CAPITOLO 5 DISPONIBILITÀ DI ACQUE … · dove p = deficit volumetrico ammesso una volta ogni K...

CAPITOLO 5

DISPONIBILITÀ DI ACQUE SUPERFICIALI: POSSIBILITÀ DI REGOLAZIONE DEGLI INVASI E

POSSIBILITÀ DI DERIVAZIONE DA TRAVERSA

245

DDIISSPPOONNIIBBIILLIITTÀÀ DDII AACCQQUUEE SSUUPPEERRFFIICCIIAALLII:: PPOOSSSSIIBBIILLIITTÀÀ DDII RREEGGOOLLAAZZIIOONNEEDDEEGGLLII IINNVVAASSII EE PPOOSSSSIIBBIILLIITTÀÀ DDII DDEERRIIVVAAZZIIOONNEE DDAA TTRRAAVVEERRSSAA

55..11 -- GGeenneerraalliittàà ssuullllee ccuurrvvee ddii ppoossssiibbiilliittàà ddii rreeggoollaazziioonnee ddeeggllii iinnvvaassii eeccuurrvvee ddii ppoossssiibbiilliittàà ddii ddeerriivvaazziioonnee ddaa ttrraavveerrssaa

5.1.1 - LLee ccuurrvvee ddii ppoossssiibbiilliittàà ddii rreeggoollaazziioonnee

5.1.1.1 - Cenni della teoria

La costruzione della curva probabilistica di possibilità di regolazione deideflussi consente di determinare il volume d’invaso V necessario ai finidell’erogazione di un volume annuo E generico, a meno di un prefissatorischio di deficit. La determinazione di V dipende essenzialmente dallavariabilità che caratterizza il regime delle portate e che condiziona forte-mente la possibilità di sfruttare quote consistenti del deflusso naturale.

Il metodo applicato è quello cosiddetto dei “periodi critici”, che ben sipresta al caso di deflussi prevalentemente superficiali, cioè con quotetrascurabili di apporto sorgentizio.

5.1.1.2 - La regolazione pluriennale

Per livelli di erogazione sufficientemente alti, corrispondenti a frazionisignificative del deflusso medio annuo, può essere prioritariamente valu-tato il volume di compenso necessario a garantire la data erogazione glo-balmente su scala annua, prescindendo dalla variabilità dell’erogazionee dei deflussi all’interno dell’anno.

Alla base della costruzione della curva di possibilità di regolazione plu-riennale c’è il seguente concetto: per far fronte ad un deficit, rispettoall’erogazione, che si verifica con fissata probabilità in un anno singolo,occorre immagazzinare acqua nella capacità di compenso; se il livello di

246 Capitolo 5

erogazione è elevato, tuttavia, la compensazione sul singolo anno(deflusso ‘minimo’ Dφ) può non essere sufficiente a garantire l’erogazionein più anni consecutivi, pur se in questi si ha un deflusso superiore a Dφ.

Poiché la curva di possibilità di regolazione fornisce coppie (V,E) tali daconsentire una erogazione E con fissato rischio di deficit, essa deve vale-re sia che il deficit sia dovuto ad un anno di scarsi deflussi sia che dipen-da da un biennio, triennio, quadriennio etc., complessivamente scarsi. Vapertanto determinato il volume di compenso necessario per assicurare ladata erogazione nei K anni (regolazione K-ennale) attraverso il calcolo deivalori, relativi alla probabilità φ, delle variabili DK = media su K anni deldeflusso D, con K variabile con continuità.

Nella costruzione della curva si individua, quindi, il massimo tra i deficitrelativi all’anno, biennio etc., di pari frequenza, per stabilire quale sia ilvolume di compenso necessario a garantire l’erogazione E alla data fre-quenza.

La curva di possibilità di regolazione pluriennale ha pertanto espressio-ne:

Vp,φ = max|K [(K-p)E - K D

K,φ ]

dove p = deficit volumetrico ammesso una volta ogni K anni, ovvero per-centuale del deficit sull’erogazione che è possibile ammettere una tan-tum in K anni. Detti R = rischio di deficit in un anno e RN = rischio di defi-cit in N anni, la probabilità cumulata φ rispetto alla quale vanno determi-nati i minimi deflussi in K anni è pari a:

φ = R e φ = RN

, (5.1)

Con:

RN

= 1 - (1-R)[ 1 / (N-K+1) ] (5.2)

Tenendo conto che il deflusso annuo è distribuito con legge normaledelle radici cubiche (vedi formule capitolo precedente), si ha:

(Dφ )1/3 = µ (D1/3) + uΦσ (D1/3) (5.3)

mentre per DK,Φ vale:

(DΚ,Φ )1/3 = µ(D1/3) + uΦσ(D1/3)/� k ] (5.4)

Queste relazioni derivano dall’espressione:

σ(DK) = σ(D)/� k (5.5)

Disponibilità di acque superficiali: possibilità di regolazione degli invasi e possibilità di derivazione da traversa 247

che è valida per variabile casuale Normale.

