Dissertations / Theses on the topic 'Risorse Idriche'

L’acqua è uno dei principali fattori per la crescita socio-economica e lo sviluppo del continente africano. Il continente africano dispone di ingenti risorse idriche, ma le complessità naturali caratteristiche di alcune regioni del continente e la frequente assenza di una corretta pianificazione della loro gestione ne riduce ad oggi il potenziale in maniera significativa. L’utilizzo delle risorse idriche in Africa è destinato ad incrementare sensibilmente nel corso dei prossimi decenni, come risultato della crescita demografica e dei fabbisogni nell’agricoltura. Le risorse idriche sotterranee giocano un importante ruolo in tale scenario in quanto molti paesi africani caratterizzati da scarsità d’acqua dispongono di sostanziali riserve idriche sotterranee e l’accesso a tali risorse, ancorché limitate, è largamente diffuso nel continente. Si stima che il totale delle risorse idriche sotterranee sia di 0,66 milioni di km cubi. Le risorse sotterranee sono largamente distribuite: i maggiori volumi sono localizzati nei larghi acquiferi sedimentari nelle regioni del nord Africa. Per molti paesi africani pozzi appropriatamente ubicati sono in grado di sostenere le comunità con l’estrazione manuale mediante pompe con una portata di 0,1-0,3 l/s. Grandi impianti di produzione da acquifero (>5 l/s), che siano adatti per lo sviluppo urbano o produzioni agricole intensive, non sono ancora diffusi e sono limitati ad aree particolari. La disponibilità ed accessibilità delle acque sotterranee in gran parte dell’Africa è favorevole ad uno sviluppo rurale piuttosto che urbano. Il maggiore fattore limitante per una gestione sostenibile delle risorse sotterranee è dato dalla necessità di identificare se le acque sotterranee sono rinnovabili (ed in quale misura) o meno, al fine di programmare le corrette politiche gestionali nel tempo.

As is widely known, in the early 1900s the city of Milan looked very different than today because of its close relations with water: it had a dense network of canals and natural groundwater springs. The origin of this intricate system dates back to the process of Romanization and the beginnings of planned urban development. Since 49 BC, when Mediolanum’s “municipium” was established, the need for new strategies for water supply and defense led to the diversion of some rivers, with the aim of creating a self-sufficient internal water course-network. Over the last thirty years, archaeological digs have uncovered the remains of a number of drainage facilities, channels and pipes throughout the city; furthermore, the discovery of some parts of the defensive moat have stimulated a debate about the aspect of the townscape during the Roman period. This paper aims to give a complete survey of the system, combining archaeological evidence with the study of historical sources.

2010/2011
Il presente lavoro affronta lo studio di due problematiche idrogeologiche complesse e molto diverse tra loro, mediante un approccio geofisico integrato con le indispensabili indagini geologiche e idrogeologiche: (1) caratterizzazione delle risorse sotterranee solforose in ambiente montano al fine di localizzare una o più aree adatte alla perforazione e quindi all’estrazione di acque solforose; (2) caratterizzazione idrogeofisica di un area golenale soggetta a forti eterogeneità locali che possono influenzare il flusso, alterando consistentemente la conduttività idraulica. I risultati delle indagini geofisiche costituiscono nei casi descritti un indispensabile supporto funzionale per comprendere approfonditamente le aree studiate con particolare riguardo alla ricostruzione dei sistemi acquiferi, circuiti idrogeologici e disponibilità di risorse idriche e termali al fine di realizzare un'azione progettuale ingegneristica mirata e consistente.
XXIV Ciclo
1977

Lo scopo principale del lavoro è quello di presentare il quadro generale delle risorse idriche sotterranee della Regione Piemonte allo stato attuale delle conoscenze e ad una scala adeguata ad una pianificazione a carattere regionale. La prima parte del lavoro descrive il quadro generale della legislazione comunitaria, nazionale e regionale in materia di risorse idriche sotterranee. Il lavoro prosegue fornendo un breve inquadramento territoriale della Regione Piemonte riportando alcuni dati essenziali, di carattere generale, al fine di fornire informazioni sullo stato del comparto idrico regionale, nei vari ambiti dove esso trova applicazione. Al fine di completare tale inquadramento ed introdurre i capitoli successivi, è stato incluso in questa parte un breve inquadramento climatico e sono stati tracciati i lineamenti geologico-geomorfologici principali. Successivamente, si entra nel merito della realizzazione della cartografia idrogeologica, fornendo elementi di comprensione delle tecniche GIS utilizzate, illustrandone alcune delle funzionalità principali. Vengono, poi, dettagliatamente descritte le fonti bibliografiche utilizzate nella ricostruzione dell’idrogeologia regionale, motivando le scelte adottate. Nella parte conclusiva, certamente la più importante da un punto di vista scientifico, si illustra l’assetto dell’idrogeologia regionale del Piemonte descrivendo le caratteristiche principali dei Complessi idrogeologici. Al fine di rendere più agevole la lettura e, soprattutto, permettere un confronto sistematico, si è optato per riportare le informazioni riguardanti ciascun complesso in una sorta di scheda descrittiva. In apertura del capitolo, comunque, è riportato un quadro sinottico di sintesi delle caratteristiche principali dei vari Complessi. Completano il lavoro un glossario e, evidentemente, la Carta Idrogeologica schematica del Piemonte alla scala 1:250.000.

La tesi descrive la stato delle risorse idriche cinesi, il quadro amministrativo e normativo in merito alla tutela di tale risorse e le problematiche riscontrate nell'attività di enforcement da parte delle istituzioni.

Questo elaborato ha come oggetto di studio la gestione delle risorse idriche nei Territori Palestinesi Occupati. La tesi è strutturata in tre capitoli nei quali si riflette su come la relazione tra ambiente, potere, territorio e popolazione guidi le attività politiche ed economiche governative. Quest’ultime, viceversa, hanno a loro volta un impatto diretto sulle considerazioni legate all’ambiente. La metodologia che è stata utilizzata è principalmente di tipo qualitativo; la ricerca bibliografica è stata condotta consultando diverse fonti - in lingua inglese ed araba - di tipo primario e secondario: riviste ed articoli accademici, documenti governativi, dati statistici ufficiali forniti dalle autorità, report di agenzie internazionali ed organizzazioni non governative. Nel primo capitolo si è analizzato il punto di vista della narrativa dominante; si è valutato in quale misura essa affronti l’argomento inerente la gestione delle risorse idriche in modo critico. Si sostiene che essa operi un’analisi scorretta o, perlomeno, incompleta dei problemi e dei fattori che causano scarsità nella regione, senza tenere in considerazione il contesto politico e dimostrandosi, di fatto, non sufficientemente completa per analizzare il fenomeno. La seconda sezione decostruisce la narrativa dominante e la rilegge alla luce delle politiche attuate dal governo israeliano e dall’Autorità Nazionale Palestinese. Si sostiene che tali politiche siano state inefficaci principalmente a causa del non coinvolgimento della comunità locale e che gli effetti di esse sulla popolazione siano stati diseguali. La politica ambientale israeliana ambigua, da un lato promuove un progresso a livello ambientale e uno sviluppo tecnologico, ma dall’altro priva sistematicamente la popolazione palestinese della propria terra, acqua e altre risorse naturali. Infine, si afferma la necessità di contemplare una visione più ampia, che prenda in considerazione varie forme di resistenza, e si descrive un progetto reale di risposta dal basso cercando di comprendere quanto esso si configuri effettivamente come resitance economy. Si mostra che il problema principale legato al fallimento delle politiche è il mancato coinvolgimento dei vari settori della società nei processi decisionali; le politiche, infatti, portano o ad impatto negativo o a nessun impatto sulle comunità locali.

L’acquifero della Montagnola Senese (conosciuto come “Luco”) codice regionale CIS 99MM030, è considerato un importante serbatoio idrico strategico della Toscana Meridionale. Questo studio ha consentito l’approfondimento delle conoscenze per una migliore caratterizzazione geometrico-strutturale, idrodinamica e idrochimica dell’acquifero e restituisce i risultati di un lavoro che ha l’obiettivo di realizzare un modello concettuale e un primo approccio al modello numerico di flusso in regime permanente ai fini della valutazione e gestione delle risorse idriche sotterranee valutando anche la sua vulnerabilità all’inquinamento. I nuovi dati relativi alla geometria dell’acquifero, costituito dalle formazioni carbonatiche del Calcare Cavernoso e della Breccia di Grotti, sono stati acquisiti attraverso sondaggi geoelettrici, tomografie geofisiche, stratigrafie di pozzi, una nuova perforazione profonda e confrontati con la cartografia geologica del continuum regionale. Ciò ha permesso di valutare la sua estensione, affiorante e non, pari a circa 166,3 Km2 a fronte di un’area di alimentazione pari a circa 91,6 Km2. L’intero complesso idrogeologico permeabile risulta avere uno spessore medio di circa 178 m. Per quanto riguarda la caratterizzazione idrodinamica dell’acquifero, necessaria alla descrizione dell’andamento spaziale e temporale della superficie piezometrica, si può affermare che, nonostante la disomogenea distribuzione spaziale dei punti di misura, sono state individuate due principali direzioni di flusso della falda idrica sotterranea: verso Sud (Piano di Rosia) e verso Nord-Ovest (Abbadia a Isola e Strove). Tale caratterizzazione sia dei flussi, sia dei parametrici idrodinamici, necessita di futuri approfondimenti con esecuzione di nuove indagini. La valutazione della ricarica dell’acquifero è stata affrontata con due metodologie: - La prima, una volta definita la superficie dell’aree di ricarica per infiltrazione, valutando indirettamente l’infiltrazione totale in relazione all’eccedenza idrica calcolata. Tale valutazione (dati medi del periodo 1967-2006) porta a stimare la ricarica media in oltre 21·106 m3/anno. - La seconda, basata sulle escursioni dei livelli piezometrici di falda misurati (Marzo 2009-Gennaio 2010), individua una risorsa dinamica che, in virtù di una porosità efficace ne del 8% (da letteratura tale complesso è caratterizzato da ne tra 5-10%), può essere valutata in circa 8,1·106 m3/anno a cui andrebbero sommati i circa 12·106 m3/anno di acqua che attualmente vengono prelevati dall’acquifero per un ammontare complessivo della risorsa annua pari a circa 20·106 m3. Pur con tutti i limiti connessi a tale tipo di valutazione, i risultati ottenuti, con i due criteri, sono in pieno accordo tra loro. Per quanto concerne la riserva idrica la sua valutazione è dell’ordine di 1,5·109 m3, vale a dire circa 100 volte superiore alla risorsa dinamica. Infine, se confrontiamo le valutazioni della risorsa rinnovabile con l’attuale domanda d’acqua ad uso idropotabile si nota che a fronte di una ricarica media pari circa 21·106 m3, i consumi ammontano a circa 11,7·106 m3, risulta quindi teoricamente possibile un ulteriore utilizzo della falda ospitata nell’acquifero della Montagnola Senese. Sulla base delle conoscenze acquisite è stato realizzato il modello concettuale dell’acquifero, base fondamentale della modellazione numerica. Il sistema acquifero è stato quindi rappresentato, per mezzo di un modello numerico tridimensionale ad elementi finiti (FEM), con l’utilizzo del codice numerico FEFLOW (Finite Element subsurface FLOW system), operando in regime permanente. I dati di input sono stati inseriti nel sistema attraverso l’assegnazione di condizioni ai limiti (Boundary Condition) di carico idraulico, di trasferimento di flussi, di emungimenti e delle proprietà dei materiali (Material Properties) come la permeabilità, la porosità e l’infiltrazione. I risultati finali hanno permesso di stimare i quantitativi d’acqua presenti all’interno dell’acquifero in studio mettendo in risalto l’importanza e il ruolo che ricopre l’infiltrazione meteorica che riesce a bilanciare gli emungimenti e a mantenere in equilibrio tutto il sistema. Data l’importanza strategica dell’acquifero, a completamento dello studio idrogeologico della Montagnola Senese, è stata effettuata anche la valutazione della sua vulnerabilità intrinseca all’inquinamento attraverso un metodo simiparametrico denominato SIPS. Questa metodologia originale, riconducibile ad un SINTACS semplificato, ha consentito, attraverso la stima di quattro parametri base, di valutare la vulnerabilità intrinseca del corpo idrico sotterraneo che per il 75% risulta essere compresa tra elevata e medio alta.
The Montagnola Senese aquifer (known as “Luco”) is an important and strategic water reserve in Southern Tuscany. With this study we have furthered our knowledge for the geometrical/structural, hydrodynamic and hydrochemical aquifer characterization and for the development of a conceptual model of it. In addition, this model provides the results of a work that aims to create a conceptual model and a first approach to the numerical model of flow in permanent regime for the evaluation and management of groundwater resources, while also assessing its vulnerability to pollution. New aquifer geometry data, represented by carbonate formation of Calcare Cavernoso and Breccia di Grotti, were acquired through geoelectrical surveys, geophysical tomography, borehole stratigraphy, a new deep borehole and compared with the geological mapping of Regione Toscana Continuum Map. This allowed to estimate the outcropping and non-outcropping aquifer extension (166,3 Km2), in respect of a feeding area of about 91,6 Km2. The entire permeable hydrogeological complex is found to have an average thickness of about 178 m. With regard to the hydrodynamic characterisation of the aquifer, which is necessary to describe the spatial and temporal trend of the piezometric surface, it can be stated that, despite the uneven spatial distribution of the measurement points, two main directions of underground water flow have been identified: southward (Piano di Rosia) and northwestward (Abbadia a Isola and Strove). This characterization of flows and hydrodynamic parameters needs further investigation in the future. The assessment of aquifer recharge was approached with two methodologies: - First one, evaluating the total infiltration in relation to the calculated water surplus infiltration, once the recharge area has been defined. This assessment (average data from 1967-2006) leads to estimate an average aquifer recharge of over 21·106 m3/year. - Second one, based on the excursion of the measured groundwater piezometric levels (March 2009-January 2010); it identifies a dynamic resource that, using an effective porosity (ne) of 8%, can be estimated at about 8,1·106 m3/year, to which should be added 12·106 m3/year of water that is currently withdrawn from the aquifer for a total amount of the annual hydric resource of about 20·106 m3. Even with all the limitations associated with this type of evaluation, the results obtained, with the two criteria, are in complete agreement with each other. As far as the water reserve is concerned, it is evaluated at around 1.5 billion m3, that is to say about 100 times greater than the dynamic resource. Comparing the renewable resource evaluations with current drinking water demand, we note that in the face of an average aquifer recharge of about 21·106 m3, water consumption is about 11,7·106 m3. Further utilisation of the aquifer hosted in the Montagnola Senese aquifer is therefore theoretically possible. Based on the knowledge gained, the conceptual model of the aquifer was created. The aquifer system has been represented using a three-dimensional finite element numerical model (FEM), by using FEFLOW (Finite Element subsurface FLOW system) numerical code, operating in permanent regime. Input data have been entered into the system by assigning boundary conditions at the hydraulic loading, at the water outflows and to the material properties such as permeability, porosity and infiltration. Final results made possible to estimate water quantities present in the aquifer, highlighting the importance and role played by meteoric infiltration in balancing the water outflows and keeping the system in balance. Given its strategic importance, to complete the hydrogeological study of Montagnola Senese aquifer, an assessment of its intrinsic vulnerability to pollution was also carried out using a simiparametric method called SIPS. This original methodology, which can be ascribable to a simplified SINTACS, made it possible, through the estimation of four basic parameters, to assess the intrinsic vulnerability of the groundwater aquifer, which is for 75% high to medium-high.

