Simulazione del deflusso laterale saturo, dei livelli di falda e dell'umidità del suolo alla scala di versante

Abstract

La corretta rappresentazione dei processi idrologici alla scala di versante è fon-damentale per la simulazione della risposta idrologica dei bacini idrografici durante eventi di pioggia intensa. I modelli basati sulla risoluzione dell’equazione di Richards possono simulare efficacemente le dinamiche della zona satura e non satura del suolo. Tuttavia essi richiedono una parametrizzazione onerosa, difficile da rilevare sperimentalmente sopratutto su ampie scale spaziali di applicazione. In questo lavoro di ricerca è stato sviluppato un modello idrologico monodimensionale di versante, in cui i processi di flusso laterale di falda sono rappresentati attraverso l’equazione di Darcy, mentre sono trascurati i processi dinamici nella zona non satura del suolo. L’effetto della ritenzione idrica capillare nella zona non satura è incorporato nel modello attraverso il termine della porosità drenabile del suolo che varia non linearmente in funzione della profondità della falda. A riguardo, l’assunto principale per la determinazione della porosità drenabile è che l’umidità nella zona non satura del suolo raggiunga istantaneamente la condizione di equilibrio idrostatico rispetto alla linea di falda. Il modello è stato applicato per la simulazione dell’andamento temporale del deflusso sottosuperficiale, dell’umidità del suolo e dei livelli di falda osservati in un ripido versante nel bacino idrografico del Lago di Baratz, in Sardegna. I parametri del modello, relativi alla trasmissività idraulica laterale e alle proprietà di ritenzione idrica del suolo, sono stati ricavati a partire dai dati idrologici raccolti. La calibrazione del modello è stata quindi limitata alle sole perdite idriche dovute a flussi laterali uscenti dal versante, di difficile quantificazione speri-mentale. Le performance predittive del modello sono risultate soddisfacenti, come con-fermato da coefficienti di efficienza di Nash-Sutcliffe prossimi a 0.8 per tutte le variabili idrologiche simulate. L'umidità del suolo, i livelli di falda e il deflusso sottosuperficiale sono stati ben riprodotti in termini di tempistica della risposta idrologica durante i periodi piovosi e di velocità di esaurimento nei periodi asciutti. Il modello sviluppato può essere effettivamente utilizzato per predire la risposta idrologica nei versanti naturali.