The FREEWAT platform for the assessment of water availability and quality

La piattaforma di simulazione FREEWAT (Rossetto et al. 2015; De Filippis et al. 2017) si propone agli utilizzatori e ai gestori della risorsa idrica sotterranea come uno strumento composito a supporto della tutela e della preservazione di un bene comune, di cui ormai molto spesso si parla in relazione ad eventi climatici estremi o ad attività antropiche che modificano profondamente l’equilibrio del sistema idro(geo)logico e degli ecosistemi annessi. Si tratta di un software libero e gratuito che permette di studiare svariate problematiche legate alla disponibilità della risorsa idrica e alla qualità delle acque, avvalendosi dell’integrazione di strumenti dedicati per l’analisi di dati e di codici robusti, distribuiti e fisicamente basati, in un ambiente di simulazione GIS, in cui i dati spaziali possono essere agevolmente processati, gestiti e visualizzati. In tema di gestione della risorsa idrica sotterranea, FREEWAT integra strumenti che permettono di ottimizzare l’uso congiunto delle acque superficiali e sotterranee: si tratta del codice di simulazione MODFLOW-OWHM (One-Water Hydrologic flow Model; Hanson et al. 2014). Tale codice permette di rappresentare il flusso idrico tridimensionale in sistemi acquiferi porosi ed eterogenei, in zona satura e insatura, inclusi gli scambi con i corpi idrici superficiali. In MODFLOWOWHM, l’intero ciclo idrologico viene simulato implementando il modulo Farm Process (Schmid et al. 2006; Schmid and Hanson 2009; Hanson et al. 2014), grazie al quale è possibile accoppiare il bilancio idrico sotterraneo con quello di specifiche sotto-regioni del modello (chiamate farm o, in FREEWAT, water unit), per le quali viene calcolata una domanda idrica legata all’irrigazione di colture o al soddisfacimento di attività antropiche, minimizzando potenziali impatti negativi sulla quantità e sulla qualità della risorsa idrica sotterranea. I termini del bilancio idrico calcolato per ogni farm sono legati sia alla domanda idrica della farm stessa che alla disponibilità di risorsa idrica (superficiale o sotterranea). È possibile infatti simulare le seguenti componenti (Fig. 1): traspirazione della pianta, evaporazione dal suolo, infiltrazione meteorica effettiva, disponibilità di acqua da corpi idrici superficiali e da falda, deflusso superficiale, percolazione dell’acqua in eccesso non assorbita dall’apparato radicale. Tutte queste componenti vengono integrate in maniera dinamica in base ad un ordine di priorità: la prima fonte di approvvigionamento per il soddisfacimento del fabbisogno idrico è data dalle fonti “naturali” (infiltrazione di acqua meteorica e conseguente assorbimento radicale); nel caso in cui ciò non fosse sufficiente per soddisfare la richiesta idrica della farm, viene determinata una domanda residua e vengono individuate ulteriori fonti di approvvigionamento, a cui si attinge dando la priorità a quelle superficiali (se disponibili) e, solo in ultima istanza, a quelle sotterranee. Possono anche essere definiti dei vincoli sulla disponibilità idrica sia da corpi superficiali che da falda. Il Farm Process permette dunque di implementare un modello integrato, il cui principale risultato è un bilancio completo per ognuna delle farm definite nel modello e implicitamente connesso a quello del sistema acquifero, in quanto la traspirazione delle colture e l’evaporazione dal suolo sono determinate in base al livello della falda superficiale. Tutte le componenti del suddetto bilancio idrico possono essere analizzate mediante uno strumento di post-processing integrato in FREEWAT, che permette di visualizzarle in un unico grafico e di rappresentarne la variabilità nel tempo. In questo modo è possibile anche identificare eventuali periodi di deficit, durante i quali la domanda di una determinata farm non può essere completamente soddisfatta dalla disponibilità idrica superficiale e/o sotterranea. In tal caso sono disponibili due metodi Fig.1: Schematizzazione delle componenti del ciclo idrologico che possono essere rappresentate in un’applicazione del Farm Process..