La relazione che consente di determinare DK,Φ può anche essere appros-simata da:

(DΚ,Φ )1/3 = [µ (D)]1/3 [1 + (uΦ CV

D) / (3� k)] (5.6)

se si hanno a disposizione solo le statistiche dei dati non trasformati.

Le grandezze fondamentali richieste per l’applicazione del metodo sono,pertanto: l’esponente della trasformata di Box-Cox, di cui si è detto alcapitolo precedente, che definisce la distribuzione di probabilità deldeflusso annuo, il valor medio e lo scarto quadratico medio della serietrasformata del deflusso annuo.

Tali grandezze consentono di determinare la grandezza derivata:

DK,Rn (deflusso medio in K anni disponibile con rischio Rn di deficit in Nanni).

5.1.1.3 - La regolazione stagionale

Per erogazione non superiore a DΦ, (deflusso annuo ‘minimo’ con rischioΦ di non raggiungimento) il volume complessivamente disponibileannualmente è sufficiente a garantire, con rischio Φ di deficit, l’eroga-zione complessiva annua E. Guardando l’evoluzione mensile dei deflus-si e delle erogazioni, tuttavia, si riconosce che la variabilità dei primirende necessario accumulare volumi nei mesi invernali per compensareil deficit estivo. In queste condizioni si parla pertanto di regolazione sta-gionale.

Il volume di compenso necessario alla regolazione stagionale è tantomaggiore quanto più sostenuta è la richiesta nei mesi estivi rispetto aquelli invernali. Dipende, quindi, fortemente, dalle caratteristiche dell’u-tenza (irrigua, potabile/industriale, promiscua).

L’utenza irrigua è caratterizzata da una richiesta che si concentra neimesi estivi. In questi mesi l’erogazione viene ripartita attraverso frazionicj del volume E di erogazione annua, per cui l’erogazione nel mese j è paria cj E.

Volendo compensare la richiesta mensile a partire dal mese più sfavorito(quello di minor deflusso e maggior richiesta) e procedendo poi con ilbimestre, trimestre, etc., il volume necessario risulta:

Vs,Φ = max|k [E

k- d

k,Φ ] (5.7)

248 Capitolo 5

dove:

dk,Φ = Σ

kd

j,Φ (5.8)

è il deflusso complessivo disponibile in k mesi consecutivi (k = 1÷6) ameno del rischio Φ, e:

Ek

= Σk

cjE (5.9)

è l’erogazione nello stesso periodo. S’intende che risulta:

Σk

cj=1 (5.10)

Per livelli di erogazione sufficientemente elevati si può tuttavia far diret-tamente riferimento al compenso sull’intera stagione irrigua, ottenendo:

Vs,Φ = E - dΦ (5.11)

ove con d_ è indicato il deflusso nell’intera stagione secca (maggio-otto-bre) disponibile a meno di un rischio φ. La stagione secca, periodo nelquale i deflussi sono mediamente inferiori alla dodicesima parte deldeflusso medio annuo µ(D), è stata qui valutata come compresa nelperiodo maggio-ottobre.

Un uso industriale o potabile della risorsa comporta prelievi sostanzial-mente costanti nell’arco dell’anno. Per determinare il volume di compen-so relativo alla data erogazione si fa riferimento alla sola frazione di ero-gazione di pertinenza dei mesi estivi, avendo quelli invernali medie supe-riori al dodicesimo di µ(D) e quindi tali da non richiedere compenso alcu-no. È opportuno precisare che l’erogazione media mensile relativa all’u-tenza costante non può in nessun caso superare µ(D)/12, essendo que-st’ultimo il limite idrologico di utilizzazione.

Per utenza costante si ha, quindi, come compenso stagionale:

Vs,Φ = 6/12 E - dΦ (5.12)

Nell’uso promiscuo, infine, il compenso necessario si valuta in misuracorrispondente all’incidenza delle diverse utenze. Detta, ad esempio, C%la percentuale di erogazione assegnata all’utenza costante, il volumeVs,Φ sarà ricavato come:

Vs,Φ = C

%6/12 E + (1-C

%)E - dΦ (5.13)

Laddove si voglia prevedere, in aggiunta al rischio di deficit, anche undeficit volumetrico di erogazione p prefissato, si opera sostituendo allagrandezza E la quantità E*=(1-p)E.


5.1.1.4 - La condizione iniziale del serbatoio

La curva di possibilità di regolazione pluriennale assume che il solo dis-porre del volume di compenso corrispondente alla data erogazione siasufficiente ad assorbire il deficit causato dal basso valore di deflusso. Ciòimplica che il serbatoio si trovi in condizione di massimo invaso all’iniziodell’anno (idrologico) scarso. Tale assunzione contrasta con il fatto chenecessariamente bisogna far fronte al deficit nella stagione secca prece-dente l’anno in questione, per cui l’ipotesi di serbatoio pieno ad iniziodell’anno è irrealistica.