La gestione delle risorse idriche è una questione fondamentale da affrontare alla luce di problemi sempre più attuali quali la scarsità della risorsa in determinati periodi dell’anno e la tutela dei corpi idrici rispetto ad approvvigionamenti che ne possano intaccare il naturale equilibrio. In effetti, gli ultimi anni sono stati caratterizzati da episodi di magra piuttosto rilevanti e con pochi paragoni nell’intero novecento...

2006/2007
L’attività di ricerca svolta in questi tre anni di dottorato ha coperto vari campi d’interesse nell’ambito della geologia e della geofisica con l’acquisizione, elaborazione ed interpretazione di dati sismici a riflessione ad alta risoluzione e l’applicazione alle ricostruzioni stratigrafiche per studi idrogeologici. I dati preesistenti da cui si è partiti sono state la “Mappa del Tetto dei Carbonati” e la “Mappa delle Isobate del Quaternario”, presentate all’interno del quaderno “Carta del Sottosuolo della Pianura Friulana” e realizzate dal DICA nel 2004 (Nicolich et al., 2004). Esso contiene anche cinque sezioni geologiche, derivate dall’interpretazione e conversione in profondità di linee sismiche, che attraversano la Pianura Friulana e Veneta orientale, e le stratigrafie dei pozzi per ricerche di idrocarburi presenti nel territorio. Queste mappe sono state riviste e corrette attraverso una serie di nuovo dati acquisiti nel corso di questi tre anni. Il primo passo è stato l’acquisizione di 8 km di linee sismiche a riflessione ad alta risoluzione, distribuite nei territori dei comuni di Aquileia (una linea lunga 4 km) e Grado (tre linee, per un totale di 4 km). Le linee sismiche hanno permesso di vedere in dettaglio la struttura del sottosuolo nell’area in studio. Le linee acquisite a Grado, inoltre, sono servite per posizionare il pozzo Grado-1. Con gli stessi criteri usati per l’interpretazione di queste linee sismiche è stata rivista la linea sismica ad alta risoluzione realizzata precedentemente dal DICA nel settore occidentale, nel territorio del comune di Precenicco. Successivamente sono state interpretate le linee sismiche a riflessione ad alta e altissima risoluzione, acquisite dall’OGS nel Golfo di Trieste e nelle Lagune di Marano e Grado. Tutti questi dati, una volta convertiti in profondità, hanno fornito le informazioni necessarie per l’estensione in mare delle due mappe prima citate. Lo scopo di questo lavoro è stato la definizione delle risorse geotermiche nel sottosuolo della Bassa Pianura Friulana. Per raggiungere questo obiettivo sono stati raccolti ed analizzati i dati da pozzo per ricerche idriche più affidabili presenti nella Bassa Pianura Friulana. In particolare sono state correlate le stratigrafie di 142 pozzi e, mediante l’utilizzo di un opportuno software commerciale (Rockworks), sono state identificati e definiti i sistemi di acquiferi di interesse geotermico esistenti nel sottosuolo, anche grazie all’ausilio di analisi geochimiche ed isotopiche effettuate dal gruppo di lavoro in pozzi scelti per un monitoraggio su lunghi tempi. La sequenza degli acquiferi è stata anche riportata sulle linee sismiche ad alta risoluzione acquisite a terra con il riconoscimento degli orizzonti riflettivi corrispondenti. Il risultato è stato illustrato con sezioni stratigrafiche 2D e successivi modelli interpretativi che mostrano estensione e spessori degli acquiferi, mappati in profondità con i corrispondenti valori di temperatura delle acque. Un lavoro analogo a quello svolto per i profili a terra e a mare nella Bassa Pianura e nel Golfo di Trieste, ovvero interpretazione e conversione in profondità dei dati, è stato eseguito per altre linee sismiche, acquisite preminentemente nell’Alta Pianura Friulana alla fine degli anni ’70 dall’Agip, concesse dalla stessa per tempi di riflessione fino a 1,5 s TWT, e ri-processate dall’OGS, su incarico della RAFVG, per recuperare dati più prossimi alla superficie con obiettivo applicazioni idrogeologiche. Le linee, interpretate sulla base delle conoscenze geologiche attuali e convertite in profondità, oltre a fornire le informazioni necessarie per il controllo e una migliore definizione delle Isobate del Tetto dei Carbonati e delle Isopache del Quaternario, mettono in evidenza le strutture geologiche del sottosuolo della pianura friulana, identificando la catena dinarica sepolta e le deformazioni sud-alpine. Le immagini chiariscono anche l’evoluzione delle strutturazioni tettoniche e delle sequenze deposizionali, con delimitazione dei riempimenti con i Flysch dinarici, con le sequenze mioceniche legate all’avanzamento delle unità sud-alpine, a partire dalla formazione indicata come Gruppo della Cavanella. Più in superficie è stata esaminata l’evoluzione delle sequenze plio-quaternarie con una migliore precisazione delle formazioni che costituiscono la base dei depositi dql Quaternario: substrato occupato dai carbonati mesozoici, dal Flysch eocenico, dalle molasse del Miocene e infine l’estensione del bacino di deposizione delle sequenze plioceniche.
XX Ciclo
1979

Il lavoro di tesi promuove la partecipazione del pubblico nelle problematiche ambientali dell'acquifero di Grombalia (penisola di Cap Bon, Tunisia). Tale acquifero, situato in un'area rurale, dal clima semi-arido, vicino alla costa, è soggetto a forti stress idrici, a fenomeni di salinizzazione e inquinamento da nitrati. La Social Network Analysis eseguita attraverso un innovativo strumento, Net-Map toolbox, ha permesso di individuare tutti gli stakeholder coinvolti nella riduzione dell'immissione di fertilizzanti nella falda, le varie relazioni esistenti tra questi, il grado d'influenza e l'obiettivo di ognuno. E' stato quindi possibile ottenere un'immagine completa della sfera sociale legata alle problematiche ambientali, informazioni che i decision maker potranno utilizzare per migliorare la gestione delle risorse idriche e trovare delle soluzioni integrate nella riduzione dell'inquinamento.

Benessere delle popolazioni, gestione sostenibile delle risorse, povertà, cambiamenti climatici e degrado ambientale sono dei concetti fortemente connessi in un mondo in cui il 20% della popolazione mondiale consuma più l’80% delle risorse naturali. Sin dal 1992 alla Conferenza sull’ambiente e lo sviluppo delle Nazioni Unite tenutasi a Rio de Janeiro si è confermato il forte legame tra tutela dell’ambiente e riduzione della povertà. Gli interventi di tipo ambientale costituiscono un ruolo importante, favorire la salvaguardia dell’ambiente, assicurare l’accesso all’acqua potabile, la corretta gestione dei rifiuti e dei reflui sono aspetti necessari per permettere ad ogni individuo, di condurre una vita sana e produttiva. È proprio in questo quadro che si inserisce la riflessione su come intervenire nel sud del mondo, in quei paesi dove vi è l’esigenza di rafforzare le realtà locali partendo dall’interno, dal mercato e dalle tecnologie utilizzabili. Dalla presa di consapevolezza dei reali fabbisogni umani, dall’analisi dello stato dell’ambiente, si può comprendere che la soluzione per vincere la povertà, non è il trasferimento della tecnologia e l’industrializzazione; ma il “piccolo e bello” (F. Schumacher, 1982), ovvero gli stili di vita semplici, a livello tecnologico le “tecnologie appropriate”. La comunità, dove sono state implementate queste tecnologie appropriate, si trova nella periferia di Lusaka, in Zambia. Dobbiamo ritenere che una tecnologia sia appropriata quando, per effetto della sua struttura e dei rapporti che riesce a stabilire con l’ideologia, la cultura del paese in cui viene adottata, dà origine a processi che si autosostengono e riescono a far crescere le attività del sistema e la sua autonomia. “learning from the roots”, imparare dalle radici, attraverso lo studio, il confronto, l’esperienza progettuale con la realtà dell’ambiente dei paesi in via di sviluppo, è un buon modo per sintetizzare il senso del lavoro esposto.

Il presente lavoro si pone l obiettivo di proporre un piano operativo di azioni, mirato al concreto sviluppo del sistema degli usi dell acqua in Sicilia. Le valutazioni proposte sono state assunte considerando il punto di vista di un ente pubblico, ad esempio una Autorità idrica regionale, non ancora costituita in Sicilia, cui viene assegnato il ruolo di identificare e valutare l efficacia delle azioni in termini di effetto, incentivante o disincentivante, ai fini del raggiungimento di un equilibrio di bilancio idrico ma anche economico e finanziario del sistema, con l obiettivo principale di costruire un assetto di governance regionale finanziariamente autonomo. Grande ruolo viene assegnato alle pratiche del riuso, per l economicità dei processi proposti a parità di efficacia, ed a tale fine è stata implementata una analisi costi benefici ad un caso studio, l agglomerato di Catania, prescelto per la particolare valenza ambientale e socio economica del contesto, all interno del quale insistono più soggetti con competenze specifiche in tema di acqua e di servizi fognari e depurativi (comune di Catania, società di gestione del servizio fognario e depurativo, consorzio di bonifica, area naturale protetta oasi del Simeto , ecc.) con piani di sviluppo identificati, il più delle volte, in maniera non coordinata. Gran parte dei dati e delle informazioni assunte a base delle valutazioni oggetto della presente tesi sono state tratte dal progetto Completamento depuratore consortile di Catania ed estensione della rete fognaria , finanziato per un importo pari a 213.122.922,00 euro con deliberazione CIPE n.60/2012, finalizzato alla risoluzione della procedura di infrazione ex direttiva 91/271/CEE per l agglomerato di Catania, con una popolazione servita di circa 470.000 abitanti. Ampio spazio è stato dedicato alle attività, oggi in corso, avviate ai fini della risoluzione della procedura di infrazione comunitaria, che consentiranno la realizzazione di sistemi fognari e depurativi, rendendo disponibili risorse idriche non convenzionali. Le considerazioni avanzate sull utilizzo dei fondi pubblici europei al di fuori di una cornice di Area vasta hanno indotto alla definizione di un piano di azioni che, a diversi livelli territoriali, prevede una serie di azioni, sia del tipo bottom-up che del tipo top-down, necessarie per dotare, l avviato percorso di infrastrutturazione, di una concreta sostenibilità gestionale ed economico-finanziaria in connessione con le nuove politiche tariffarie emanate dall Autorità per l energia elettrica ed il gas, ente regolatore nazionale del servizio idrico integrato.

