GESTIONE DELLE RISORSE GESTIONE DELLE RISORSE GESTIONE DELLE RISORSE GESTIONE DELLE RISORSE
IDRICHE IDRICHE IDRICHE IDRICHE
Michele Vurro Michele Vurro
IRSA
IRSA--CNR CNR
michele.vurro@ba.irsa.cnr.it michele.vurro@ba.irsa.cnr.it Via F. De Blasio 5, 70123 Bari Via F. De Blasio 5, 70123 Bari --II
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
il ruolo della ricerca
il ruolo della ricerca 11
CNR, CNR,
Roma 3 marzo 2009 Roma 3 marzo 2009
Definizioni
Definizioni… …
•• GRI .. La gestione delle risorse idriche rappresenta: GRI .. La gestione delle risorse idriche rappresenta:
––
la valutazione della risorsa disponibile (valutazione dell’offerta); la valutazione della risorsa disponibile (valutazione dell’offerta);
l’i di id i d i tti d i l l d i i l
l’i di id i d i tti d i l l d i i l
––
l’individuazione dei soggetti da coinvolgere nel processo decisionale; l’individuazione dei soggetti da coinvolgere nel processo decisionale;
––
la valutazione della domanda, sia in termini di quantità che di tipologia di la valutazione della domanda, sia in termini di quantità che di tipologia di utilizzo;
utilizzo;
l’i di id i d ll lt ti tt li ibili
l’i di id i d ll lt ti tt li ibili
––
l’individuazione delle alternative progettuali possibili; l’individuazione delle alternative progettuali possibili;
––
la valutazione delle variabili decisionali, ossia le variabili di progetto e di la valutazione delle variabili decisionali, ossia le variabili di progetto e di gestione della risorsa
gestione della risorsa
;;l’i di id i di it i di lt l’i di id i di it i di lt
IWRM … La gestione delle risorse idriche individua tra gli obiettivi da IWRM … La gestione delle risorse idriche individua tra gli obiettivi da perseguire la tutela della qualità e dell'equilibrio quantitativo del ciclo perseguire la tutela della qualità e dell'equilibrio quantitativo del ciclo
––l’individuazione di un criterio di scelta l’individuazione di un criterio di scelta
;;––
la scelta di un metodo decisionale la scelta di un metodo decisionale
. .perseguire la tutela della qualità e dell equilibrio quantitativo del ciclo perseguire la tutela della qualità e dell equilibrio quantitativo del ciclo idrico nonché la protezione dell'ambiente e degli ecosistemi connessi ai idrico nonché la protezione dell'ambiente e degli ecosistemi connessi ai corpi idrici. …
corpi idrici. … i lt A t 14 “
i lt A t 14 “
Gli S i b i l i i i di linoltre Art. 14 “
inoltre Art. 14 “
Gli Stati membri promuovono la partecipazione attiva di tutte le parti interessate all'attuazione della presente direttiva, in particolareall'elaborazione, al riesame e all'aggiornamento dei piani di gestione dei bacini gg p g idrografici”.
… …
M i i i t i di i M i i i t i di i
Maggiori interessi di ricerca
Maggiori interessi di ricerca… …
• World Water Assessment Report ( UNESCO-WWAP, 2009 )
•
Indicators, Monitoring and Databases
•
Climate Change and Water
• VII fase dell’IHP
: Theme 1: ADAPTING TO THE IMPACTS OF GLOBAL• VII fase dell IHP
: Theme 1: ADAPTING TO THE IMPACTS OF GLOBAL CHANGES ON RIVER BASINS AND AQUIFER SYSTEMS……gestione delle risorse idriche viene ricondotto ad un più
gene ale p oblema di adattamento agli impatti del cambiamento generale problema di adattamento agli impatti del cambiamento climatico, e l’approccio ecoidrologico….
• La NSF programmi 2009:
Climate Change Science Program
D i f W t P i th E i t
Dynamics of Water Processes in the Environment.
