idrologici e le diverse