Il presente studio ha analizzato e seguito il monitoraggio ambientale relativo al progetto di adeguamento con caratteristiche autostradali della SP46 Rho-Monza. Più precisamente il progetto dii riqualificazione prevede la realizzazione di nuove infrastrutture, ma anche l’ammodernamento di quelle già esistenti. Più precisamente è stata quindi prevista l’analisi degli interventi eseguiti e delle tecnologie utilizzate per il monitoraggio ambientale presso i comuni di Milano e Paderno Dugnano: realizzazione di perforazioni a distruzione di nucleo, la messa in opera di piezometri a tubo aperto nei fori di sondaggio realizzati, l’esecuzione di rilevazioni chimico-fisiche sulla falda intercettata dai piezometri realizzati. Tramite questo studio è stato così possibile ricostruire il livello freatimetrico della falda direttamente interessata dal progetto di riqualificazione della SP46 ed intercettata dai piezometri. In secondo luogo oltre alla ricostruzione della soggiacenza della falda, è stato valutato l’impatto antropico sulla qualità delle acque sotterranee della falda stessa, grazie alla determinazione di parametri chimico-fisici e ad analisi di laboratorio su campioni di acqua prelevati.

La Direttiva del Parlamento europeo e del Consiglio n.20 del 23 ottobre 2000, Water Framework Directive (WFD), istituisce un quadro per l’azione comunitaria per la gestione integrata della risorsa idrica e indica come unità territoriale di riferimento il bacino idrografico. Le politiche dell’acqua, avviate a scala di bacino idrografico, hanno obiettivi “olistici”, tra cui: sostenere l’ecosistema, garantire l’approvvigionamento di acqua ad agricoltori, industriali e acquedotti, proteggere dalle inondazioni, produrre energia idroelettrica, trattare le acque reflue, assicurare la protezione della qualità delle acque e il mantenimento del deflusso minimo vitale, ripristinare l’assetto naturale del fiume (Blonquist, 2003; Downs e altri, 1991; Affeltranger, Lasserre, 2003). Queste finalità spesso sono in conflitto (per esempio, deviare e stoccare l’acqua di superficie in appositi impianti può aiutare ad affrontare la siccità, ma potrebbe non garantire il deflusso minimo vitale, fondamentale per la sopravvivenza dell’ecosistema) ma è possibile trovare compromessi che permettano la salvaguardia dell’ambiente acquifero e soddisfare le necessità antropiche. Condizione fondamentale è che vi sia, da parte dei soggetti coinvolti, la consapevolezza che gli scopi preposti possono essere complementari (Blonquist p.7; Moss,2003, p.4 ). A tal fine, il Contratto di Fiume, CdF, può contribuire all’attuazione della Direttiva 2000/60. Si tratta infatti di uno strumento di programmazione negoziata (Bobbio, Saroglia, 2008), nato in Francia all’inizio degli anni ‘80, che prevede il coinvolgimento degli stakeholder, pubblici e privati, per l’elaborazione e l’attuazione di politiche di riqualificazione e valorizzazione dell’ambito fluviale e perifluviale. Un accordo che permette di “adottare un sistema di regole in cui i criteri di utilità pubblica, rendimento economico, valore sociale, sostenibilità ambientale, intervengono in modo paritario nella ricerca di soluzioni efficaci per la riqualificazione di un bacino fluviale” (definizione adottata al secondo World Water Forum svoltosi a L’Aia nel 2000). Il Contratto è uno strumento per l’attuazione di politiche idriche integrate, il cui elemento cardine è il processo partecipato, che attraverso modalità tipiche della democrazia deliberativa, definisce le azioni da compiere, i soggetti responsabili, i tempi e i finanziamenti necessari per la realizzazione di tali azioni. Obbiettivo di questo lavoro è capire se i processi partecipati, PP, avviati all’interno dei CdF, siano strumenti adeguati per l’attuazione della WFD. L’analisi di questi processi è stata elaborata a partire dalle categorie di vizi e virtù individuate da Pellizzoni (2005) ed ulteriormente articolate da chi scrive. Il lavoro di ricerca è articolato in due parti. La prima parte, “Normativa di rifermento e elementi teorici”, fornisce il quadro generale entro cui collocare i Contratti di Fiume, ed è suddivisa in tre capitoli. Il primo, “Processi partecipati nelle politiche di gestione della risorsa idrica: il quadro normativo”, introduce la WFD - soffermandosi sugli aspetti riguardanti il coinvolgimento dei portatori d’interesse per la sua attuazione - e il Testo Unico ambientale, la legge italiana che recepisce la Direttiva 2000/60. Questo capitolo, oltre a specificare il complesso quadro normativo di riferimento per i Contratti di Fiume, mira sia a mettere in evidenza le incongruenze presenti tra la normativa europea e quella italiana, che rendono questa materia complessa e di non facile attuazione, sia a sottolineare l’importanza, per il legislatore, della diffusione delle informazioni, della consultazione e della partecipazione attiva degli stakeholder per l’attuazione delle politiche di gestione integrata della risorsa idrica Il capitolo 2, “I Contratti di Fiume per la gestione partecipata delle risorse idriche”, presenta i CdF italiani, strumenti che realizzano processi partecipati per la definizione di politiche idriche integrate. Dal 2004, in Italia, sono stati avviati una quarantina di CdF i quali, nonostante l’impegno profuso dalle istituzioni coinvolte, si presentano come esperimenti di un approccio olistico e partecipato, piuttosto che pratiche strutturate per una reale azione di governance verticale e orizzontale. La mancanza di una chiara regolamentazione infatti non aiuta la definizione e l’attuazione di questi processi. Infine, il terzo capitolo, “Processi partecipati per l’elaborazione delle politiche pubbliche”, presenta gli elementi distintivi dei processi partecipati, espressione della democrazia deliberativa e strutturati secondo regole condivise, esplicandone i vizi e le virtù, a partire dalle definizioni date da Pellizzoni (2005) ed ulteriormente articolate, al fine di chiarire le categorie in base alle quali sono analizzati i Contratti di Fiume nei paragrafi successivi. La seconda parte è incentrata sull’esame dei casi studio scelti. Il capitolo 4, “Metodologia di analisi dei casi studio”, illustra il metodo scelto per l’analisi dei due casi studio - il Contratto di Fiume del Sangone e il Contratto di Fiume del Panaro - che adotta, come strumento di indagine, oltre ai documenti ufficiali, interviste semi-strutturate sottoposte ad alcuni attori chiave dei due CDF. Questa scelta è dettata dal fatto che questo approccio permette di indagare giudizi, valori e opinioni - elementi che dai documenti ufficiali raramente traspaiono - relativi ai processi oggetto di studio. I capitoli 5 e 6, rispettivamente “Il Contratto del Torrente Sangone: un processo partecipato fortemente top down, Il Contratto di Fiume del Torrente Panaro: un piccolo territorio per un grande progetto”, analizzano i due CdF scelti come casi studio e sono articolati in modo analogo: - ricostruzione di un quadro delle reti e dei rapporti esistenti tra i soggetti del territorio e delle politiche di riqualificazione presenti nel bacino, al fine di comprendere le dinamiche che hanno portato all’avvio del Contratto; - presentazione della struttura del CdF (organizzazione, fasi, attori coinvolti) degli obiettivi e del Piano di azione; - analisi del processo, a partire dalla interviste semi-strutturate, per individuare la presenza o l’assenza dei vizi e delle virtù presentate nel capitolo 3. Dalle considerazioni finali del lavoro di ricerca emerge che i processi partecipati dei Contratti di Fiume sono realtà piuttosto articolate, che presentano numerosi limiti - difficilmente superabili in quanto elementi intrinseci alla struttura dei processi stessi - ma giudicati, nel complesso, in modo positivo dalla maggior parte dei partecipanti, in quanto occasioni per definire e attuare politiche condivise, per quanto fortemente influenzate dalle posizioni degli enti amministrativi. Sono processi che contribuiscono all’attuazione della Direttiva 2000/60 in termini di azioni di sensibilizzazione (e alcune azioni concrete) rispetto alle problematiche legate all’inquinamento dei corsi d’acqua, alla necessità di avviare un uso sostenibile della risorsa e alle potenzialità, anche in termini di risvolti economici, che la riqualificazione ambientale presenta. Si tratta però di un percorso alle prime battute che necessita di maggiore regolamentazione e attenzione da parte del potere politico e amministrativo.

Questa tesi di dottorato tratta il tema delle Tecnologie Appropriate e delle Buone Pratiche per la gestione delle risorse idriche ed il risparmio energetico nell’ambito dell’abitato urbano e rurale. Viene fatta una breve panoramica sulle principali teorie e metodologie che fino ad oggi hanno fatto da linee guida per la progettazione sostenibile e il corretto utilizzo delle risorse. Questa visione d'insieme servirà per esprimere delle valutazioni e trovare dei comuni dominatori per proporre una nuova metodologia d'approccio alla gestione delle risorse con particolare attenzione rivolta alla condizione presente e alla zona d’intervento. Site specific sustainability Approach (S3A). I casi studio: • Un progetto di approvvigionamento idrico e di desalinizzazione delle acque per un’oasi del Sahara marocchino. • Un progetto di ricerca della Columbia University e della NASA legato alla sostenibilità urbana di New York che analizza i benefici apportati dall'installazione di coperture verdi nell'area di Manhattan da un punto di vista della gestione delle risorse idriche, energetiche e delle componenti ambientali. • Un progetto di verde verticale e giardino pensile a Milano. • Un progetto di approvvigionamento idrico sostenibile e gestione del verde per la città di Porto Plata in Repubblica Domenicana. Approfondimenti e sperimentazioni. • E’ stato approfondito il tema della distillazione solare per la dissalazione e potabilizzazione delle acque in zone rurali desertiche ed isolate. • E’ stato progettato e realizzato un prototipo innovativo di distillatore tubolare con collettore solare parabolico. Il prototipo è stato testato nei laboratori della Columbia University di New York. • Sono state approfondite le Khettaras o Qanat, tunnel sotterranei per l’approvvigionamento idrico nelle zone aride. • Infine sono stati approfonditi i benefici apportati dalle coperture a verde (tetti verdi) e dal verde verticale nelle zone urbane dal punto di vista della gestione delle risorse idriche ed il risparmio energetico.
This Phd dissertation is related to Appropriate Technologies (AP) and Best Practices for water management and energy saving in urban and rural environment. Has been made a brief overview of the main theories and methodologies that have hitherto done by the design guidelines for the sustainable and efficient use of resources in the built environment; This overview will serve to express the evaluations and find common strategies to propose a new method of approach for the resources management on the area of intervention. (The site specific sustainability approach) Research topics and applications: The solar distillation for water desalination in rural and remote arid areas. The design and construction of a prototype of a new Tubular Solar Still (TSS) with a parabolic solar collector for the water desalination and purification. The TSS prototype has been tested in the Columbia University Engineering Solar Lab in New York City. The traditional water supply system for the arid areas Khetteras or Qanat. The green Infrastructure and the green roofs. Has been considered the role green infrastructures in sustainable water management practices and energy saving. Case of studies: • A sustainable water management and water desalination project, by Appropriate Technologies, for rural communities in the Moroccan Sahara desert. • The Research project “Quantifying the fundamental behavior of green roofs in a urban environment” runned by Columbia University and NASA. A project that, by environmental monitoring, analyze the benefits of installing green roofs in the Manhattan area. • A green façade and an experimental roof garden design project for an architectural firm in Milan. • A project about strategies for sustainable urban development made with the Columbia University Urban Ecology studio. A sustainable water harvesting and green infrastructures design project for the City of Puerto Plata in the Dominican Republic.