Un’ipotesi realistica è che il serbatoio abbia compensato, nella stagionesecca precedente, un deficit estivo medio. Infatti, non c’è nessuna parti-colare ragione per cui prima di un anno (o di un K-ennio) critico la stagio-ne secca debba essere anch’essa caratterizzata da bassi valori deldeflusso.

Per tener conto di questa particolare condizione iniziale del serbatoio,bisogna aggiungere al compenso pluriennale un compenso supplemen-tare che porti in conto il deficit “strutturale” estivo.

Tale termine supplementare, V*, sarà valutato come:

V* = E -µ(d) Uso Irriguo

V* = 6/12 E -µ(d) Uso Industr./Potab. (costante)

V* = C% 6/12 E + (1-C%)E -µ(d) Uso Promiscuo

5.1.1.5 - La regolazione totale

Da tutte le premesse fatte risulta che, a partire dal valor minimo ammes-so per l’erogazione, che è qui fissato pari al volume di deflusso stagiona-le corrispondente al rischio φ di non superamento, il volume di compen-so necessario a fornire una generica erogazione E, con rischio φ di fallan-za, corrisponde a:

Vφ = max[Vp,φ + V*, V

s,φ ] (5.14)

cioè all’inviluppo inferiore della curva di regolazione stagionale e di quel-la di regolazione pluriennale “corretta” con il fattore aggiuntivo V*. Siprende, cioè, il massimo compenso, a pari erogazione risultante, dalledue curve Vp,φ+ V* e Vs,φ.

Per le ipotesi assunte in precedenza, il valore di compenso è nullo se l’e-rogazione è inferiore al valore dφ di deflusso stagionale disponibile ameno di una probabilità φ.

250 Capitolo 5

5.1.2 - LLee ccuurrvvee ddii ppoossssiibbiilliittàà ddii ddeerriivvaazziioonnee

5.1.2.1 - Definizioni

La derivazione delle acque da traversa comporta, nella quasi generalitàdei casi, l’impossibilità di modulare i deflussi in arrivo onde assorbirne levariazioni a vantaggio della regolarità della derivazione stessa. La fun-zionalità dello schema traversa - canale di derivazione (quest’ultimo disolito denominato gronda) è quindi tanto maggiore quanto minori sonole oscillazioni naturali delle portate nel corso d’acqua. I pur minimi volu-mi di accumulo necessari al buon funzionamento idraulico delle deriva-zioni consentono tuttavia di riferirsi alle oscillazioni delle portate mediegiornaliere (e talora settimanali) dei corsi d’acqua, prescindendo dalleportate orarie.

Come si può facilmente intuire, il grado di utilizzazione delle fluenzenaturali in una sezione dipende dall’entità (massima) della portata deri-vabile rapportata alla portata media del corso d’acqua e dal livello divariabilità delle portate, ad esempio medie giornaliere, in alveo.

Risulta quindi utile considerare la massima portata derivabile di proget-to in termini adimensionali, rapportandola alla media generale q delleportate del corso d’acqua per ottenere un rapporto di derivazione rd. Ilvalore di progetto di rd dovrà consentire, fermi restando requisiti di ordi-ne idraulico e strutturale, di conseguire gli obiettivi idrologici e gestiona-li in base ai quali l’opera viene predisposta, obiettivi che sono ovviamen-te legati alla derivazione di un certo volume annuo di acqua.

Nella pratica tecnica si procede di solito ad una valutazione solo parzialedell’efficienza della gronda al variare di rd, determinando la modalità concui la portata media derivata E[Qrd] varia con rd. La curva (E[Qrd], rd) chia-mata dall’Evangelisti curva di utilizzazione del corso d’acqua, può esse-re, infatti, agevolmente ottenuta dalla curva di durata riferita a tutto ilperiodo storico di osservazione. Va precisato che adoperando la curva didurata media del corso d’acqua, cioè quella, molto utilizzata, che si ottie-ne mediando tra le diverse curve di durata calcolate anno per anno, siotterrebbe un risultato diverso e meno corretto. Non sembra inutileosservare che, comunque, disponendo dei dati di portata media giorna-liera, è immediato calcolare per via diretta il valor medio del volume deri-vato, mediante semplice sommatoria delle portate derivabili; queste ulti-me saranno pari a quella massima di progetto quando in alveo è presen-te una portata maggiore di questa, oppure a quella disponibile nel casoopposto.

In considerazione del fatto che le curve (E[Qrd], rd) sono analoghe a quel-le di possibilità di regolazione, in uso per il dimensionamento dei serba-toi, sembra opportuno che esse vengano indicate con il nome di curvemedie di possibilità di derivazione dei deflussi.