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
il ruolo della ricerca
il ruolo della ricerca 33
CNR, CNR,
Roma 3 marzo 2009 Roma 3 marzo 2009
A f di ti
A f di ti
Approfondimenti verso
Approfondimenti verso… …
• Adeguato monitoraggio..affidabile
• Definizione di modelli fisicamente basati
S l di i i i
• Scale di interesse: eventi estremi
• Gestione in condizione critica dall IWRM alla AM
dall IWRM alla AM
Monitoraggio
Monitoraggio Idrometeorologico Idrometeorologico
PioggiaLi ll Id t i Velocità del flusso in corsi d’acqua naturali
Livello Idrometrico Velocità del flusso in corsi d acqua naturali
5 5
Monitoraggio del contenuto d’acqua
Monitoraggio del contenuto d’acqua del del suolo suolo
Versante sperimentale
L b t i
Versante sperimentale per la misura del
contenuto d’acqua
Laboratorio
Bacini Sperimentali Satellite
Infiltrometer test Infiltrometer test
A l i i filt t f 2
visibly fractured limestone
A large ring infiltrometer of 2 m diameter and 30 cm height,
yielded infiltration data
t ti f th i t i representative of the anisotropic and heterogeneous rock.
thin furrow 2 cm deep thin furrow, 2 cm deep, hollowed in the limestone and sealed with gypsum
0 5 10 cm
limestone without visible fractures
7 0 10 20 cm 7
Electrical Resistivity Profiles Electrical Resistivity Profiles
Pressure probe to monitor the water level decrease Subsurface electrical resistivity measurements as an indicator of
t i filt ti / di t ib ti i water infiltration/redistribution in the rock.
Modellistica idrologica
Modellistica idrologica afflussi afflussi--deflussi deflussi di tipo continuo di tipo continuo
PROCESSI A SCALA DI SOTTOBACINO PROCESSI A SCALA DI SOTTOBACINOPROCESSI A SCALA DI SOTTOBACINO PROCESSI A SCALA DI SOTTOBACINO
TRASF.
TRASF.
VERSANTI VERSANTI GENERAZIONE DEL DEFLUSSO
GENERAZIONE DEL DEFLUSSO TRASF. TRASF.
CANALE CANALE TRASF.
TRASF.
VERSANTI VERSANTI GENERAZIONE DEL DEFLUSSO
GENERAZIONE DEL DEFLUSSO TRASF. TRASF.
CANALE CANALE
hs: r(t): IUH
i i e(t):
evapotraspirazione
Q(t):
hs: r(t): IUH
i i e(t):
evapotraspirazione
Q(t):
0.8 1
Geomorfologi co
pioggia re(t):
deflusso superficiale
Approccio diffusivo
0.1 0.12 0.8
1
Geomorfologi co
pioggia re(t):
deflusso superficiale
Approccio diffusivo
0.1 0.12
0 0.2 0.4 0.6
r(t)‐re(t):
infiltrazione s(t):
eccesso saturazione
0 0.02 0.04 0.06 0.08
0 0.2 0.4 0.6
r(t)‐re(t):
infiltrazione s(t):
eccesso saturazione
0 0.02 0.04 0.06 0.08
0.2 0.4 0.6 0.8 1
b(t):
Wmax W(t)
saturazione
surface runoff baseflow rainfall 0.2
0.4 0.6 0.8 1
b(t):
Wmax W(t)
saturazione
surface runoff baseflow rainfall
hg:
serbatoio lineare p(t): 0
percolazione
b(t):
deflusso profondo
hg:
serbatoio lineare p(t): 0
percolazione
b(t):
deflusso profondo
9 9
ea e ea e
Gestione
Gestione degli degli invasi invasi
F t
Forecasting Modeling
(rainfall r noff and/or Forecast Precipitation (rainfall-runoff and/or
flood routing)
MANAGEMENT
LOW
Dam subtended t h t
LOW
catchment
Forecast Flood hydrograph incoming
in the reservoir RISK
HIGH
55 ) in the reservoir
UPSTREAM AND
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
portata (m3s-1
tempo (h)
R i
UPSTREAM AND DOWNSTREAM FLOODED AREAS
Reservoir
routing OUTLET
CONTROL
Gestione degli
Gestione degli invasi invasi
Ottimizzazione della gestione per eventi di piena Ottimizzazione della gestione per eventi di piena (laminazione dinamica)
(laminazione dinamica)
ta (m3 /s) Diga di Valfabbricaafflusso
efflusso sfioratore - c.effl.=0.47 efflusso sfioratore - c.effl.=0.39
previsto
portat
tempo (ore)