Questa tesi di dottorato tratta il tema delle Tecnologie Appropriate e delle Buone Pratiche per la gestione delle risorse idriche ed il risparmio energetico nell’ambito dell’abitato urbano e rurale. Viene fatta una breve panoramica sulle principali teorie e metodologie che fino ad oggi hanno fatto da linee guida per la progettazione sostenibile e il corretto utilizzo delle risorse. Questa visione d'insieme servirà per esprimere delle valutazioni e trovare dei comuni dominatori per proporre una nuova metodologia d'approccio alla gestione delle risorse con particolare attenzione rivolta alla condizione presente e alla zona d’intervento. Site specific sustainability Approach (S3A). I casi studio: • Un progetto di approvvigionamento idrico e di desalinizzazione delle acque per un’oasi del Sahara marocchino. • Un progetto di ricerca della Columbia University e della NASA legato alla sostenibilità urbana di New York che analizza i benefici apportati dall'installazione di coperture verdi nell'area di Manhattan da un punto di vista della gestione delle risorse idriche, energetiche e delle componenti ambientali. • Un progetto di verde verticale e giardino pensile a Milano. • Un progetto di approvvigionamento idrico sostenibile e gestione del verde per la città di Porto Plata in Repubblica Domenicana. Approfondimenti e sperimentazioni. • E’ stato approfondito il tema della distillazione solare per la dissalazione e potabilizzazione delle acque in zone rurali desertiche ed isolate. • E’ stato progettato e realizzato un prototipo innovativo di distillatore tubolare con collettore solare parabolico. Il prototipo è stato testato nei laboratori della Columbia University di New York. • Sono state approfondite le Khettaras o Qanat, tunnel sotterranei per l’approvvigionamento idrico nelle zone aride. • Infine sono stati approfonditi i benefici apportati dalle coperture a verde (tetti verdi) e dal verde verticale nelle zone urbane dal punto di vista della gestione delle risorse idriche ed il risparmio energetico.
This Phd dissertation is related to Appropriate Technologies (AP) and Best Practices for water management and energy saving in urban and rural environment. Has been made a brief overview of the main theories and methodologies that have hitherto done by the design guidelines for the sustainable and efficient use of resources in the built environment; This overview will serve to express the evaluations and find common strategies to propose a new method of approach for the resources management on the area of intervention. (The site specific sustainability approach) Research topics and applications: The solar distillation for water desalination in rural and remote arid areas. The design and construction of a prototype of a new Tubular Solar Still (TSS) with a parabolic solar collector for the water desalination and purification. The TSS prototype has been tested in the Columbia University Engineering Solar Lab in New York City. The traditional water supply system for the arid areas Khetteras or Qanat. The green Infrastructure and the green roofs. Has been considered the role green infrastructures in sustainable water management practices and energy saving. Case of studies: • A sustainable water management and water desalination project, by Appropriate Technologies, for rural communities in the Moroccan Sahara desert. • The Research project “Quantifying the fundamental behavior of green roofs in a urban environment” runned by Columbia University and NASA. A project that, by environmental monitoring, analyze the benefits of installing green roofs in the Manhattan area. • A green façade and an experimental roof garden design project for an architectural firm in Milan. • A project about strategies for sustainable urban development made with the Columbia University Urban Ecology studio. A sustainable water harvesting and green infrastructures design project for the City of Puerto Plata in the Dominican Republic.

The present research project mainly focuses on the assessment of the eco-epidemiological role played by two emerging waterborne pathogens, Giardia duodenalis and Cryptosporidium parvum, within the integrated urban water supply & management chain. While in the water environment, both protozoa develop a resistance form that grants them enhanced protection against the most commonly adopted drinking water and wastewater treatments. The two resistance forms are called cyst for Giardia and oocyst for Cryptosporidium, respectively. As water resources contaminants, the two protozoa figure as etiologic agents of two peculiar gastrointestinal parasitic infections, giardiasis and cryptosporidiosis, that can give rise to outbreaks both within the polluted waterworks served community and among people eventually swimming in contaminated recreational waters. An exhaustive bibliographic research has been carried out in order to fully characterize the state of the art on the Giardia and Cryptosporidium topic. Integrated data coming from a wide range of studies provided a detailed picture that describes both the national and international background by focusing on the two protozoa relevance, both under environmental and public health aspects. A compilation of reported analytical methods for the detection of Giardia and Cryptosporidium (oo)cysts in water samples was also obtained. Available protocols were mainly derived from clinical parasitology methods and resulted unfit for any environmental monitoring activity. The core factor being responsible for this incompatibility was identified as method expensiveness, that proved to be too high for routine sample analysis. Within this theoretical background, the first goal was that of creating a novel analytical protocol for the detection of protozoa (oo)cysts in waters, compliant with target cost-effectiveness, sensibility, specificity, efficiency and versatility criteria. The operative procedure subsequently named Polypropylene-cartridge filtration method (PCF) was then implemented: first validated during a pilot survey of the Alto Vicentino aquifer, it was subsequently adopted for the monitoring program of the integrated urban water chain of Padua city (Italy), selected as main experimental model. The monitoring network is composed by 18 sampling sites and provides full insight of the presence and persistence of Giardia and Cryptosporidium along the whole system. In detail, investigated chain segments were: drinking water supply system (5 sites); sewage system and wastewater treatment plant (6 sites); receiving water body (5 sites) and marine recreational waters flanking the mouth of the river (2 sites). As additional and complementary activity, case-report studies about giardiasis and cryptosporidiosis outbreaks were collected and processed for the creation of the Giardiasis & Cryptosporidiosis Database (GCDB). Data inserted in the GCDB cover the period 1954-2012. However, they are not merely catalogued and interactively consultable, but were also used for the implementation of a predictive model for the estimate of an Index for the Water Resources Protozoan Contamination Risk (WRPPCI).
Il presente progetto di ricerca dottorale verte sulla valutazione del ruolo ecologico ed epidemiologico che alcuni patogeni emergenti idrotrasmessi, i protozoi Giardia duodenalis e Cryptosporidium parvum, rivestono all'interno delle filiere idriche integrate. Entrambi i protozoi presentano una forma di resistenza ambientale, denominata rispettivamente cisti per Giardia e oocisti per Cryptosporidium, che conferisce loro una maggiore capacità di sopravvivere sia ai convenzionali trattamenti di potabilizzazione dell'acqua che a quelli di depurazione del refluo. Il pericolo che essi rappresentano come contaminanti delle risorse idropotabili consiste dunque nella loro potenziale capacità di dare luogo a focolai epidemici di sindromi gastroenteriche, sia a livello dell’intera comunità che fruisce del servizio idrico, che degli eventuali frequentatori di aree balneabili soggette a contaminazione. In primo luogo si è condotta un'approfondita ricerca bibliografica volta a determinare lo stato dell'arte sul tema: essa ha consentito di individuare le molteplici linee di ricerca già perseguite nell'ambito descritto, ottenendo così un quadro complessivo che delinea, sia a livello internazionale che nazionale, l'ambito conoscitivo noto circa i due suddetti patogeni emergenti. Contestualmente si è ottenuta anche una panoramica sulle differenti metodiche analitiche disponibili per la detezione di Giardia e Cryptosporidium nelle matrici ambientali. I protocolli descritti in letteratura, per lo più derivanti dalle metodiche impiegate nella parassitologia clinica, non sono risultati compatibili con un'attività di monitoraggio ambientale routinaria. Il motivo principale di tale inadeguatezza risiede principalmente nei costi troppo elevati degli stessi. All'interno di tale cornice teorica è emersa innanzitutto la necessità di realizzare una nuova metodica per la detezione delle (oo)cisti protozoarie nelle acque, caratterizzata da costi più contenuti, ma pur soddisfacentemente versatile, efficiente, sensibile e specifica. Il protocollo analitico implementato, denominato metodica della filtrazione su cartuccia in polipropilene (FCP), è stato utilizzato per la valutazione preliminare della qualità dell'acquifero di attingimento dell'Alto Vicentino ed in seguito impiegato per il monitoraggio della filiera idrica integrata che serve la città di Padova, selezionata come sistema sperimentale. La rete di monitoraggio di tale filiera è stata ricamata grazie alla selezione strategica di 18 siti di campionamento che consentono di ottenere una visuale complessiva dell’intero sistema, che nel complesso si compone di: filiera di distribuzione dell’acqua potabile (5 siti), sistema di allontanamento e depurazione del refluo civile (6 siti), corpo idrico recettore (5 siti) e, da ultimo, aree marino-costiere balneabili prospicienti la foce dello stesso (2 siti). Come attività corollaria, si è poi fruito dei numerosi case-report reperibili in letteratura che descrivono epidemie di giardiasi e criptosporidiosi, innescate o dall'ingestione di acqua infetta o dalla balneazione in acque contaminate, per la creazione di un database epidemiologico relativo al periodo 1954-2012 e denominato Giardiasis & Cryptosporidiosis Database (GCDB). Tale database consente non solo la catalogazione sistematica e la consultazione interattiva degli eventi epidemici, ma è stato sfruttato per implementare un modello predittivo capace di stimare il Rischio di Contaminazione Protozoaria delle Risorse Idropotabili tramite il computo di un apposito indice numerico (IRCPRI).

