Impatto delle Opere Idrauliche sul Clima e Dinamiche delle Precipitazioni nel Bacino Idrografico

Impatti Causati dalla Costruzione di Opere Idrauliche

La costruzione di opere idrauliche genera cambiamenti fisici all'interno del bacino. Ad esempio, la costruzione di una diga su un fiume, con la formazione di un bacino artificiale, provoca impatti ed effetti che si verificano sia in relazione agli aspetti climatici che idrologici, come descritto di seguito:

1. Impatto sul Clima (Climate Impact)

A livello macro, l'effetto isolato di una diga sul clima regionale può essere trascurabile, perché i componenti principali del clima regionale e le sue variazioni stagionali e annuali sono determinati dal movimento generale della circolazione atmosferica. A livello locale (microclima), gli effetti sono limitati alle aree che si affacciano sul bacino, provocando piccoli cambiamenti nelle variabili climatiche, quali temperatura, umidità relativa, precipitazioni, vento e copertura nuvolosa.

a) Temperatura

Secondo i risultati ottenuti per i serbatoi Jupiá-Ilha Solteira (Brasile) (Tarifa, JR, 1981), la temperatura sembra essere l'elemento climatico a subire i cambiamenti più importanti con l'azione del serbatoio, specialmente le estremità, i cui valori tendono ad essere appiattiti. Vale a dire, si verifica una piccola riduzione nel campo di temperatura giornaliero, mensile e annuale.

b) Umidità Relativa (UR)

L'analisi relativa alla variazione di umidità relativa nella microregione della diga di Itaipu (Brasile) (Tarifa, JR, 1981) ha mostrato che i valori medi giornalieri, con picchi al mattino (95%) e più bassi nel pomeriggio (65%), misurati nel periodo prima della formazione del bacino, sono stati leggermente superiori rispetto ai valori ottenuti dopo la formazione del serbatoio. Ciò è dovuto alla maggiore superficie di evaporazione, con conseguente aumento di umidità nello strato limite di aria a contatto con il livello dell'acqua del serbatoio e all'effetto del vento. Si prevede che l'area circostante il serbatoio presenti un maggior numero di giorni di rugiada, favorendo l'incubazione e la propagazione di malattie e parassiti delle colture e degli animali della regione.

c) Precipitazioni

I risultati di numerosi studi non mostrano variazioni nei valori totali delle precipitazioni annuali dopo la formazione del serbatoio. Tuttavia, nei periodi di siccità e freddo, sembra esserci stato un leggero aumento della piovosità media. Questo fatto può essere spiegato con la possibile formazione di nebbia nelle mattine fredde e umide, con conseguente aumento delle precipitazioni sotto forma di pioggia.

d) Vento

Il cambio di rugosità superficiale dovuto all'allagamento provoca cambiamenti nel profilo verticale del vento. Con la diminuzione della rugosità superficiale, si verifica un aumento della velocità del vento. Inoltre, si verificano alterazioni del bilancio della radiazione solare e, con l'azione del vento debole, si induce un meccanismo di brezza. È noto che intorno a un grande lago, il vento soffia verso terra durante il giorno (brezza del lago) e verso il lago di notte (brezza di terra). Quando il vento comincia a soffiare dal lago, la temperatura scende, l'umidità si alza e il vento si muove sulla terra come un fronte freddo. Come riportato da Yoshino (1975), tra la zona controllata dalla brezza del lago e le zone adiacenti libere da questo effetto, la differenza di temperatura può arrivare fino a 4 °C. L'effetto significativo di questa situazione è la possibile formazione di increspature sul lago e la presenza di una variazione di temperatura non confortevole per la popolazione costiera.

e) Nuvolosità e Nebbie

Le nebbie, prodotto dell'evaporazione, sono più intense durante l'inverno quando l'aria fredda si muove sulla superficie liquida più calda. L'umidità dovuta all'evaporazione, giunta all'aria fredda, satura e causa la condensazione. Queste nebbie si concentrano nelle parti basse (valli) e naturalmente il settore più probabile è quello che si trova nella direzione prevalente del vento.