Diga di Montedoglio
afflusso
efflusso totale efflusso paratoie
previsto
a (m3 /s)
efflusso sfioratore
portat
tempo (ore)
11 11
INTRUSIONE SALINA IN
ACQUIFERI COSTIERI Q
Barriers
Recharge area
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
il ruolo della ricerca
il ruolo della ricerca 1313
CNR, CNR,
Roma 3 marzo 2009 Roma 3 marzo 2009
Recharge area
IMPATTO SULLE RISORSE IDRICHE IMPATTO SULLE RISORSE IDRICHE
Open question: differenti rates di diminuzione degli indici Open question: differenti rates di diminuzione degli indici
standardizzati di precipitazione e di portata Æ differenti regole di gestione a seguito di cambiamenti della distribuzione della piovosità
Rid i d ll Riduzione della ricarica degli
if i acquiferi
IGG, Pisa
da Grassi S., Cortecci G, squarci P. (2007) – Appl. Geochem., 22 , 2273-2289
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
Risorse idriche e sviluppo sostenibile:
il ruolo della ricerca
il ruolo della ricerca 1515
CNR, CNR,
Roma 3 marzo 2009 Roma 3 marzo 2009
2273 2289
MODELLI DI CIRCOLAZIONE GLOBALE:limiti MODELLI DI CIRCOLAZIONE GLOBALE:limiti
L i f i i di i t li
Hydrol.
Hydrol.
model model scale scale
Le informazioni di vero interesse negli studi di impatto sono quelle relative ai
bi ti l l l
cambiamenti a scala locale
Le grandezze in uscita dai modelli globali forniscono un’informazione assai scarsa rispetto a quella necessaria alle valutazioni di bilancio
GCM GCM scen.s scen.s
idrologico, per il quale l’unità geografica di riferimento rimane il bacino idrografico.
TECNICHE DI REGIONALIZZAZIONE (
TECNICHE DI REGIONALIZZAZIONE ( downscaling downscaling ))
M d lli l b li d lt i l i M d lli l b li d lt i l i
Modelli globali ad alta risoluzione Modelli globali ad alta risoluzione
Downscaling dinamico Downscaling dinamico
Modelli regionali (RCM) forzati dalla circolazione a larga scala ottenuta da modelli globali a bassa risoluzione
modelli globali a bassa risoluzione
Downscaling statistico Downscaling statistico
• Funzioni di trasferimento (metodi di regressione)
• Weather-typing
17 17
yp g
• Generatori climatici stocastici
MODELLI CLIMATICI CONSIDERATI MODELLI CLIMATICI CONSIDERATI
1
1°° FASE: Risultati del modello globale ad alta risoluzione SINTEXFASE: Risultati del modello globale ad alta risoluzione SINTEX––G G (G ldi 2007)
(G ldi 2007) (Gualdi, 2007) (Gualdi, 2007)
Risoluzione spaziale circa 100km x 100km Risoluzione spaziale circa 100km x 100km
AREA DI STUDIO AREA DI STUDIO
bacino del Candelaro 1800 km2
compreso in un’unica cella del modello globale
2
2°° FASE: Risultati del modello regionale EBUFASE: Risultati del modello regionale EBU--POM (Djurdjevic e Rajkovic, POM (Djurdjevic e Rajkovic, 2008) ottenuto dal downscaling dinamico del SINTEX
2008) ottenuto dal downscaling dinamico del SINTEX––GG
Mitigation of Water Stress through new Mitigation of Water Stress through new g g g g Approaches to Integrating Management, Approaches to Integrating Management,
Technical, Economic and Institutional Instruments Technical, Economic and Institutional Instruments
19 19
http://www.aquastress.net/
http://www.aquastress.net/
AQUASTRESS: Scopo ed Obiettivi AQUASTRESS: Scopo ed Obiettivi Q Q p p
•• Sviluppare Sviluppare un pp pp un approccio approccio integrato pp pp integrato, gg , guidato ,, gg guidato dagli dagli gg stakeholders,
stakeholders, multisettoriale multisettoriale per la per la diagnosi diagnosi e la e la mitigazione
mitigazione dello dello stress stress idrico idrico a a scala scala europea europea. .