The national and European framework of tools and initiatives related to planning, management and development of areas characterized by the presence of water resources requires a system-based, collaborative and participatory approach (Barraque, 2001; Kallis et al., 2001; Aubin et al., 2002; Kaika, 2003; Carter, 2007; Vacik et al., 2014). The River Contracts (Bobbio et al., 2008; Magnaghi, 2008; Bastiani, 2011) that "contribute to the definition and implementation of district planning tools at both basin and sub-basin catchment scale as voluntary tools for strategic and negotiated planning pursuing the protection and proper management of water resources, as well as the valorization of riverine territories, together with the safeguard of the hydraulic risk, thus contributing to local development of such areas" (art.43 "River Contracts" DDL 1676 XVII Leg., better known as "Collegato Ambietntale", i.e. set of environmental norms included within the National Stability Law) operate within such a framework. The research builds on a strong interest in the implementation of the model River Contract in specific areas placed within the river-sea interface, in order to facilitate the implementation of water-management policies and initiatives at local scale (Governa, 2014; Alberton et al., 2011, De Vito, 2011; Armitage, 2008), with the aim to contribute to the sustainable development of these areas according to the revised regulatory framework and the new European programming period objectives. These preliminary issues have allowed developing and deepening the theoretical background as well as the conceptual framework of the research. The key-concepts identified for the purposes of the research are: (i) the peculiarities of the river mouth areas compared to those placed in along the rivers/water bodies; (ii) the state of the art of water-management and governance in Europe and Italy with special regard to participatory approaches and “place-based” policies; (iii) the River Contracts -including both general principles and rules and the most significant experiences developed so far-; (iv) the transition from the traditional River Contract model to the new concept of the Mouth Contract that was developed starting from a number of limitations/weaknesses identified for the former and following the analysis of the main experiences as well as the decision to consider its applicability to the mouth areas. The overall objective of this PhD thesis is therefore to build a new conceptual model for water governance at the scale of mouth areas placed within the river-sea interface, according to an integrated and participative water-resource management approach and a place-based policy in favour of participative and sustainable local development focused on water. The logical path which allowed to pursue this overall objective is organised into three parts linked to specific sub-objectives and functional to the orientation of the main research outputs. These sub-objectives are: • defining the new conceptual Mouth Contract model for areas within the river-sea interface, based on the adaptation/development of the traditional River Contract model and moving from the weaknesses identified for the latter (as well as from selected relevant experiences); • testing the new conceptual model in the study area of the Po Delta that is part of the coastal arc of Veneto, through the Po Delta Mouth Contract built on the proper "territorial dimension" as emerging from hydrographic, physical, human and economic characteristics of the area, according to the place-based policy approach; • assessing the exportability of the Mouth Contract model to different areas and comparative analysis with national policies (namely the experimental application of the Mouth Contract for the Po Delta chosen by Veneto Region and the Ministry of Economy and Finance - Department for Development and Economic Cohesion - for the 'implementation of the National Strategy for Internal Areas under the “2014-2020 Italy Partnership Agreement”). The final research report, i.e. this thesis, was organized according to the structure described below. The rationale of the research and objectives of the thesis are presented within Chapter 1, "Introduction", while the basic concepts on which the research builds are discussed in Chapter 2, "Background and conceptual framework". These concepts primarily relate to the characterization of the catchment area of river territories as they are traditionally identifed and the specificity of the end portions of the rivers, at the mouth to the sea, to which different characteristics and dynamics must be recognized, but that migh also be house to conflicts related to different uses, fragmentation of skills and a complex and burdensome water resources management. The normative and policy framework for the government and governance of water resources at both European and national level was then addressed, with further considerations on the network governance at the local level. Newtork governance is recognized by literature as an opportunity for development policies, in line with the focus on "territorial dimension" promoted by research in this field. Participatory and intersectoral approaches were then explored in support of the place-based policy and for a better understanding of the most appropriate tools to be taken into account for the development of a new conceptual model based on a participatory process. River Contracts –as they are defined within sectorial and territorial planning- were finally analyzed according to the current national normative framework and based on the most relevant experiences at both national and internatonal scale. The last paragraph of this chapter was devoted to the identification of the weaknesses/limitations of the traditional conceptual model, recognized as not-adequate for the application to mouth areas. These areas were then considered as the main reference for the topics addressed by the following chapters. Chapter 3, "Materials and Methods", reports the literature sources and documents used for the research as well as a description of the research methodology with special reference to, the development of the conceptual framework that provides background for the research. The logical process and methodology that enabled the adaptation of the conceptual model, from the River Contract to the Mouth Contract, based on applicability to the study area and extendibility to other areas within the river-sea interface are then presented.. Special attention is paid to the description of the methodology used in the analysis of the territory, in line with the leading concept of the "territorial dimension", as well as to the methodology developed for the identification and assessment of the actors to be involved in the participatory process. The latter includes a description of the existing participatory tools and a special focus on those of them that were selected and adapted in accordance to research needs and the key-features of the new conceptual model. Chapter 4, "Case study: the Po Delta" describes the innovative issues introduced by the new conceptual Mouth Contract model according to the above-metioned methodology. Specific attention is given to the presentation of the specificities of the hydrographic area as well as the fragmentation of existing skills especially in terms of management of the main water resources due to the failure to implement policies at local level. Chapter 5, "Results and discussion", finally shows the main research outputs, i.e.: (i) the creation of a new conceptual model for the Mouth Contract; (ii) the application of the latter to the study area of Po Delta, including the discussion of outcomes from the participatory process implemented in accordance with the methodology developed by the research (Thematic Tables); and finally (iii) the results of tests aiming to check the exportability of the model to different mouth areas (as well as different areas) and the orientation of national policies. Chapter 6 is devoted to the drawing of "Conclusions". The development of the new conceptual model for the Mouth Contract, i.e. the first output of the research, and the results achieved through the successful application to the Po Delta area, show that the implementation ot this participatory planning tool in the areas within the river-sea interface can be strategic and instrumental in promoting local development. By doing so these tools can facilitate the transposition and implementation of policies at the local level thus contributing to overcome the existing fragmentation and complexity in the management of water -and more generally- land resources. As an additional result of the research, the relevance of the model has been confirmed by policy makers who have recognized the contract as a means for facilitating the implementation of the "National Strategy for Internal Areas" - i.e. one out of three strategic options on which the place-based development policy promoted by the National Government through the 2014-2020 Italy Partnership Agreement is focused, the other two being “The South” and “Cities” - at the local scale. Chapter 7, "Bibliography", is organized into two sections distinctly related to the specific and general bibliography including legislation and regulations, programs, plans and projects, guidelines and web links. Chapter 8 consists of "Appendixes" where the main documents developed during the research, in particular during the experimental phase, are reported. In conclusion it can be stated that, besides the opportunity to further refine the new conceptual model for the Mouth Contract according to the results emerged during its implementation in the study area, the thesis has fully achieved its general objective.
Il quadro nazionale e comunitario degli strumenti e delle esperienze di pianificazione, gestione e riqualificazione dei territori caratterizzati dalla presenza dell'acqua, nei medesimi presente in diverse forme, impone la necessita'  di operare con un approccio sistemico, collaborativo e partecipativo (Barraque, 2001; Kallis et al., 2001; Aubin et al., 2002; Kaika, 2003; Carter, 2007; Vacik et al., 2014). In questa logica operano i Contratti di Fiume (Bobbio et al., 2008; Magnaghi, 2008; Bastiani, 2011), che concorrono alla definizione e all'attuazione degli strumenti di pianificazione di distretto a livello di bacino e sotto-bacino idrografico, quali strumenti volontari di programmazione strategica e negoziata che perseguono la tutela, la corretta gestione delle risorse idriche e la valorizzazione dei territori fluviali, unitamente alla salvaguardia del rischio idraulico, contribuendo allo sviluppo locale di tali aree (art.43 Contratti di Fiume DDL 1676 XVII Leg., noto come Collegato Ambientale). Le principali motivazioni del lavoro sono desunte dall'interesse per l'applicazione del modello Contratto di Fiume in specifici territori posti all'interfaccia fiume mare, con lo scopo di facilitare l'attuazione delle politiche e dell'azione di governo dell'acqua a livello locale (Governa, 2014; Alberton et al., 2011, De Vito, 2011; Armitage, 2008), in un'ottica generale di sviluppo sostenibile per i territori medesimi alla luce dell'aggiornato quadro normativo e del nuovo ciclo programmatorio comunitario. Tali motivazioni hanno consentito di costruire e argomentare il background e l'inquadramento concettuale della ricerca. I concetti base sono pertanto diventati: le peculiarità dei territori di foce rispetto ai territori fluviali di medio e lungo corso, lo stato dell'arte del governo e della governance dell'acqua in Europa e in Italia con approfondimenti rispetto agli approcci partecipativi e alla politica dei luoghi (place-based), i Contratti di Fiume dai principi e regole fino alle esperienza piu' significative, il passaggio dal modello tradizionale del Contratto di Fiume al nuovo modello concettuale del Contratto di Foce ragionato a partire da una serie di limitazioni riconosciute nel primo a seguito dall'analisi delle principali esperienze e della scelta di considerare l'applicabilita'  nei territori di foce. L'obiettivo generale della tesi di dottorato e' risultato quindi essere quello di costruire un nuovo modello concettuale di water governance alla scala geografica dei territori di foce, posti all'interfaccia fiume-mare, in una logica unitaria di gestione integrata e partecipata delle risorse idriche e secondo la politica place-based per uno sviluppo locale sostenibile di tipo partecipativo incentrato sul tema dell'acqua. Il percorso logico che ha consentito di perseguire tale obiettivo generale, e' stato strutturato in tre parti, riconducibili a sub-obiettivi, funzionali all'orientamento degli output principali della ricerca riportati come risultati. Tali sub-obiettivi sono stati: definizione del nuovo modello concettuale Contratto di Foce per i territori all'interfaccia fiume-mare, sulla base dell'adattamento/evoluzione del modello tradizionale del Contratto di Fiume e a partire dalle limitazioni riconosciute in quest'ultimo (sulla base di alcune esperienze ritenute rappresentative); applicazione sperimentale del nuovo modello concettuale nell'area studio prescelta del Delta del Po, parte dell'arco costiero della Regione del Veneto, come Contratto di Foce Delta del Po costruito sull'effettiva dimensione territoriale ragionata sui caratteri idrografici, fisici, umani ed economici dell'area in attuazione della politica place-based; resportabilita' del Contratto di Foce e confronto con le politiche nazionali (nel caso specifico dell'applicazione sperimentale del Contratto di Foce Delta del Po scelto dalla Regione del Veneto e dal Ministero Economia e Finanza Dipartimento per lo Sviluppo e la Coesione Economica per l'attuazione della Strategia Nazionale Aree Interne ai sensi dell'Accordo Partenariato Italia 2014-2020. In fase di restituzione della relazione finale, il lavoro è stato organizzato secondo la modalità di seguito riportata. Le motivazioni generali del lavoro e gli obiettivi della tesi sono stati illustrati nel Capitolo 1 Introduzione, mentre i concetti di base su cui e' stata fondata la ricerca sono trattati nel Capitolo 2 Background e inquadramento concettuale. Detti concetti di base si riferiscono innanzitutto alla caratterizzazione di area idrografica dei territori fluviali tradizionalmente intesi e nelle specificita'  dei tratti terminali dei fiumi, in corrispondenza dello sbocco a mare, a cui vanno riconosciute differenti peculiarita'  e dinamiche, ma soprattutto importanti conflitti per gli usi, frammentazione di competenze e una complessa quanto gravosa gestione della risorsa idrica. E stato quindi ricostruito il quadro normativo e di indirizzo per il governo e la governance dell'acqua a livello comunitario e nazionale, con approfondimento della riflessione rispetto alla network governance a livello locale che la letteratura riconosce come un'opportunita'  su cui investire le politiche di sviluppo e in forza della scelta che la ricerca fa di prediligere la dimensione territoriale. Sono stati conseguentemente esplorati gli approcci partecipativi e intersettoriali, sempre a sostegno della politica rivolta ai luoghi e per una migliore comprensione degli strumenti piu' vocati da considerare nella costruzione del nuovo modello concettuale, nello specifico del processo partecipativo. Sono stati infine analizzati i Contratti di Fiume, cosi come recepiti nella pianificazione di settore e territoriale, nel piu' recente quadro legislativo nazionale e secondo le principali esperienze internazionali e nazionali. Mentre il paragrafo che conclude il capitolo e' stato dedicato all'individuazione dei limiti del modello concettuale tradizionale, riconosciuto non-adeguato rispetto ad un'ipotetica applicazione sui territori di foce. Detti contesti geografici sono diventati il principale riferimento per gli argomenti dei capitoli successivi. Il Capitolo 3 Materiali e Metodi riporta le specifiche sulle fonti e sui documenti utilizzati per la ricerca nonche' la descrizione della metodologia di lavoro con riferimento soprattutto all'elaborazione dell'inquadramento concettuale. Vengono quindi illustrati il processo logico e la metodologia che hanno consentito l'adattamento del modello concettuale, da Contratto di Fiume a Contratto di Foce, in virtu' dell'applicabilita'  sull'area studio poi prescelta e in generale per l'esportabilita'  dello stesso in altri contesti territoriali all'interfaccia fiume-mare. Particolare attenzione viene poi posta alla descrizione della metodologia utilizzata nella lettura del territorio, in riferimento al tema guida della dimensione territoriale, e a quella elaborata per l'individuazione e l'analisi degli attori da coinvolgere nel processo partecipativo, compresa la descrizione degli strumenti di partecipazione esistenti e di quelli invece scelti ed utilizzati, con le relative modifiche di adeguamento che la ricerca apporta, per coerenza con il nuovo modello. Nel Capitolo 4 Caso studio: il Delta del Po vengono descritti gli elementi caratterizzanti che entrano in gioco nel nuovo modello concettuale del Contratto di Foce, secondo la metodologia precedentemente descritta. Particolare attenzione viene posta all'illustrazione delle peculiarita'  di area idrografica oltre che alla frammentazione di competenze esistente soprattutto dal punto di vista della gestione della risorsa idrica principale causa del mancato recepimento delle politiche a livello locale. Il Capitolo 5 Risultati e discussione infine riporta i principali output della ricerca, che nella sequenza sono stati: la creazione del nuovo modello concettuale del Contratto di Foce, l'applicazione del medesimo nell'area studio prescelta del Delta del Po comprensivo della discussione sugli esiti maturati dalla sperimentazione nell'ambito del processo partecipativo avviato secondo la metodologia ideata (Tavoli Tematici), infine l' esportabilita'  testata del modello in altri contesti territoriali di foce (e non solo) e l'orientamento delle politiche nazionali. Il Capitolo 6 dedicato alle Conclusioni, in cui si evidenzia che la tesi di dottorato nell'elaborare il nuovo modello concettuale del Contratto di Foce, che rappresenta il primo output della ricerca, alla luce dei risultati raggiunti soprattutto a seguito dell'applicazione del medesimo modello nel territorio Delta del Po, ha dimostrato che nei territori all'interfaccia fiume-mare l'attivazione di tale strumento di programmazione negoziata puo' essere strategico e determinante nel promuovere lo sviluppo locale e nel facilitare il recepimento e l'attuazione delle politiche alla scala locale, contribuendo al superamento delle complessita'  e frammentazioni esistenti nella gestione della risorsa idrica e delle risorse territoriali in generale. Tale utilita'  e' stata confermata dai policy maker, ulteriore risultato raggiunto dalla ricerca, che hanno riconosciuto il Contratto di Foce quale strumento di facilitazione alla scala locale per l'attuazione della Strategia Nazionale Aree Interne una delle tre opzioni strategiche, insieme a Mezzogiorno e Citta', su cui e' focalizzata la politica di sviluppo place-based voluta dal Governo Centrale ed espressa nell'Accordo di Partenariato Italia 2014-2020. Seguono infine il Capitolo 7 Bibliografia, organizzato in due paragrafi distintamente riferiti alla bibliografia generale e a quella specifica contenente normativa e regolamenti, programmi, piani e progetti, linee guida e sitografia; e il Capitolo 8 riservato agli Allegati in cui sono catalogati i principali documenti di studio e analisi prodotti durante la ricerca, in particolare durante la fase sperimentale della medesima. In conclusione si puo' ritenere che, oltre il riconoscimento dell'opportunita'  di affinare ulteriormente il nuovo modello concettuale del Contratto di Foce a seguito dei risultati emersi in fase di applicazione del medesimo sull'area studio prescelta del Delta del Po, la tesi abbia pienamente soddisfatto l'obiettivo generale preposto.

Management of groundwater systems requires efficient modeling tools to evaluate the available resources, to define the water balance and to predict the fate of contaminant. The value of these instruments depends on the accuracy of geological and hydrogeological conceptual model. As a part of a research project aimed at assessing Groundwater Resources in strategic aquifers of Sardinia, the PhD research objective was to develop and test a methodology for quantitative and qualitative study of groundwater resources, based on the use of three-dimensional geological and hydrogeological modeling. The aim of this research was to provide a tool to support the decision-making process in water resources assessment and management, applicable in different hydrogeological settings. The pilot study area is the porous Quaternary alluvial aquifer of the Cixerri Valley. The valley, located in the South-Western Sardinia, is an East-West oriented syncline linked to the tertiary tectonics, bordered by Paleozoic metamorphic and sedimentary formations and filled by tertiary and quaternary alluvial. The methodology can be summarized in three main phases. The first involved the construction of a Geodatabase (DB), where geological and hydrogeological data (geological maps and cross sections, geophysical data, wells and borehole logs, piezometric levels, hydrogeological parameters and geochemical features) were cataloged. During the second phase a 3D geological model of the shallow Cixerri aquifer has been built. The data collected in the DB were validated and used for the construction of geological sections orthogonal and parallel to the fold axis. The interpolation of alluvial horizons of each sections helped us to create the bottom surface of the alluvial aquifer. The third phase involved the construction of a hydrogeological 3D model, the identification of the main groundwater flow directions, the development of a method to determine hydraulic permeability and the effective porosity of the aquifers trough grain size analysis, the estimation of the volume of the aquifer, the determination of water budget and the geochemical characterization of groundwater, particularly nitrate. The implemented 3D hydrogeological model will help the calibration of a coupled numerical groundwater flow and solute transport model of the Cixerri area. While highly useful for groundwater management, such models are notoriously difficult to constrain, and applying geochemical data as calibration targets is a promising and evolving area of research.

