BERARDI MARCO

La valutazione dei deflussi in bacini non strumentati trova naturale collocazione nelle pianificazioni a grande scala, nazionale o regionale. In questi casi i livelli tecnologici oggi disponibili nel rilievo e nella rappresentazione dei dati territoriali, consentono un elevato dettaglio spaziale di ricostruzione di portate caratteristiche, quali portate di piena o di magra con fissato periodo di ritorno o distribuzioni di probabilità delle piene o dei deflussi

giornalieri. Al fine di caratterizzare i deflussi in bacini non strumentati è necessario dunque l’ampliamento ed approfondimento della conoscenza relativa alle caratteristiche fisico climatiche dei bacini idrografici. Per raggiungere tale finalità, in molti paesi avanzati si sono costituiti sistemi di bacini idrografici per i quali si è proceduto alla definizione di indicatori per la classificazione dei bacini stessi.

La costituzione di un database organico, omogeneo e basato su un campione significativo di caratteristiche fisico-climatiche di bacini idrografici risulta essere, pertanto, il primo obiettivo da raggiungere, per poter poi procedere, con la definizione dei criteri per la classificazione degli stessi. Il presente lavoro di Tesi si colloca in una fase intermedia tra le due elencate, ovvero quella in cui, a partire da un sistema di bacini idrografici italiani definiti, risulta necessario associare a ciascun bacino una serie di informazioni.

La definizione di criteri per la classificazione dei bacini, risulta essere di particolare importanza nel contesto italiano, caratterizzato da elevata eterogeneità di tutte le componenti fisico-climatiche (chiamate nel seguito “descrittori”). Infatti, la significatività delle differenze in senso idrologico o morfologico tra bacini, può essere indagata tramite l’esame dei legami esistenti tra portate caratteristiche (es. portata indice) e parametri descrittori. In questo senso risulta fondamentale la conoscenza della morfologia del bacino. Questa viene rappresentata con parametri altimetrici, di forma, o relativi alla geomorfologia delle reti idrografiche. Questo, è uno dei temi che viene affrontato nel presente lavoro (Capitoli 3 e 4), relativo alla distribuzione percentuale delle varie regioni morfologiche presenti, o di quale sia, la classe morfologica prevalente. Si vedrà come tali informazioni, sono ricavabili attraverso l'uso congiunto di un modello digitale del terreno e della trasformata wavelet multirisoluzione. Queste informazioni completano il quadro dei parametri morfometrici, come ad esempio, i fattori di forma del bacino, la rete di drenaggio, lo spartiaque superficiale, la curva ipsografica, la densità di drenaggio e molti altri ancora. Tali parametri, in particolar modo quelli che mettono in luce la natura frattale del reticolo di drenaggio, sono necessari alla modellistica idrologica. Molte delle informazioni che consentono di caratterizzare un bacino, sono contenute in immagini raster, o per meglio dire in cartografie digitali.

Nel presente lavoro, attraverso il loro utilizzo, ci si prefigge lo scopo di estrarre le informazioni in esse contenute, ovvero il contenuto numerico, per mezzo del quale potranno essere derivati dei valori caratteristici, da associare ad una serie di bacini. Il fine è quello di popolare/ampliare il database costruito per il CUBIST Information System (facente parte di un progetto di ricerca scientifica nazionale, [www.cubist.polito.it]). Il tutto, verrà effettuato attraverso una procedura automatica mediante l'utilizzo di software open-source.

Il progetto CUBIST (Characterisation of Ungauged Basins by Integrated uSe of hydrological Techniques) è un Progetto di Ricerca scientifica di Interesse Nazionale (PRIN) promosso dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca che vede interessate cinque università italiane: il Politecnico di Torino, che ne è l’ente coordinatore, l’Università della Basilicata, il Politecnico di Bari, l’Università di Trento e l’Università di Bologna. Obiettivo dell’attività di ricerca è fornire contributi innovativi alla caratterizzazione dei deflussi fluviali in bacini non strumentati attraverso l’integrazione di metodi statistici data-based e di analisi di processi idrologici di base. La proposta di ricerca si inquadra sia in relazione alle peculiarità delle caratteristiche fisiche e climatiche del territorio italiano, sia per gli approcci metodologici previsti, negli obiettivi del gruppo di lavoro sulla Prediction in Ungauged Basins (PUB), costituito in seno all’IAHS (International Association of Hydrological Sciences), cui appartengono tutte le Unità di Ricerca coinvolte nel Progetto.

Il sistema dei Bacini Italiani (IBS) è basato su un campione iniziale di oltre 600 bacini estratti dalla Pubblicazione n.17 del Ministero dei Lavori Pubblici (1934-1970), e dal Progetto VAPI del GDNCI [http://www.gndci.cnr.it/it/vapi/welcome_it.htm]. Da tale insieme è stato estratto un campione di 356 bacini aventi una consistenza di almeno 10 valori di massimi annui di portate al colmo di piena. Per la gestione informatizzata del sistema IBS è stato creato il Sistema Informativo CUBIST (CIS), sviluppato con strumenti Free e Open Source utilizzando solo formati non proprietari. La sua struttura è compatibile con quelle dei database ArcHydro e HIS usati nel CUAHSI (Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science, progetto internazionale di punta per lo sviluppo dell'idrologia dei bacini).

In questo lavoro ci si è inseriti nelle fasi di sviluppo del progetto concernenti la caratterizzazione fisico-climatica dei bacini, operando su due livelli. Il primo ha riguardato la costruzione di parametri medi o di distribuzione di frequenza di grandezze spazialmente variabili (raster) su tutti i bacini del sistema. Ciò è avvenuto con la costruzione di procedure informatizzate compatibili con i sistemi in uso nel CIS. Il secondo è consistito nel proseguimento di un lavoro di caratterizzazione morfologica del territorio nazionale. Per questa attività si sono sviluppate procedure di gestione di uno schema di suddivisione del territorio in zone morfologiche. Si è svolta, inoltre, una applicazione al territorio della Regione Piemonte, che ha fornito gli elementi necessari alla scelta della risoluzione più efficace per le diverse tipologie di forme del territorio.