Relazione unica (Toth e Bragalli): studio per analisi di producibilità idroelettrica sul torrente Baganza

RACCOLTA E VALIDAZIONE DEI DATI

Dal sito www.arpae.it si può accedere agli Annali Idrologici relativi alla regione Emilia-Romagna: in questi documenti sono raccolte osservazioni e misure effettuate in tutta la regione dal servizio Idro-Meteo-Clima. I dati, prima di essere pubblicati, sono soggetti ad una revisione da parte di un gruppo di lavoro interregionale che li valida ed elabora. Da questi Annali è stato quindi possibile raccogliere, in termini abbastanza affidabili, i valori di portata media giornaliera e di temperatura utilizzati in questo studio.

In particolare per la stazione di Marzolara, dotata di un idrometrografo attivo dal 1954, sono stati pubblicati i valori di portata media giornaliera a partire dal 2003 fino al 2017 ad eccezione degli anni 2009 e 2014. In questi due anni infatti si sono verificati due eventi eccezionali che hanno probabilmente invalidato le misurazioni del periodo.

Evento di piena del 13-14 Ottobre 2014

mese che si è dovuto scartare per incompletezza è il 2017: sugli Annali sia i dati di portata che i dati pluviometrici si interrompono a metà Giugno. Risultano così raccolti 12 anni completi ma non consecutivi di misura di portate medie giornaliere.

Per poter accedere ai dati in un formato .xls più agevole all'elaborazione, si è sfruttata la nuova webapp Dext3r offerta da Arpae-Simc (https://simc.arpae.it/dext3r/): tramite questo portale è infatti possibile scaricare direttamente dagli archivi tutti i dati raccolti in formato digitale. Bisogna fare però attenzione perché non sempre c'è una perfetta corrispondenza con i dati validati pubblicati sugli Annali.

Per esempio, in questo caso, si è riscontrata una certa incongruenza nei valori di portata media giornaliera superiori ai 10 m³/s: essi sono soggetti a uno scarto pari o maggiore a ± 0.05 m³/s. Per questo motivo sono stati controllati e corretti.

se si considera che il territorio dell'Appennino Parmense è caratterizzato da una morfologia montuosa e da una copertura vegetale scarsa, che favoriscono il rapido deflusso delle acque piovane verso i corsi d'acqua. Inoltre, la presenza di rocce permeabili nel sottosuolo contribuisce a una rapida infiltrazione delle acque nel terreno, riducendo ulteriormente la disponibilità di acqua nei periodi di siccità. È importante sottolineare che il corso d'acqua Baganza è anche influenzato dalle attività umane, come l'irrigazione agricola e l'approvvigionamento idrico per uso civile. Questi utilizzi possono influire sulla portata del fiume, soprattutto durante i periodi di siccità, quando la domanda di acqua aumenta. In conclusione, il corso d'acqua Baganza presenta una variabilità significativa delle portate nel corso dell'anno, con periodi di siccità estiva e piene violente durante i periodi di piogge intense. Queste caratteristiche sono tipiche dei corsi d'acqua a regime torrentizio e sono influenzate sia da fattori naturali che antropici.quindi il picco improvviso che caratterizza per esempio l'idrogramma del 2007. Risulta infatti che il picco di portata sia associato a uno degli eventi piovosi di massima intensità dell'intero anno, in particolare su un arco di tempo di 6 e 12 ore.

Temperature

Nella stazione termometrica di Calestano le prime misure di temperature massime e minime giornaliere sono state effettuate nel 1993. Lo strumento è un termometro registratore che registra i valori di massimo e minimo tra le 0 e le 24 dello stesso giorno. Risulta che fino al 1999 lo strumento fosse posizionato a quota 417 m.s.l.m. ed a 1.10 m dal suolo. A partire dal 2000 lo strumento è stato riposizionato a quota 394 m.s.l.m e a 2 m dal suolo. Per una maggiore congruenza dei dati, nelle valutazioni successive si sono considerate le misure a partire dal 2000, e poiché la pubblicazione si interrompe nel 2014, la finestra temporale coperta è di 15 anni.

Vista la vicinanza con la stazione

idrometrica di Marzolara (dislivello inferiore ai 100 m, e posizione poco più a monte dello stesso corso d'acqua) non si sono effettuate correzioni di riscalatura. In questo caso si sono notate discrepanze molto significative tra i dati scaricati dal portale Dexter e quelli riportati sugli Annali: tramite il portale Dexter si accede a dei dati che nel 20% dei giorni non corrispondono alle misure riportate sugli Annali poiché affette da uno scarto di circa ± 0.5 °C ma che in alcuni casi è arrivato addirittura a 3 °C. Secondo quanto riportato nei metadati del file la stazione a cui fanno riferimento è posta a 381 m s.l.m., dato che non corrisponde con la quota a cui fanno riferimento le misure dell'Annale. Poiché di dubbia natura si è preferito riportare manualmente i valori delle temperature necessari allo studio facendo riferimento agli Annali. Per quanto riguarda il periodo 2000-2014 la copertura dei dati forniti dagli Annali.Idrologici non è completa, ma comunque abbastanza estesa: i gap interessano solamente lo 0.7% dei giorni e sono concentrati negli anni: 2001, 2002, 2012 e 2014. Il gap più esteso vede non coperti 11 giorni tra Settembre e Ottobre del 2002. Poiché, come si spiegherà in seguito, si è operato su un valore medio di temperatura massima e minima che fosse rappresentativo di un generico mese "tipico" si sono riportati manualmente dagli Annali direttamente i valori delle medie mensili di tutte le temperature massime e minime giornaliere registrate nel singolo mese tra il 2000 e il 2014. I gap superiori ai tre giorni come per esempio quello già citato di Ottobre 2002 hanno invalidato le misure medie del mese che non sono state riportate sugli Annali. Per determinare quindi la temperatura massima o minima tipica di quel mese si è effettuata una media non più su 15 anni ma su 14 senza riscontrare sostanziali variazioni. Per quanto riguarda

i gap inferiori a due giorni come quello verificatosi il 18 Giugno 2014, si è ricostruito il dato mancante tramite interpolazione lineare tra i valori del giorno precedente e successivo.