L’importanza dell’acqua sia per la vita, sia come componente dell’ecosistema globale sta diventando sempre più evidente. Essa è una risorsa che non solo soddisfa i bisogni fondamentali della popolazione umana, ma è anche vitale per tutti gli ecosistemi globali. Una domanda ricorrente è quella di trovare soluzioni per sopperire alla carenza di acqua che si avverte nei periodi estivi; questo “stato di calamità” va a dimostrare la scarsa conoscenza idrogeologica della risorsa idrica disponibile. Il tutto si traduce in una mancanza di strumenti idonei per affrontare con competenza e con tranquillità anche le situazioni più critiche che si possono presentare. L’obiettivo fondamentale di questo progetto è quello di mostrare come il monitoraggio delle falde sotterranee e l’applicazione della modellazione numerica allo studio degli acquiferi possa fornire un valido supporto scientifico alla progettazione e alle politiche di gestione per il corretto utilizzo e la salvaguardia delle risorse idriche del territorio. Nello specifico, è stato preso come riferimento il territorio del Bacino trasfrontaliero del Fiume Roia concentrando le analisi soprattutto nella parte sud dello stesso, in un’area di circa 1,8 km2, collocata poco a nord dell’abitato di Ventimiglia, dove il Fiume Roia si incontra con il suo maggiore affluente, il Torrente Bevera. L’acquifero presente in quest’area, per quantità e qualità, è uno dei più importanti serbatoi naturali della Liguria. Per quanto riguarda l’utilizzo della risorsa, infatti, le sue acque soddisfano i fabbisogni idrici sia del territorio francese (Mentone, Nizza, Montecarlo, ecc.) sia del territorio italiano (Ventimiglia, Bordighera, Imperia, Sanremo, ecc.), “dissetando” circa 350.000 utenze in Italia e circa 120.000 utenze in Francia. In particolare, questo studio idrogeologico, dopo una preventiva analisi ed un monitoraggio di dati di natura idrologica e idrogeologica (dati pluviometrici, idrometrici, piezometrici, di portata fluviale e di qualità delle acque sotterranee), ha affrontato la ricostruzione geometrico-strutturale del sottosuolo sulla base delle indagini geognostiche a disposizione grazie alle quali è stata evidenziata la presenza di un unico corpo acquifero, a falda libera, di spessore medio di circa 29,8 m, composto in prevalenza da ghiaie sabbiose, talvolta limose, con ciottoli e caratterizzato da un elevato grado di permeabilità (0,8-1 × 10-2m/s), limitato alla base da un substrato a bassa permeabilità costituito dai Flysch di Ventimiglia. E’ stata definita la caratterizzazione idrodinamica dell’acquifero mediante l’utilizzo dei dati raccolti durante una campagna di rilevamento piezometrica su 28 punti di misura nel periodo Luglio 2012 – Luglio 2013. Sulla base di queste conoscenze è stato realizzato il modello concettuale dell’acquifero, base fondamentale della modellazione numerica. Il sistema acquifero è stato quindi rappresentato, per mezzo di un modello numerico tridimensionale ad elementi finiti (FEM), con l’utilizzo del codice numerico FEFLOW (Finite Element subsurface FLOW system), operando in regime permanente e transitorio. I dati di input sono stati inseriti el sistema attraverso l’assegnazione di condizioni ai limiti (Boundary Condition) di carico idraulico, di trasferimento di flussi, di emungimenti e delle proprietà dei materiali (Material Properties) come la permeabilità, la porosità e l’infiltrazione. I risultati finali hanno permesso di stimare i quantitativi d’acqua presenti all’interno della porzione di acquifero in studio mettendo in risalto l’importanza e il ruolo che ricopre il fiume Roia e la quantità d’acqua che esso scambiata con la falda idrica che riesce a bilanciare e a mantenere in equilibrio tutto il sistema anche a fronte dei circa 44 × 106 m3 annui (circa 1,4 m3/s) prelevati dai pozzi presenti. Al fine di mostrare le potenzialità di questa tipologia di studio e ipotizzare possibili scenari di sfruttamento futuro 3 scenari di flusso dove si è ipotizzato un incremento dello sfruttamento della falda a scopo idropotabile. I risultati hanno messo in evidenza le enormi potenzialità di questo acquifero, il quale risulta in grado di sostenere fino ad un incremento del 70% delle attuali portate emunte, purché esse siano ben distribuite e non concentrate in un unico punto. Infine è stata effettuata la modellazione di trasporto dove sono stati analizzati due probabili scenari di inquinamento che hanno messo in evidenza quanto l’acquifero risulti essere suscettibile all’inquinamento idroveicolato da cui deriva, conseguentemente, la necessità di progettare adeguate misure per la sua salvaguardia, anche per l’importanza che esso ricopre come fonte strategica di approvvigionamento idropotabile.

2008/2009
Nei tre anni di studio e ricerca è stato realizzato il Censimento delle Utilizzazioni idriche presenti sul territorio regionale, ovvero la raccolta dei dati di utilizzo delle acque superficiali e sotterranee, e creato un Sistema Informativo Territoriale regionale. Usando, quale base di partenza, cinque diversi database, precedentemente realizzati dal Servizio idraulica della Direzione Centrale Ambiente e Lavori Pubblici della Regione ed usati per l’archiviazione dei dati relativi alle grandi e piccole utilizzazioni presenti nelle varie province della regione, è stato creato un database “Utilizzazioni” relativo all’intero territorio regionale, quale presupposto necessario alla realizzazione del Censimento delle Utilizzazioni. I dati raccolti provengono da tutte le pratiche di concessione di derivazione da corpi idrici superficiali e sotterranei, custodite negli archivi regionali di Trieste, Udine, Pordenone e Gorizia. Il database realizzato presenta, attualmente, nove tabelle principali e due maschere che facilitano l’inserimento dei dati. Rispetto all’originaria struttura dei databases di partenza, esso presenta svariate modifiche ed integrazioni, infatti, sono state aggiunte tre nuove tabelle: Opere di presa sotterranee Pluriutenza, ovvero condivise da più utilizzatori; Scarichi, utilizzati per descrivere i punti di cessione dell’acqua, dopo l’utilizzo, alla rete fognante, o direttamente al terreno; Ambiti serviti, utilizzati per descrivere le aree in cui l’acqua derivata viene utilizzata per gli usi di concessione, in passato classificati come Impianti di utilizzo. Sono, inoltre, state create delle tabelle dedicate alle utilizzazioni ormai inattive, in disuso o completamente dimesse, in tutto identiche a quelle già presenti, tranne che per il nome, per queste ultime accompagnato dall’aggettivo “dismesso¬/a”. In seguito, però, i dati in esse archiviati sono stati riversati nelle tabelle relative alle utilizzazioni attive, così da avere sempre un quadro d’insieme completo. La struttura del database è stata consolidata e perfezionata, aggiungendo nuovi campi a tutte le tabelle presenti. Sono stati affrontati e superati alcuni problemi, quali la definizione dei nuovi campi del database, la validazione dei dati, l’ubicazione delle opere, la scelta del software G.I.S. da utilizzare. Relativamente a quest’ultimo, ArcGIS 9.2 si è dimostrato il programma più versatile nella gestione di un database in formato Access. Effettuata una stima dei prelievi, al fine di individuare i corpi idrici maggiormente interessati da utilizzazioni e di mettere in luce la presenza di eventuali situazioni di “criticità”, utilizzando i dati ottenuti dal Censimento delle Utilizzazioni è stato creato un secondo database denominato“Tratti sottesi da captazioni ad uso idroelettrico ed irriguo”, che ha permesso la realizzazione della Carta dei Tratti Sottesi, in cui sono state messe in evidenza quelle porzioni di corso d’acqua soggette a modifiche delle condizioni naturali locali. Per la costruzione di quest’ultima sono state prese in considerazione esclusivamente le utilizzazioni ad uso idroelettrico e quelle ad uso irriguo con portate prelevate > 100 l/s, ritenute le maggiori cause di impatto sui corpi idrici superficiali. La realizzazione del Censimento delle Utilizzazioni idriche presenti sul territorio regionale ha consentito, quindi, di individuare tutte le opere esistenti per l’approvvigionamento, la regolazione, l’adduzione e la distribuzione delle acque, nonché per la depurazione e lo scarico dei reflui; di valutare la disponibilità delle risorse idriche e la loro compatibilità con i fabbisogni per i diversi usi, di rilevare le diverse tipologie di “impatto” determinate dai prelievi e di evidenziare le locali situazioni di “criticità” dei corsi d’acqua. Tali dati potranno, adesso, essere utilizzati per disciplinare le concessioni di derivazione e di scarico delle acque, prevedere l’evoluzione futura dei fabbisogni attuali e sviluppare scenari di gestione delle risorse idriche superficiali e sotterranee compatibili con gli obiettivi di tutela quantitativa e qualitativa.
XXII Ciclo
1981

Climate change, human influences (deforestation, overgrazing, urbanization and pollution) and increased pressures on water supplies by civil and industrial utilizations are affecting the water availability in semi-arid Mediterranean regions. For instance, in Sardinia water resources supply decreased significantly in the last decades, such as shown by annual input from stream discharge into the reservoir system, which are the major source of water for the Sardinia Region. This happens for example in the Flumendosa reservoir system which constitutes the water supply for much of southern Sardinia, including the island's largest city, Cagliari. For this reason, in this study the fundamental processes (e.g., evapotranspiration and surface runoff) of the hydrologic balance have been studied extensively throughout the use of modern techniques for field site monitoring and the support of numerical models. In the first part of this work the evapotranspiration process in a typical Mediterranean ecosystem has been studied through the coupled use of sap flow sensor observations and eddy covariance measurements. Results show the key role of sap flow technique for the estimate of ET in such dry conditions, typical of Mediterranean ecosystems. In the next step the contrasting influences of vegetation differences (grassland versus mixed ecosystems) and soil differences (deeper alluvial valley soils versus shallow upland soils) on evapotranspiration (ET) and CO2 exchange dynamics have been examined. Data from two representative case study sites within the Flumendosa river basin on Sardinia were obtained. At both sites, land-surface and CO2 fluxes were estimated by eddy covariance instruments on micrometeorological towers. Fluxes at the two ecosystems were compared, and the effect of the vegetation cover was examined with the help of an ecohydrologic model to control for the different soil influences. The results show that the water and carbon fluxes in these ecosystems are more controlled by soil differences during the late spring, when the deeper soil depth leads to a doubling of the available moisture and an increase of 48% in the mixed natural vegetation transpiration. The system then switches to vegetation control in the summer as the presence or absence of drought-tolerant trees is the dominant imprint on continued transpiration and photosynthesis. In fact, total grassland ET in the summer is only 20% as large as the mixed vegetation ET in the summer. Finally the study of the surface runoff process have been developed experimentally in the Orroli field site to assess the runoff response of the land surface with varying vegetation states to ultimately predict how changes in the climate of Mediterranean watersheds may affect the needs of water resource management. For this purpose a 4 m by 4 m rainfall simulator was designed, constructed, and tested as the first stage of this research. The rainfall simulator consisted of four independent lines of low-cost pressure washing nozzles operated at a pressure of 80 mbar, with the number of nozzles determining the rainfall intensity delivered to the plot. The rainfall intensity of the simulator varies from approximately 31 to 62 mm/h with a coefficient of uniformity ranging from 0.62 to 0.75. Measurements taken include surface runoff using a tipping bucket flow meter and soil moisture throughout the plot. The simulator was used to monitor changes in the surface runoff throughout the seasons (July 2010, August 2010, June 2011, July 2011, December 2011, January 2012, May 2012) as the vegetation changes. Results shows the great impact of the changes in vegetation cover on soil runoff process: the vegetation cover is an important factor governing the infiltration process and consequently the surface runoff. The increase of vegetation cover induces large infiltration rates and it drastically reduces the surface runoff amount.