Tuttavia il dato medio determinato sull’intero periodo di osservazione hauna utilità relativa, in quanto non porta con sé alcuna nozione della varia-bilità da anno ad anno del dato di portata media annualmente derivataQrd . Infatti, l’obiettivo idrologico, in termini di portata derivabile, vaanche definito in base al rischio di non raggiungimento del volume che sivuole derivare connesso ad un dato rapporto di derivazione.

È anche utile osservare che le curve medie di possibilità di derivazioneforniscono un’indicazione del volume idrico realmente utilizzabile solonel caso in cui i volumi derivati sono piccoli se confrontati con il volumedi regolazione di un eventuale invaso recipiente. Nel caso contrario, infat-ti, per mancanza di capacità utile di detto invaso, i volumi derivabilipotrebbero risultare non completamente invasabili, e quindi non utilizza-bili. In ogni caso, la funzionalità e l’efficienza dei sistemi gronda - invasorecipiente rispetto a date ipotesi di utilizzazione dei deflussi andrebberotestate con specifici modelli di simulazione.

Per quanto detto, sembra opportuno fissare come requisito di progettoquello di derivare una portata media annuale Qrd,φ riferita ad un genericorapporto di derivazione rd e corrispondente a una probabilità φ di nonraggiungimento. Fissata la probabilità φ, la curva che si ottiene per Qrd,φal variare di rd può definirsi curva probabilistica di possibilità di deriva-zione dei deflussi relativa ad una probabilità di deficit pari a φ. Tale defi-cit si verifica in media una volta ogni T anni, essendo T = 1/φ il periodo diritorno del deficit di probabilità φ.

5.1.2.2 - Determinazione delle curve probabilistiche in presenza di dati

Nei sistemi idrici qui considerati, la valutazione dell’efficienza della deri-vazione eseguita mediante un impianto ad acqua fluente a servizio di unagronda può essere riferita ad una scala temporale annua (in questo casoci si riferisce all’anno solare ma nulla cambia se l’aggregazione è fattasull’anno idrologico).

Il dato di deflusso derivato su base annua è rilevante in quanto i volumivengono invasati e non direttamente consegnati all’utenza, per cui entra-no nel meccanismo della regolazione degli invasi recipienti. L’analisi subase annua, inoltre, è utile perché semplifica le fasi di determinazionedella distribuzione di probabilità dei volumi derivati, in quanto il proces-so di base è generalmente stazionario se considerato nell’intervalloannuale, e ciò consente di individuare più chiaramente alcune proprietàdelle curve oggetto di questo studio.

L’analisi probabilistica dei volumi derivati richiede innanzitutto che vengadefinita la variabile aleatoria di interesse, che è stata qui assunta come ilrapporto tra la portata derivata media annua e la portata media che flui-sce nel corso d’acqua, rapporto indicato con qrd, = Qrd / q. Data una serie

252 Capitolo 5

storica di portate medie giornaliere e fissato il rapporto di derivazione, laserie delle portate adimensionali qrd per tutti gli anni a disposizione èottenibile immediatamente determinando anno per anno il valor mediodelle portate giornalmente defluite al disotto della soglia rd q.

Le serie di qrd qui analizzate sono state dedotte dai dati di portata mediagiornaliera disponibili per tutte le stazioni idrometriche del ServizioIdrografico Italiano che hanno storicamente funzionato, con almeno 10anni di osservazione, in Basilicata.

L’analisi è stata impostata sull’ipotesi che la grandezza qrd sia distribuitacon legge Normale, ipotesi che è emersa dall’osservazione in carta pro-babilistica delle frequenze cumulate di questa variabile, relative a cia-scuna delle serie esaminate.

Accertato che le serie in esame possono essere trattate come estratte dauna popolazione Normale, la costruzione della famiglia di curve probabili-stiche di possibilità di derivazione è immediata. Basta infatti adoperare lemedie e le varianze delle serie qrd, ottenute al variare di rd, per calcolarei valori qrd,φ per qualsiasi probabilità cumulata φ, usando la relazione

qrd,φ = E [q

rd] + uΦσ [q

rd] (5.15)

in cui E [qrd] e σ [qrd] rappresentano rispettivamente la media e lo scartoquadratico medio di qrd , mentre uΦ è il valore che la variabile normalestandard assume in corrispondenza della probabilità cumulata Φ.

Operando in questo modo si possono costruire le curve probabilistiche dipossibilità di derivazione per le sezioni di interesse, di cui un esempio èriportato nella figura 5.1, relativa alla sezione Basento a Gallipoli, appros-simabile con la derivazione del Basento a Trivigno.

5.1.2.3 - Regionalizzazione delle curve

La disponibilità di dati di portata media giornaliera in sezioni di interesserispetto ad un’ipotesi di derivazione delle portate è un’eventualità impro-babile, da considerare come un’eccezione alla regola. Di norma, quindi,la costruzione delle curve di possibilità di derivazione viene ad essereeffettuata in assenza di dati idrometrici diretti, adoperando criteri di simi-litudine idrologica che possono eventualmente derivare da un’analisiregionale della variabile in studio.