•• Principali Principali obiettivi obiettivi::
–– Produrre Produrre linee linee guida guida per per implementare implementare opzioni opzioni integrate integrate di di mitigazione
mitigazione dello dello stress stress idrico idrico a a scala scala locale, locale, regionale regionale ed ed europea
europea
–– Produrre Produrre un Produrre Produrre un un cambiamento un cambiamento cambiamento culturale cambiamento culturale culturale per culturale per per approcciare per approcciare approcciare lo stress approcciare lo stress lo stress lo stress idrico
idrico attaverso attaverso ilil coinvolgimento coinvolgimento e e l’educazione l’educazione degli degli stakeholders
stakeholders S il
S il ii t t ti ti ll titi d ll d ll
–– Sviluppare Sviluppare nuovi nuovi strumenti strumenti per la per la gestione gestione della della conoscenza conoscenza sullo
sullo stress stress idrico idrico
LA STRUTTURA DI AQUASTRESS LA STRUTTURA DI AQUASTRESS
lti t i l
Q Q
STAKEHOLDER Fora /Council
multisectorial acceptance of planning CHARACTERISATION
• Sectorial studies of water
PROVIDING PROVIDING
OPTIONS Application of
o p a g
demand/availability
• Indicators for
multisectorial option t
• Technologies
• Water management
• Policies
toolbox and feasibility studies for assessment
assessment • Economic incentives• Economic incentives
FLEXIBLE TOOLBOX FOR COLLABORATIVE PLANNING
test sites
FLEXIBLE TOOLBOX FOR COLLABORATIVE PLANNING
• IT platform for assessment of option combinations related to developed indicators
OPTION IMPLEMENTATION /
SECURING WATER SUPPLY PUBLIC
21 21
for domestic use, industry, irrigation, ecology
PUBLIC
La gestione adattativa La gestione adattativa
••
Il concetto di Adaptive Management è stato sviluppato per supportare la Il concetto di Adaptive Management è stato sviluppato per supportare la gestione delle risorse ambientali in condizioni di crescente incertezza e gestione delle risorse ambientali in condizioni di crescente incertezza ecomplessità, che rendono difficoltosa la definizione della traiettoria futura di un complessità, che rendono difficoltosa la definizione della traiettoria futura di un pp ,, sistema complesso e la sua reazione all’implementazione di strategie di
sistema complesso e la sua reazione all’implementazione di strategie di gestione.
gestione.
••
AM può essere definito come un processo sistematico di miglioramento delle AM può essere definito come un processo sistematico di miglioramento delle strategie di gestione, basato sulla capacità di apprendere dalla valutazione dei strategie di gestione, basato sulla capacità di apprendere dalla valutazione dei risultati ottenuti dalle strategie implementate.risultati ottenuti dalle strategie implementate.
••
L’AM richiede, quindi la definizione di sistemi di monitoraggio in grado di L’AM richiede, quindi la definizione di sistemi di monitoraggio in grado dit l ifl i iti i it ll di t t l i t i i ll b
t l ifl i iti i it ll di t t l i t i i ll b
supportare la riflessione critica in merito alla distanza tra le intenzioni alla base supportare la riflessione critica in merito alla distanza tra le intenzioni alla base del processo decisionale e i risultati raggiunti.
del processo decisionale e i risultati raggiunti.