La disponibilità d'acqua gioca un ruolo strategico nello sviluppo di un territorio e delle comunità che vi risiedono; per questo l’uomo si è da sempre impegnato nella ricerca di metodi e mezzi per la distribuzione e la gestione delle acque. L’attuale estremizzazione degli eventi climatici costituisce una nuova sfida a cui dobbiamo rispondere con lo sviluppo di nuove strategie di difesa e prevenzione. In quest’ottica si inserisce il presente lavoro di tesi, realizzato in collaborazione con il Consorzio di Bonifica di II grado per il Canale Emiliano-Romagnolo, ente che si occupa della gestione della risorsa idrica irrigua in Emilia-Romagna. L’obiettivo di questo studio è quello di analizzare il fenomeno dell’infiltrazione di acqua dai canali irrigui e valutarne l’effetto sulla falda superficiale. Esso si compone di tre fasi. La prima è dedicata alla caratterizzazione del fenomeno tramite l’osservazione ed elaborazione dei dati raccolti con prove in sito presso tre canali della rete irrigua regionale. La seconda fase prevede, dopo una prima parte di modellazione con software VS2DI, lo sviluppo di un modello per la stima del contributo di un generico canale all’innalzamento del livello della falda superficiale. Segue la terza fase, dedicata all’implementazione del modello all’interno di un ambiente GIS. L’obiettivo finale è la creazione di un nuovo layer che rappresenti l’influenza della rete di canali irrigui regionale sull’andamento del livello della falda ipodermica, utilizzabile nel software IRRINET per rendere più accurata la valutazione del fabbisogno idrico delle colture poste in prossimità dei canali e dunque più efficiente la gestione della risorsa. Il risultato ottenuto può considerarsi di grande interesse poiché costituisce la traduzione della lunga attività di studio relativa al fenomeno di infiltrazione dai canali alla falda ipodermica, in uno strumento effettivamente utile al miglioramento del sistema di gestione della risorsa idrica in Emilia-Romagna.

La maggior parte dell’utilizzo umano delle risorse idriche viene impiegato per sostenere la produzione agricola. Nell'era del cambiamento climatico, la nozione di contenuto d’acqua virtuale (VWC), ossia la quantità d’acqua dolce utilizzata per la produzione di una merce alimentare, è uno strumento efficace per studiare il legame tra cibo e risorse idriche in funzione del clima, del suolo e delle pratiche agricole. Questo studio propone di identificare il contenuto d’acqua virtuale di alcune delle principali colture (grano, mais e riso) per il territorio nazionale italiano, considerando un periodo temporale a breve-medio termine. Il calcolo del VWC è ottenuto utilizzando tre modelli di simulazione climatica con una risoluzione spaziale di 25 km. Per le stime dei rendimenti colturali, variabili a scala regionale, è stato considerato uno scenario emissivo RCP 4,5. In questo studio sono inoltre considerati modelli di resa basati sull’utilizzo di specifici fertilizzanti (produttori di CO2), tali da stimolare la produzione delle colture cercando di compensare le componenti sfavorevoli provocate dai cambiamenti climatici. I risultati mostrano una forte eterogeneità spaziale dei valori di VWC a scala subnazionale e sono fortemente influenzati dai modelli di resa. Questa informazione dimostra che il VWC è strettamente influenzato dalle pratiche agricole; fornendo quindi un utile riferimento per adottare strategie per ottimizzare la gestione della risorsa acqua. L’evoluzione temporale delle stime di VWC evidenzia il mais quale coltura per cui è previsto un incremento maggiore del contenuto d’acqua virtuale dal 2000 al 2050 (27,6%); la coltura per cui si registra un incremento minore è il riso (8,4%), mentre le stime future prevedono un incremento medio per il grano (10,6%). Considerando l’utilizzo di fertilizzanti emettitori di CO2 nei modelli di simulazione di resa, si osserva un generale decremento dei valori di VWC per grano e riso.

Partenariati Pubblico-Privato e Project Financing: inquadramento teorico e specificità. Il ricorso alla finanza pubblica alla finanza privata negli investimenti del settore idrico. Il Project finance nel settore idrico: l'esperienza italiana e il caso Nuove Acque.

Il Lago di Monate è una risorsa ambientale di inestimabile valore. La comprensione del comportamento idrologico del bacino del Lago è di fondamentale importanza per garantirne un’adeguata tutela. La modellazione idrologica numerico-matematica, sviluppata in questo elaborato, si fonda su un’attenta gestione ed elaborazione dei dati meteorologici disponibili. Il bilancio idrologico, condotto tramite modello afflussi-deflussi HyMOD opportunamente modificato, fa riferimento ai dati relativi ai primi tre anni di monitoraggio idrologico e ambientale a cui è soggetto il bacino stesso (2014-16). Dopo aver calibrato e validato il modello, tramite differenti simulazioni del livello idrico del Lago a scala temporale giornaliera, vengono indagate le prestazioni del modello stesso e l’attendibilità dei dati di monitoraggio. Attraverso procedure analoghe è stata condotta anche un’analisi idrologica del bacino imbrifero che alimenta il laghetto della vicina Cava Faraona, per meglio comprendere se l’attività di coltivazione dei calcari nummulitici in corso presso la cava possa alterare il bilancio idrologico del Lago di Monate. Infine, il presente elaborato indaga il processo di scioglimento nivale: l’analisi, condotta tramite il Degree-Day Method e validata tramite immagini satellitari di copertura nevosa, ha messo in risalto che per descrivere accuratamente il processo per bacini di laghi prealpini potrebbero essere necessari modelli più articolati, che possano rappresentare con maggior dettaglio le caratteristiche meteoclimatiche salienti della zona di interesse.

Coastal aquifers are in hydraulic contact with the sea; prolonged overpumping of groundwater can lead to inland encroachment and/or vertical up-coning of the interface (transition or mixing zone) between these regimes, causing salt contamination of freshwater aquifers. In the Mediterranean area, seawater intrusion (SWI) has sometimes become a major threat to coastal area freshwater resources, mainly due to lack of appropriate groundwater resources management. Current projections of future potential climatic scenarios further complicate the overview, because the worst considered possibilities provide critical predictions about the decline of the average amount of water available (in terms of both inflows and outflows); furthermore, the projected sea-level rise (SLR) could significantly alter the position and morphology of coastline. A proper analysis and risk assessment of areas subject to SWI, and the evaluation of the coastal basins hydrological response to climate variability, appear to be essential for the design of water management measures that are necessary to mitigate environmental and socio-economic impacts. The key objectives of the study are: 1) development of a methodology of SWI risk analysis in coastal aquifers; 2) application of the methodology to a real case-study (Gaza Strip coastal aquifer, Palestinian Territories) to assess the risk of saltwater ingression and 3) analysis of the effectiveness of mitigation strategies on SWI Risk to support the planning of future spatial and territorial organization. The aquifer system is studied with a simulation code to assess the feasibility of risk mitigation measures under climate induced changes, by the means of simulation/optimization methods, which can provide the quantitative information needed for the management of groundwater resources, with respect to assigned objectives and constraints. Results show that (i) SWI risk assessment can be addressed by means of groundwater simulation models, calibrated against field measures, as a tool to evaluate future contamination in response to projected climate scenarios and exploitation plans, and that (ii) mitigation measures can be developed, according to some predefined criteria, and expected benefits can be quantified. The research is carried out within the CLIMB project, funded by the 7th Framework Programme of the European Commission.

L’impostazione del lavoro di tesi è stato effettuato attraverso una collaborazione tra Automobili Lamborghini S.p.A. e l’Alma Mater Studiorum – Università degli Studi di Bologna, gruppo CIRSA. Gli obbiettivi perseguiti nel corso di questa ricerca per metterli al servizio dell’Azienda sono stati, anzitutto la maggior conoscenza del ciclo idrico interno durante le fasi produttive, la determinazione delle utenze idroesigenti, cioè quelle che necessitano di maggiore intervento, quantificandone le singole utenze. Inoltre si è cercato di individuare dei possibili interventi atti a contenere i consumi idrici; iniziando così un percorso che possa permettere all’Azienda di ottenere la certificazione ISO 14046/2014 Water Footprint. Nell’introduzione i temi affrontati sono stati inquadrare tutto ciò che riguarda la risorsa idrica, ponendo particolare attenzione al problema della crisi idrica e possibili interventi di risparmio nel settore civile ed industriale. Nel primo capitolo sono state affrontate le problematiche delle aziende nella gestione idrica nei loro processi produttivi. Nel capitolo successivo, è stata affrontato il sistema di gestione ambientale dell’Azienda e i suoi principali interventi in campo ambientale. A seguire si è andata ad analizzare la gestione idrica dell’azienda descrivendo nel dettaglio i reparti in cui è stata svolta la ricerca, inerente al periodo di tirocinio curriculare; infine sono stati presentati i dati ottenuti sotto forma di indicatori al fine di individuare le possibili anomalie e raggiungere così gli obbiettivi prefissati. Per limitare i consumi e intercettare le anomalie riscontrate, sono state consigliate all’Azienda alcune azioni da perseguire. Dunque l’Azienda, grazie a questa ricerca, ha ottenuto una maggiore conoscenza del proprio ciclo idrico interno e ha dimostrato una grande sensibilità per i problemi ambientali, cercando di arrivare così alla certificazione che ne attesti la sostenibilità nelle azioni di produzione.

Lo scopo del presente elaborato è quello di attuare una ricerca delle innovazioni da applicare al sistema di distribuzione nei canali di bonifica. L’agricoltura è il settore produttivo che richiede ingenti quantità di acqua. Tuttavia la risorsa idrica, disponibile in quantità limitate, deve essere preservata e opportunamente utilizzata. Inoltre notevoli perdite idriche caratterizzano l’intero processo di convogliamento dell’acqua, dalla fonte alla consegna ai singoli utilizzatori finali. Le possibili innovazioni nel settore dei canali di bonifica individuate nel presente lavoro sono: (i) le automazioni nella fase di gestione della distribuzione di risorsa idrica e (ii) i rivestimenti dei canali. Per quanto riguarda le automazioni, sono state individuate diverse alternative, tutte realizzate dalla medesima azienda (Rubicon): SlipMeter, una paratoia automatica piana per regolare il deflusso; FlumeGate, una paratoia a ventola automatica; BladeMeter, una valvola idraulica automatica, movimentata da un robusto sistema di dadi e aste; SlipGate, un’altra tipologia di paratoia automatica piana. Le innovazioni legate ai rivestimenti appartengono all’azienda Maccaferri, che ha brevettato materiali geocompositi e geosintetici, quale ad esempio il MacTex H, utilizzato per le canalizzazioni ed realizzato mediante geotessile prodotto in fibre di polipropilene. Tutte queste innovazioni, sia nell’ambito dell’automazione che dei rivestimenti, possono essere applicate dai Consorzi di Bonifica con l’obiettivo di creare delle reti automatiche per la gestione della risorsa idrica, controllando altresì le eventuali perdite e la resa dell’intero sistema di convogliamento.

La crescente urbanizzazione e l’utilizzo della risorsa idrica per scopi irrigui contribuiscono ad una riduzione dell’estensione delle acque superficiali. Con questo elaborato di tesi si vuole analizzare la distribuzione spaziale della perdita di risorsa idrica superficiale in funzione della distanza da aree urbane e irrigue in Italia, a partire da dati satellitari. In primo luogo, è stata svolta un’analisi sui cluster per analizzare nel dettaglio la distribuzione spaziale degli agglomerati di acqua superficiale persa, urbani e irrigui. Successivamente è stato applicato un modello analitico, descritto da una funzione esponenziale troncata a due parametri, avente l’obiettivo di riprodurre il comportamento osservato dai dati, sia a livello di singolo bacino idrografico sia considerando l’intero territorio nazionale. I risultati della modellazione variano in base all’ampiezza degli intervalli di distanza euclidea, pari a 1 o 2 km, e alla tipologia di fattore antropico (urbano o irriguo). I dati mostrano un decadimento della frequenza di osservazione di risorsa idrica superficiale persa all’aumentare della distanza sia dalle aree urbane che irrigue. Tale comportamento è ben descritto dal modello sviluppato nella quasi totalità dei bacini idrografici analizzati. Infine, si è effettuato un confronto relativo all’influenza spaziale delle aree urbane e irrigue sulla perdita di risorsa idrica superficiale che rileva una maggiore concentrazione di acqua superficiale persa nei dintorni delle aree urbane rispetto a quelle irrigue. Tali risultati potrebbero essere utilizzati per supportare la creazione di piani di urbanizzazione e irrigazione sostenibili, con particolare attenzione alla gestione delle risorse idriche, così da ridurre queste perdite di risorsa idrica superficiale causate dall’elevata pressione antropica.

Il lavoro di tesi ha l'obiettivo di fornire un quadro conoscitivo preliminare della Conoide Enza, importante corpo idrico sotterraneo situato nella provincia di Reggio-Emilia. Unitamente viene data una sua rappresentazione cartografica digitale attraverso software GIS, utile a geo-referenziare l'acquifero. Tale lavoro permette di convogliare ed archiviare in un sistema informativo territoriale le osservazioni e i dati necessari a successive indagini quantitative sulla Conoide. In tal senso, viene fornito un esempio di modellazione di flusso nell'acquifero tramite software MODFLOW, così da mostrare l'analisi di uno scenario di prelievo a partire dai dati forniti. In particolare, è simulato il comportamento dell'acquifero in presenza di un pozzo di estrazione, valutando il conseguente effetto indotto sulla piezometria.