L’analisi regionale tende ad individuare parametri omogenei su zone bendelimitate, oppure situazioni di dipendenza statistica tra parametri rela-tivi al comportamento della variabile ed altre grandezze, fisiche o idrolo-giche, misurabili o stimabili per altra via.

Da quanto riportato in precedenza per il caso di sezioni con dati, risulta


evidente che i parametri delle curve di possibilità di derivazione da regio-nalizzare sono la media e lo scarto quadratico medio relativi ad ogni rap-porto di derivazione. In particolare occorrerà identificare le modalità conle quali questi parametri statistici variano da sito a sito.

Va segnalato, a tal proposito, che questo tentativo di regolarizzare gliandamenti ottenuti dall’applicazione della procedura sopra descrittarisponde anche alla necessità di individuare pochi parametri in grado, daun lato, di attenuare alcune irregolarità delle curve, attribuibili a difetti dicampionatura dovuti alla limitata lunghezza delle serie storiche disponi-bili, dall’altro di semplificare la ricerca di quelle grandezze di chiaro signi-ficato fisico-statistico che controllano l’andamento delle curve stesse.

Per quanto riguarda la media E[qrd], nel campo dei valori di rd di interes-se tecnico, è possibile ritenere valida una relazione del tipo:

E [qrd

] = α + β log rd

(5.16)

Dalle analisi effettuate risulta, inoltre, che i valori dello scarto σ [qrd] vari-no in maniera piuttosto casuale all’interno di una banda molto ristretta,evidenziando una tendenza all’omogeneità su una scala regionale, anchea fronte della presenza nella regione di bacini profondamente diversisotto il profilo idrogeologico.

5.1.2.4 - Analisi regionale della media e della varianza di qrd

Data la possibilità di parametrizzare facilmente le relazioni E[qrd] eσ[qrd], la generalizzazione dell’espressione (5.16) per l’applicazione asezioni fluviali prive di dati idrometrici richiede che i coefficienti α e β inessa contenuti vengano legati a variabili suscettibili di determinazioneindiretta in funzione di caratteristiche idrologiche del bacino.

Si sono quindi inizialmente ricercate relazioni tra le medie E[qrd] dellediverse stazioni ed i rispettivi coefficienti di variazione CV delle portatemedie giornaliere.

Le relazioni ottenute sono:

α = 0.73 CV -0.49 (5.17)

β = 0.32 - 0.031 CV (5.18)

La (5.16) si può quindi esprimere compiutamente in funzione di CV, conminime semplificazioni, come:

E[qrd

] = (2CV)-1/2 + 1/3 (1-0.1CV) ln rd

(5.19)

254 Capitolo 5

Per quanto riguarda lo scarto σ[qrd] su base regionale è risultato che ladipendenza di α[qrd] da rd non varia apprezzabilmente da stazione a sta-zione e può sempre essere espressa in termini del rispettivo valor mediopesato regionale σR [qrd]. Questa dipendenza è espressa dalla relazione:

σR

[qrd

] = 0.10 + 0.09 ln rd

(5.20)

In definitiva, mediante la (5.19) e la (5.20), la (5.15) diventa:

qrd,φ = (2CV)-1/2 + 1/3 (1-0.1CV) ln r

d+ 0.1 uφ [1 + ln rφ] (5.21)

espressione immediatamente utilizzabile per il tracciamento delle curveprobabilistiche di possibilità di derivazione in funzione del solo valore CVdel coefficiente di variazione delle portate medie giornaliere.

In termini dimensionali, le portate medie annualmente derivabili con unrapporto di derivazione rd e corrispondenti ad una probabilità di deficitpari a φ saranno immediatamente calcolate tramite la relazione:

Qrd,φ = q · q

rd,φ (5.22)

utilizzando la stima q della portata media generale del corso d’acqua.

Il risultato a cui si è pervenuti costituisce uno strumento tecnico suffi-cientemente semplice e affidabile per la stima probabilistica dei volumiderivabili con un impianto ad acqua fluente. Infatti, sia la media che loscarto quadratico medio delle portate medie giornaliere sono grandezzestimabili con buona affidabilità mediante analisi regionale. La stimaregionale della prima di esse è stata sufficientemente studiata ed è stata,peraltro, oggetto di indagine nella prima parte di questo lavoro.

55..22 -- CCuurrvvee ddii ppoossssiibbiilliittàà ddii rreeggoollaazziioonnee ddeeggllii iinnvvaassii nneellllee ddiivveerrssee iippootteessiiddii uuttiilliizzzzaazziioonnee

5.2.1 - LLaa vvaalluuttaazziioonnee ddeellllee ccuurrvvee ddii ppoossssiibbiilliittàà ddii rreeggoollaazziioonnee ppeerr llee sseezziioo--nnii ddii iinntteerreessssee

Con riferimento al caso delle sezioni considerate ‘di interesse’, in questostudio è stata effettuata la valutazione delle curve di possibilità di rego-lazione in accordo con il criterio di seguito descritto.