Temperature medie mensili

Mese	T° max	T° min
Gennaio	9	-2.2
Giugno	28.7	15.4
Ottobre	18.2	10.8

2000

T° max	T° min
9	-2.2

2001

T° max	T° min
6.9	1.7

2002

T° max	T° min
9.4	-2.4

2003

T° max	T° min
8.6	-0.3

2004

T° max	T° min
7.9	-0.3

2005

T° max	T° min
7.9	-2.7

2006

T° max	T° min
6.2	-2.1

2007

T° max	T° min
13.2	3.4

2008

T° max	T° min
9.7	2.2

2009

T° max	T° min
28.3	16.6

2010

T° max	T° min
28.5	16.1

2011

T° max	T° min
28.2	16.0

2012

T° max	T° min
31.0	17.5

2013

T° max	T° min
28.4	13.7

2014

T° max	T° min
28.7	14.1

Medie

T° max	T° min
19.42	9.59

29.08667 16.00667

Medie 8.3067 -0.1666667

Qui di seguito viene riportato l'andamento delle temperature medie mensili minime e massime.

Umidità

L'umidità relativa (RH-%) rappresenta il rapporto tra la pressione di vapore effettiva e la pressione del vapore saturo, è quindi un valore compreso tra 0 ed 1 o 0-100%.

I dati di umidità media giornaliera sono stati registrati presso la stazione metereologica di Panocchia da un sensore combinato di temperatura e umidità di tipo Vaisala QMH102.

I dati, che sono stati scaricati dal portale Dexter, coprono abbastanza uniformemente gli anni tra il 2008 e oggi (dati mancanti pari a 0.4%).

Fino al 2011 però, su diversi mesi, sono riportati dei valori di umidità relativa superiore a 100%. Siccome per definizione di umidità relativa ciò non è possibile, si è deciso di scartare gli anni tra 2008 e 2011. Il periodo di osservazione per l'umidità si è quindi

ridotto a 8 anni (2012-2018). Si riportano di seguito i valori di umidità media giornaliera.

Radiazione: Sono infine stati scaricati dal portale Dexter i dati relativi alla radiazione solare incidente globale giornaliera. I dati giornalieri coprono interamente gli anni tra 2010 e oggi con l'unica accortezza che fino al 2016 i dati sono registrati come radiazione integrale giornaliera in J/m² e successivamente come radiazione media giornaliera in W/m²: per questi ultimi si è eseguita una conversione da potenza a energia moltiplicando per il numero di secondi in un giorno. Per gli anni 2006, 2008 e 2009 sono presenti alcuni dati ma non arrivando a coprire neanche il 50% dei giorni si è deciso di non prenderli in considerazione. Per le misure è stato utilizzato un piranometro di tipo CM5 Kipp&Zonen.

A causa delle diverse finestre temporali, i dati di radiazione, umidità e temperatura sono presenti in maniera combinata giorno per giorno solo per gli

anni tra il 2012 e 2014.

4. CURVA DI DURATA E DEFLUSSO MINIMO VITALE

Curve di Durata

La curva di durata esprime la relazione tra i valori osservati delle portate medie giornaliere ed il numero di giorni in cui tali valori sono superati o eguagliati nell'arco del generico anno.

La curva delle portate annuale (AFDC, Annual Flow Duration Curve) è un metodo che consiste nel ricavare la curva di durata di ciascun anno del periodo di osservazione e poi nel mediarne i valori per ricavare un'unica curva mediana caratteristica dell'andamento delle portate di un anno tipico.

Si costruisce eliminando i giorni bisestili, in questo caso si nota e si tiene conto che il giorno il 29 febbraio e 2016 si è verificata una delle portate più alte dell'anno (30.20 m/s) e che la sua eliminazione comporta una variazione sui valori di piena mediati. Successivamente si riordinano i valori in ordine decrescente per ogni anno e si plottano con in ascissa la durata corrispondente.

da 1 a 365. Il grafico è in scala semilogaritmica per poter distinguere meglio il ramo relativo alle alte durate, importante per gli studi sulle portate di magra. Si nota come la CD associata al 2003 si discosti molto dall'andamento generale. Questo è spiegato con il fatto che nel 2003 si è verificata un'onda di caldo anomala che si è ripercossa significativamente sui deflussi del torrente. In scala normale è possibile apprezzare la tipica forma associata a corsi d'acqua a regime torrentizio: il tratto iniziale è molto ripido, dopodiché si sviluppa in maniera monotona decrescente verso valori molto bassi che si mantengono per lunghi periodi. Un altro approccio è quello di considerare contemporaneamente tutti i valori osservati nell'intero periodo di rilievo disponibile (POR - Period of Record) e costruire un'unica curva di durata definita Curva di Durata Totale. Si sono raccolti tutte le misure.

effettuate nei 12 anni e si sono ordinate in ordine