Processo decisionale come ciclo Processo decisionale come ciclo Processo decisionale come ciclo Processo decisionale come ciclo
•• Nell’AM il processo decisionale passa da una struttura lineare ad una Nell’AM il processo decisionale passa da una struttura lineare ad una ciclica
ciclica ciclica.
ciclica.
Define the problem
Design actions and test hypothesis Revise uncertainties
and hypothesis
Adaptive yp
Evaluate the results
Management Cycle
Implement the actions
Monitoring implementation implementation
La nuova conoscenza che emerge in seguito al monitoraggio
dell’implementazione delle strategie di gestione viene utilizzata per ridefinire le varie fasi del processo.
23 23
p
Il monitoraggio dell’implementazione e la valutazione dei risultati assumono un ruolo fondamentale
Gaps da colmare:
Gaps da colmare:
Gaps da colmare:
Gaps da colmare:
•• Incertezza della previsione, ossia la stretta sinergia fra modelli Incertezza della previsione, ossia la stretta sinergia fra modelli ce te a de a p e s o e, oss a a st etta s e g a a ode ce te a de a p e s o e, oss a a st etta s e g a a ode ed osservazioni in un problema: sufficiente chiusura fra
ed osservazioni in un problema: sufficiente chiusura fra modelli e osservazioni
modelli e osservazioni
•• Valutazione dell’impatto delle risorse al cambiamento climatico Valutazione dell’impatto delle risorse al cambiamento climatico considerando la scale di interesse per la gestione dei sistemi considerando la scale di interesse per la gestione dei sistemi idrici
idrici
•• I termini (non solo le precipitazioni ed i deflussi superficiali ma I termini (non solo le precipitazioni ed i deflussi superficiali ma
h l’ t i i l l i li bi l t li
h l’ t i i l l i li bi l t li
anche l’evapotraspirazione, la percolazione e gli scambi laterali anche l’evapotraspirazione, la percolazione e gli scambi laterali profondi) dovrebbero essere misurati con adeguate
profondi) dovrebbero essere misurati con adeguate
accuratezza precisione e copertura spaziale: Corsi d’acqua a accuratezza precisione e copertura spaziale: Corsi d’acqua a accuratezza, precisione e copertura spaziale: Corsi d acqua a accuratezza, precisione e copertura spaziale: Corsi d acqua a regime intermittente.
regime intermittente.
•• Implementazione realistica delle direttive adattata alla realtà Implementazione realistica delle direttive adattata alla realtà
•• Implementazione realistica delle direttive adattata alla realtà Implementazione realistica delle direttive adattata alla realtà nazionale
nazionale
Grazie per la Grazie per la Grazie per la Grazie per la
vostra attenzione vostra attenzione
Grazie a G. Giuliano e Grazie a G. Giuliano e
colleghi IGG, IRPI e IRSA (G. Barbiero, A. Barra Caracciolo, M.C. Caputo, M.
colleghi IGG, IRPI e IRSA (G. Barbiero, A. Barra Caracciolo, M.C. Caputo, M.
Garnier A M De Girolamo R Giordano S Grassi A Loporto C Masciopinto F Garnier A M De Girolamo R Giordano S Grassi A Loporto C Masciopinto F
25 25
Garnier, A.M. De Girolamo, R. Giordano, S. Grassi, A. Loporto, C. Masciopinto, F.
Garnier, A.M. De Girolamo, R. Giordano, S. Grassi, A. Loporto, C. Masciopinto, F.
Melone, T. Moramarco, G. Passarella, A.B. Petrangeli, M. Polemio, I. Portoghese, Melone, T. Moramarco, G. Passarella, A.B. Petrangeli, M. Polemio, I. Portoghese, E. Preziosi, A. Puddu, E. Romano, V. F. Uricchio).
E. Preziosi, A. Puddu, E. Romano, V. F. Uricchio).