Con riguardo alle sezioni sulle quali esistono invasi, si sono valutate lecurve di possibilità di regolazione in base ai seguenti parametri:

a) rischio di deficit pari a R=0.2

b) ipotesi di uso irriguo, potabile/industriale e promiscuo, a seconda deicasi.


Le curve costruite per le suddette sezioni (figg. 5.2-5.9) sono relative agliinvasi di Acerenza, Basentello, Camastra, Genzano, Pertusillo, S. Giulianoe Monte Cotugno.

Le ipotesi relative all’uso sono precisate come segue:

• uso costante (potabile/industriale): si assegna consumo costante neidiversi mesi dell’anno e pari ad 1/12 dell’erogazione annua comples-siva;

• uso irriguo: si assegna una legge di erogazione, con riferimento aimesi presunti irrigui, attraverso i coefficienti cj descritti, per cui l’ero-gazione nel mese j è pari a cj E/12, con E=erogazione annua. Purpotendo disporre dei coefficienti calcolati attraverso i dati di eroga-zione gentilmente forniti dagli enti gestori di alcune delle dighe dellaBasilicata, si è preferito far riferimento alla legge di erogazione espo-sta nel prospetto che segue, che media i valori ottenuti dai diversi datiforniti;

• uso promiscuo: in tale ipotesi, parte del volume è erogato stagional-mente per irrigazione e parte rifornisce una utenza costante. Fermirestando i coefficienti mensili da attribuirsi alla frazione di uso irriguo,il dato da assegnare qui è la percentuale di ripartizione tra i due usi.L’esame delle erogazioni fornite dagli invasi della Basilicata ci ha con-sentito di ipotizzare una percentuale C% realistica per quelli di essi aduso effettivamente promiscuo. Tale percentuale si avvicina molto al50%, valore che è stato qui usato per le elaborazioni.

5.2.2 - CCuurrvvee ddii ppoossssiibbiilliittàà ddii rreeggoollaazziioonnee ee bbiillaannccii iiddrriiccii

Le curve di possibilità di regolazione sono strumenti per la valutazionedell’effetto di modulazione esercitato dagli invasi sui deflussi naturali. Illoro impiego è necessario per determinare il livello di utilizzabilità dellarisorsa disponibile in una certa sezione in funzione delle dimensioni del-l’invaso.

L’insieme di queste determinazioni nell’ambito di uno schema di utilizza-zione delle risorse idriche producono un bilancio idrico per lo schema.

GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC

Cj 0 0 0 0.05 0.14 0.22 0.23 0.22 0.11 0.03 0 0

Coefficienti di ripartizione dell’erogazione per uso irriguo

256 Capitolo 5

Prima di passare alle fasi operative di queste determinazioni, si ritieneutile premettere alcuni concetti generali sul significato statistico che vaattribuito ai suddetti bilanci.

I deflussi annui che si considerano sono legati ad un rischio di deficit, nelsenso che esiste un rischio, stimato, che un determinato anno essi non sirendano disponibili. Se questo rischio, ad esempio, è del 20%, si puòanche dire che i deflussi ad esso corrispondenti non vengono a realizzar-si, in media, solamente una volta ogni 5 anni. è però sempre possibile,proprio in base alla natura aleatoria del fenomeno ed al significato dimedia, che detti deflussi vengano a non essere raggiunti più volte in 5anni. Potrebbe verificarsi cioè, per ipotesi, che l’anno successivo all’annonel quale il deflusso ha assunto un valore D leggermente inferiore a D0.20,il deflusso assuma un valore ancora più basso, diciamo D0.10 (valore atte-so, in media, una volta ogni 10 anni), e che l’anno ancora seguente sirenda disponibile un valore ancora più basso, ad esempio D0.05 (valoreatteso, in media, una volta ogni venti anni). è chiaro che, nell’ipotesi chedetti valori dei deflussi siano stati ben stimati in senso probabilistico, cisi dovrebbe attendere negli anni a seguire valori dei deflussi considere-volmente maggiori, tali cioè che a quei valori D0.20, D0.10 e D0.05, prece-dentemente verificatisi, nel lungo periodo, corrispondano effettivamentefrequenze di non superamento, rispettivamente, di una volta ogni cinque,dieci e venti anni.

È utile aggiungere che, considerando nel suo insieme l’evento qui presoad esempio, cioè la sequenza dei tre anni, ad esso corrisponderebbe unafrequenza media di apparizione bassa (valutabile secondo le procedureindicate), senz’altro inferiore ad un triennio ogni dieci anni. Occorrerebbecioè attendersi un triennio così siccitoso, per ipotesi, una volta ogni tren-ta, cinquanta, o più anni, in funzione del valore medio triennale di deflus-so verificatosi.