Fattori Meteorologici che Influenzano il Deflusso Fluviale

a) Tipo o Forma di Precipitazioni

Il tipo o forma di precipitazioni è di grande importanza per la variazione del flusso del fiume. Ad esempio, le precipitazioni, come la pioggia intensa e in misura tale da influenzare il deflusso, si avvertono quasi subito, mentre la pioggia sotto forma di neve, senza raggiungere la temperatura di fusione, non si farà sentire immediatamente.

b) Intensità della Pioggia

Quando l'intensità della pioggia supera il tasso di infiltrazione nel suolo, si verifica il deflusso superficiale a causa di piogge eccessive. Maggiore è l'intensità delle precipitazioni, più alto è il flusso di corrente. Si può concludere che, una volta superata la capacità di infiltrazione, il deflusso superficiale aumenterà rapidamente con l'aumento dell'intensità della pioggia. Tuttavia, l'aumento del flusso del fiume non è proporzionale all'aumento della pioggia battente a causa dell'effetto ritardo derivante dal processo di accumulazione.

c) Durata della Precipitazione

Le precipitazioni, per una durata inferiore al tempo di concentrazione del bacino, indipendentemente dall'intensità, hanno praticamente lo stesso periodo di deflusso in superficie, mentre per le piogge di lunga durata, il periodo di deflusso sarà più alto. Un altro effetto della durata della precipitazione è che la capacità di infiltrazione diminuisce durante la pioggia.

d) Distribuzione delle Precipitazioni nel Bacino

La distribuzione uniforme delle precipitazioni su uno spartiacque accade raramente. Per i piccoli bacini, i flussi di punta si verificano per precipitazioni di elevata intensità che coprono piccole aree, mentre per i grandi bacini, i flussi di punta si verificano per precipitazioni a bassa intensità, ma che coprono vaste aree. Ad esempio, nelle Figure 3.7 e 3.7a, sono presentate le curve di isoieta (stessa elevata piovosità) di due eventi piovosi. Supponendo che i totali di precipitazione più alta siano quasi uguali, gli idrogrammi risultanti possono essere molto diversi.

• Nel caso della Figura 3.7, si può essere verificato poco o nessun deflusso in superficie, a seconda della capacità di infiltrazione nel suolo.
• Nel caso della Figura 3.7b, probabilmente nella sezione inferiore, la capacità di infiltrazione è stata ampiamente superata.

e) Direzione del Movimento della Pioggia (Offset Rain)

La direzione in cui la pioggia si muove attraverso lo spartiacque rispetto alla direzione del flusso del sistema di drenaggio ha una grande influenza sul picco di flusso risultante e sulla durata del deflusso superficiale. Supponendo che l'intensità delle precipitazioni 1, 2 e 3 (Figura 3.8) siano uguali, gli idrogrammi risultanti prodotti dalle piogge nel punto di controllo (stazione di misura) saranno molto diversi.

f) Precipitazione e Umidità Precedente del Suolo

Il contenuto di umidità degli strati del suolo influenza la capacità di infiltrazione e anche nel determinare la possibilità, o meno, dell'aumento delle acque nel suolo. Quando l'umidità del suolo è elevata, la capacità di infiltrazione è bassa e il bacino di drenaggio è soggetto a inondazioni. D'altra parte, quando il contenuto di umidità del suolo raggiunge la capacità di ritenzione, l'acqua di infiltrazione raggiunge la falda freatica. Per questo motivo, una pioggia che cade subito dopo una precedente può provocare un notevole picco di flusso, mentre la stessa pioggia che precipita dopo un periodo di siccità non produce flussi di tale considerazione.

Si considerino i seguenti scenari:

• Un'area di foresta vergine, che ha uno spesso strato di lettiera (foglie, rami ed erba), è in grado di sopportare precipitazioni elevate senza che si verifichi deflusso.
• La stessa zona, se raccolta e trasformata in centro città, può essere compressa dal traffico di persone e animali e dalla pioggia stessa. Il deflusso superficiale risultante può causare un diluvio.
• D'altra parte, un campo aperto sostituito da una densa copertura vegetale (colture) può portare il suolo ad avere una maggiore capacità di infiltrazione e a ridurre lo scorrimento superficiale.