Nell’eseguire un bilancio, inoltre, occorre tener presente l’efficienza delleopere e le diverse possibili ipotesi gestionali della risorsa idrica.Proveremo, qui di seguito, a chiarire questi concetti.

Un’opera di utilizzazione è tanto più efficiente, cioè consente un livello diutilizzazione dei deflussi annui tanto più elevato, quanto più è capace direndere la curva cronologica delle disponibilità prossima alla curva cro-nologica delle richieste idriche. Nel caso, ad esempio, di un’utilizzazionedi tipo irriguo, un invaso, capace di immagazzinare le fluenze invernaliper poi erogarle nei periodi estivi, è senza dubbio più efficiente di unatraversa, che è sostanzialmente priva di capacità di accumulo.L’efficienza sia dell’invaso che della traversa, però, viene ad essereaumentata se l’utilizzazione è di tipo industriale o potabile, con richiestaidrica anche nel periodo invernale.

L’interconnessione degli schemi idrici aumenta ancora di più l’efficienza


del complesso delle opere, nel senso che è possibile far confluire versoschemi con grosse richieste, e/o grosse capacità di accumulo, le fluenzein surplus di altri schemi idrici aventi limitate richieste e/o carenti capa-cità di accumulo.

Un sistema idrico viene di norma dimensionato per fornire una determi-nata erogazione in presenza di una determinata disponibilità. Se il siste-ma contiene grossi invasi a regolazione pluriennale, esso è anche capacedi far fronte ad una sequenza di anni, portata in conto nel dimensiona-mento, nei quali i deflussi scendono al di sotto del valore di erogazionerichiesto. Un tale sistema viene posto in crisi quando si verificano deflus-si globalmente inferiori a quelli presi a riferimento per il progetto. Neglianni nei quali i deflussi sono superiori a quelli di progetto, i surplus pos-sono essere solo parzialmente utilizzati se gli invasi raggiungono nel frat-tempo il massimo livello di riempimento. Ciò comporta che, non esisten-do un limite superiore per i deflussi, un sistema idrico capace di utilizza-re tutti i deflussi che si rendono disponibili nel tempo, dovrebbe averecapacità di invaso infinite. In altre parole, per utilizzare, con rischio nullodi deficit, la portata media di un corso d’acqua, occorrerebbe avere inva-si di capacità infinita.

Per questo motivo il livello di utilizzazione dei deflussi di un corso d’ac-qua, inteso come il rapporto tra volume annuo mediamente utilizzato edeflusso medio annuo, è sempre inferiore all’unità.

In Basilicata esistono opere, quali ad esempio l’invaso di Monte Cotugnoo quello di Genzano, che, per le loro enormi capacità di invaso rapporta-te ai deflussi medi dei rispettivi bacini imbriferi, consentono livelli di uti-lizzazione comunque molto prossimi all’unità. Sono queste opere checonsentono di aumentare l’efficienza dell’intero sistema idrico, invasan-do anche le acque in esubero provenienti da altri bacini.

Le curve di possibilità di regolazione calcolate nel caso di utilizzazionecostante (potabile-industriale) e promiscua (potabile-industriale + irri-gua) mostrano che, con buone regole gestionali, il livello di utilizzazionemedio dei deflussi superficiali può raggiungere localmente anche valorisuperiori all’80%. Inoltre, considerando il buon livello di interconnessio-ne esistente con riferimento agli schemi attuali ed a quelli in via di rea-lizzazione, si può ritenere che esso possa raggiungere, agli invasi, valorianche superiori.

Con riferimento alle disponibilità, invece, valori del 20% inferiori aldeflusso medio annuo si verificano, in media, una volta ogni 2-3 anni;basti pensare che i valori, D0.20, che mediamente non vengono raggiuntiuna volta ogni 5 anni, sono dell’ordine di grandezza del 50-70% deldeflusso medio annuo.

Ne discende che, se per un bilancio si prendono a riferimento i valori D0.20(o valori ancora più bassi), si può considerare che, nell’anno nel quale si

258 Capitolo 5

verificano questi valori, il loro livello di utilizzabilità agli invasi è prossimoall’unità. Questo discorso potrebbe dar luogo ad un procedimento spedi-tivo per la determinazione del volume idrico disponibile in bacini delimi-tati da un invaso, sempreché questo non sia particolarmente piccolo (intermini di volume utile) rispetto al volume medio annuo di deflusso natu-rale (come ad esempio nel caso dell’invaso del Camastra). In generale,invece, il volume annualmente disponibile per l’utilizzazione in corri-spondenza di un invaso deve essere valutato attraverso le curve di pos-sibilità di regolazione, muovendosi opportunamente tra le diverse ipote-si di distribuzione dell’erogazione nei diversi mesi dell’anno.

In corrispondenza delle traverse, invece, il livello di utilizzazione è sem-pre più basso. Anche in anni in cui D è inferiore alla media, infatti, non èpossibile utilizzare tutti i deflussi.

Il livello annuale di utilizzazione, come mostrato nel capitolo seguente, èlegato al rapporto tra portata massima di utilizzazione e portata mediaannua del corso d’acqua e dipende, inoltre, dal rischio di deficit che sivuole assumere.

55..33 -- DDiissppoonniibbiilliittàà ddii rriissoorrssee ddeeggllii sscchheemmii iiddrriiccii lluuccaannii

L’organizzazione delle risorse idriche della Basilicata, strettamente con-nessa a quella della regione Puglia, si articola in grossi sistemi idrici. Diquesti schemi alcuni risultano ormai completi, altri mostrano configura-zioni in via di completamento, altri ancora appaiono in via di realizzazio-ne, ma altri, indubbiamente, meriterebbero di essere sottoposti ad unafase di studio più approfondita.

Gli schemi più importanti sono quello del Sinni – Agri e quello Basento -Bradano - Basentello, ne esistono, però, una serie di altri di minoreimportanza che se oggi ancora non interagiscono con i due precedente-mente menzionati potrebbero, in futuro, essere collegati, del tutto o soloin parte, con i sistemi principali.

I risultati di questo studio consentono di effettuare i bilanci idrici (rias-sunto per schema delle risorse idriche effettivamente utilizzabili) fondatisu diversi scenari costituiti dall’ammontare e dalla ripartizione dei fabbi-sogni di ciascuno schema idrico. Ciò sulla base della conoscenza delledisponibilità idrologiche (medie e con assegnato rischio di deficit) e deilivelli di utilizzazione possibili con le opere esistenti o da realizzare.


5.3.1 - CCrriitteerrii ppeerr llaa ddeetteerrmmiinnaazziioonnee ddeellllee rriissoorrssee iiddrriicchhee uuttiilliizzzzaabbiillii

Come detto in precedenza, si farà riferimento ai deflussi annui che si ren-dono disponibili, in media, almeno una volta ogni cinque anni (D0.20 ).Una valutazione delle risorse competenti ad ogni schema, corrisponden-ti a rischi di deficit superiori a quello del 20% qui considerato (pari ad unperiodo di ritorno di 5 anni) può predisporsi seguendo le operazioni diseguito esposte come si vedrà nel capitolo 8.

Per gli invasi:

1. determinazione del volume annualmente utilizzabile a partire dallecurve di possibilità di regolazione relative al rischio del 20%. Dalleipotesi di utilizzazione considerate (uso irriguo, potabile, promiscuo)si ricavano tre valori, dei quali verrà usato, in assenza di chiare indi-cazioni sull’effettivo tipo di erogazione, quello relativo all’uso irriguo;

2. se vi sono bacini interni sottesi da dighe, va sottratta la disponibilitàper essi preventivamente calcolata. Nel caso di bacini interni sottesida traverse, vanno sottratti i volumi da esse derivati, valutati come dapunto 4 della lista seguente;

3. vanno sommati i volumi provenienti da gronde, da collegamenti conaltri invasi o da eventuali rilasci a monte.

Per le traverse:

1. determinazione della disponibilità idrica media annua Dm (in Mm3)sull’intero bacino sotteso;

2. sottrazione di eventuali volumi intercettati in invasi o traverse amonte (v. punto 4) per individuare un nuovo volume di riferimentoD’m;

3. calcolo della portata media annua in m3/s [D’m/(31.5x106)] e del rap-porto di derivazione rd (portata massima derivabile rapportata allaportata media);

4. individuata la sezione della quale verranno usate le curva di possibi-lità di derivazione, si seleziona quella corrispondente ad R=0.20 e sidetermina il livello di utilizzazione qrd dei deflussi (sulle ordinate) cor-rispondente al rapporto rd precedentemente calcolato;

5. calcolo del corrispondente volume derivabile come prodotto di D’m eqrd;

6. calcolo del volume non derivato (e quindi disponibile per successiveutilizzazioni) come differenza tra la disponibilità idrica annua D0.20relativa al bacino, totale o parzializzato (cioè sottratta del D0.20 dibacini interni sottesi da dighe) ed il volume derivabile D’m·qrd ricavatoal punto precedente.

260 Capitolo 5

Fig. 5.1

Fig. 5.2


Fig. 5.3

Fig. 5.4

262 Capitolo 5

Fig. 5.5

Fig. 5.6


Fig. 5.7

Fig. 5.8

264 Capitolo 5

Fig. 5.9

CAPITOLO 5 DISPONIBILITÀ DI ACQUE … · dove p = deficit volumetrico ammesso una volta ogni K...

Documents

Transcript of CAPITOLO 5 DISPONIBILITÀ DI ACQUE … · dove p = deficit volumetrico ammesso una volta ogni K...