Il seguente elaborato nasce per venire incontro ad una richiesta di aiuto partita dalla comunità di St. Albert, un centro missionario nel nord dello Zimbabwe. In questo stato ogni giorno milioni di persone lottano per sopravvivere contro fame ed epidemie, la comunità di St. Albert nata attorno all’omonimo ospedale combatte contro queste calamità cercando di fornire medicinali, cibo e un istruzione. Purtroppo alcuni anni fa, a causa del perdurare di condizioni siccitose, i pozzi da cui la missione prelevava acqua si sono quasi completamente prosciugati facendo sì che l’intera missione rischiasse di non poter proseguire la sua attività. Nel 2008 si sono verificate precipitazioni più intense che hanno determinato una ricarica di falda e la ripresa dell’utilizzo di parte dei pozzi, ma questi accadimenti anno messo a nudo la non completa affidabilità di questa fonte di approvvigionamento, così si è evidenziata la necessità di creare un bacino imbrifero artificiale. In situazioni di insicurezza sulla disponibilità idrica la diversificazione delle fonti di approvvigionamento diventa indispensabile. Così nel 2004 si iniziò a costruire una diga per creare un bacino di riserva idrica nelle vicinanze, oggi i lavori sono quasi ultimati ma manca un impianto di potabilizzazione che renda adatta l’acqua prelevata dall’invaso per il consumo umano. Con questa tesi si vuole dare un supporto progettuale alla creazione del potabilizzatore, cercando di ridisegnare il funzionamento della rete per permettere un uso più razionale possibile delle risorse idriche. Facendo ciò però ci si dovrà calare in una serie di problematiche di contesto economiche e sociali di un paese in profonda crisi, dove può risultare un problema reperire i materiali e le risorse più basilari, anche quelle più strettamente organizzative e logistiche, che richiedono la valutazione dello stato di know-how locale in relazione alle capacità di gestire apparecchiature di un certo livello tecnologico.

Gli impianti di subirrigazione (SDI), in relazione alla posizione interrata dei gocciolatori permettono la riduzione dei consumi irrigui, garantendo la possibilità di utilizzo di risorse altrimenti non utilizzabili. Tuttavia, i costi di investimento iniziali risultano maggiori di quelli relativi ai tradizionali impianti di microirrigazione e pertanto, diventano economicamente vantaggiosi, se l'efficienza del sistema viene garantita per periodi di almeno 15-20 anni. La SDI, inoltre, permette di ottenere valori elevati di efficienza d’uso dell’acqua, spesso superiori al 90%, se associata ad un monitoraggio continuo dello stato idrico del suolo e della pianta e ad una corretta stima delle esigenze della coltura. L’utilizzo congiunto di impianti efficienti e gestione irrigua deficitaria, DI, durante specifiche fasi del ciclo fenologico delle colture può dunque permettere di ridurre ulteriormente i volumi irrigui senza comprometterne il risultato produttivo. Risulta pertanto necessario individuare sistemi capaci di proteggere gli impianti ed allungarne la vita utile, circostanza questa che si traduce in una protezione degli erogatori da possibili fenomeni di intrusione radicale, oltre che sviluppare dei sistemi di monitoraggio capaci di rilevare in tempo reale e da remoto le variabili del sistema Suolo-Pianta-Atmosfera (SPA), in modo da supportare l’agricoltore nella programmazione dell’irrigazione, anche sulla base di strategie di gestione in condizioni di deficit idrico. Obiettivo generale del presente studio, come previsto nel progetto di dottorato di ricerca industriale concordato con la società Irritec s.p.a. e con il Dipartimento di Ingegneria rurale ed Agroalimentare dell’Università Politecnica di Valencia, è stato quello di analizzate le principali problematiche ed i possibili sviluppi futuri della subirrigazione. L’attenzione, nello specifico, è stata focalizzata sulla problematica dell’intrusione radicale e dell’invecchiamento di gocciolatori auto-compensanti installati all’interno di linee gocciolanti interrate a servizio di piante di agrume installate in vaso, oltre che sul risparmio idrico conseguibile in pieno campo attraverso gli impianti di subirrigazione, in assenza ed in presenza di condizioni di deficit idrico, rispetto ai sistemi irrigui a spruzzo tradizionalmente impiegati per la coltura dell’agrume. Con riferimento al primo aspetto, è stata valutata l’efficacia di cinque principi attivi anti-intrusione radicale, Rame (Cu), Cianammide a due diverse concentrazioni CY1 (1,25%), CY2 (2,5%), e due diversi erbicidi, il Trifluralin (R1) ed il Preventol® (R2), contenuti all’interno di gocciolatori auto-compensanti installati lungo linee gocciolanti integrali prodotte da Irritec s.p.a., al fine di identificarne i possibili effetti sulla crescita dell’apparato radicale ed aereo di un comune portinnesto di agrume (citrange “Carrizo”). Per valutare gli effetti sullo sviluppo radicale, le piante sono state trapiantate all’interno di contenitori suddivisi da un setto che ha permesso la crescita indipendente delle radici nelle due metà del volume radicale irrigate rispettivamente da un gocciolatore contenente un principio attivo e da un gocciolatore di controllo. L’utilizzo di un minirizotrone costruito allo scopo, ha permesso di monitorare la crescita dell’apparato radicale nell’intorno del gocciolatore. Al fine di identificare gli effetti dei diversi principi attivi sullo sviluppo della pianta, alla fine dell’esperimento, è stato effettuato un rilievo distruttivo che ha permesso di valutare il peso delle singole componenti della pianta (radici, fusto, rami e foglie). Al termine dell’esperimento i gocciolatori sono stati sottoposti a prova in modo da valutare la relazione portata-pressione e rilevare le eventuali radici presenti all’interno di ciascun erogatore. Per quanto concerne il secondo aspetto, invece, su un agrumeto commerciale di circa 30 anni è stata effettuata la riconversione di un impianto irriguo tradizionale a spruzzo con un più moderno impianto in subirrigazione, nel quale è stato effettuato il monitoraggio in tempo reale del sistema Suolo-Pianta-Atmosfera (SPA) per la determinazione dei parametri di programmazione dell’irrigazione, oltre che per valutare gli effetti dell’applicazione di condizioni di deficit idrico controllato (Deficit irrigation, DI) sullo stato idrico della pianta, sui flussi traspirativi e sullo sviluppo vegetativo estivo. L’esperimento ha permesso altresì di di determinare i valori del coefficiente colturale basale Kcb e del coefficiente di stress Ks caratterizzanti le condizioni pedo-climatiche esaminate. Per valutare l’efficacia, a scala aziendale, di tre dei principi attivi esaminati con le prove in vaso, sono stati realizzati a scala di campo, quattro distinti trattamenti, nei quali sono state installate ali gocciolanti contenenti Rame (Cu) e due diversi erbicidi, il Trifluralin (R1) ed il Preventol® (R2), oltre ad un trattamento di controllo nel quale sono state installate ali gocciolanti senza alcun principio attivo. Metà della superficie è stata gestita in condizioni di DI, mentre l’altra metà in condizioni di rifornimento irriguo ottimale (Full irrigation, FI). Il monitoraggio della funzionalità degli erogatori nel tempo è stato effettuato sulla base di misure globali delle portate erogate da ciascun settore irriguo a parità di pressione di funzionamento dell’impianto. Il sistema di sensori (“drill & dropTM” ) installati ha permesso, durante il primo anno di studio di monitorare l’irrigazione aziendale gestita secondo le consuetudini locali, oltre che le variabili climatiche. Nel secondo e terzo anno di attività, è stato attivato l’impianto di subirrigazione, implementato il sistema di monitoraggio dello stato idrico della pianta mediante l’installazione di sensori (sap-flow e psicrometri) ed effettuato il monitoraggio del potenziale fogliare mediante camera pressiometrica di Scholander. Inoltre, per valutare gli effetti del deficit idrico sulla vegetazione, sono stati eseguiti rilievi sulla morfologia della chioma, sul LAI, sulla potatura e sulla sviluppo della vegetazione durante il periodo estivo. Nel corso del triennio di dottorato si è altresì proceduto, utilizzando il banco prova esistente presso il laboratorio di idraulica ed irrigazione dell’Università Politecnica di Valencia, alla caratterizzazione idraulica degli apparecchi erogatori installati in campo. I vari principi attivi esaminati, destinati ad inibire l’intrusione radicale, non hanno evidenziato effetti negativi diretti sullo sviluppo vegetativo di piante in vaso del portinnesto utilizzato (citrange ‘Carrizo’). L’intrusione radicale si è verificata in presenza di tutti i principi attivi con intensità e fenomenologia variabile; le relativamente migliori performance di protezione dai fenomeni di intrusione radicale sono state ottenute con gli erogatori contenenti Preventol® (R2). Nonostante i fenomeni di intrusione radicale abbiano interessato, in misura diversa, tutti i modelli di erogatore esaminati, la caratterizzazione idraulica dei gocciolatori effettuata dopo due anni di utilizzo ha permesso di rilevarne la funzionalità residua, che comunque può essere ripristinata con le normali operazioni di pulizia degli impianti. L’utilizzo delle moderne tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT), integrate con sensoristica di monitoraggio dello stato idrico del suolo (sensori “drill & dropTM” Sentek), della pianta (sap-flow e psicrometri) e dell’atmosfera (stazione metereologica), ha permesso di creare un ambiente intelligente, capace di trasferire le informazioni in tempo reale attraverso specifiche applicazioni fruibili tramite cellulare o computer. Il sistema di sensori installati in pieno campo ha permesso di monitorare durante i tre anni di indagine, le dinamiche dell’acqua nel suolo e nella pianta in relazione alla richiesta evapotraspirativa dell’atmosfera. L’uso della subirrigazione, congiuntamente all’applicazione di strategie di irrigazione deficitaria ha permesso il contenimento dei volumi irrigui, con percentuali medie di risparmio idrico nel biennio 2018-2019 pari rispettivamente al 12,6% e 14,0% per le tesi in assenza di deficit idrico (FI) ed al 43,6 e 35,3 per le tesi mantenute in deficit idrico durante la fase II dello sviluppo vegetativo (DI) rispetto all’irrigazione tradizionale. Le informazioni acquisite hanno permesso di definire delle soglie di intervento irriguo basate sulla risposta della coltura allo stress idrico. Nello specifico, indipendentemente dal sito di misura, è stato identificato un valore soglia del potenziale idrico predawn, pd, pari a -0,45 MPa, al di sotto del quale si manifestano riduzioni di traspirazione effettiva rispetto alla potenziale. In corrispondenza di tale valore, nelle ore più calde della giornata sono stati misurati valori di stem, compresi tra -1,2 e -1,4 MPa. Lo studio delle dinamiche traspirative della coltura durante la stagione irrigua, con piante sottoposte a differenti strategie irrigue ha permesso, nei due anni di studio, sia di quantificare il coefficiente colturale basale (Kcb) relativo alla fase intermedia di sviluppo della pianta, che è risultato nei due anni pari a 0,40 (tesi FI), sia il coefficiente di stress (Ks) che, nelle condizioni esaminate, è risultato pari a 0,75 nel 2018 e 0,57nel 2019 (tesi DI). Lo studio condotto ha permesso quindi di identificare le relazioni tra le varie componenti del sistema SPA e quantificare i parametri utili per la gestione dell’irrigazione in modo automatizzato, oltre che di verificare l’utilizzabilità del metodo irriguo sub-superficiale su colture agrumicole al fine di ottimizzare l’uso della risorsa idrica.

Il presente lavoro di tesi è realizzato in accordo con i principi di base fissati dalla Direttiva Quadro Acque 2000/60/CE, che definisce obiettivi ambientali per tutte le acque in Europa. In particolare, la direttiva stabilisce che lo stato quantitativo dei corpi idrici sotterranei possa essere ritenuto buono quando non si evidenziano trend negativi persistenti associati al livello delle acque sotterranee, ovvero quando la media annua dell’estrazione nel medio-lungo termine non determina una compromissione della disponibilità di risorsa idrica sotterranea. In questo elaborato si focalizza l’attenzione sul caso di studio della conoide del fiume Trebbia, uno dei principali acquiferi della Regione Emilia-Romagna. La conoide Trebbia rientra nella categoria delle conoidi alluvionali appenniniche ed è costituita, nella zona sud, da un acquifero monostrato in condizioni di falda libera e, nella zona nord, da un sistema acquifero multifalda, caratterizzato da falda confinata inferiore e da falda libera. Per poter valutare il suo stato quantitativo, si sono analizzati i dati di base meteo-climatici relativi al periodo temporale 2002-2012, richiesti per il calcolo della ricarica naturale, nonché quelli dei prelievi che insistono su tale conoide. L’obiettivo del lavoro è stato quello di costruire scenari futuri di ricarica e sfruttamento sulla base delle proiezioni climatiche dell’IPCC e di crescita della popolazione fornite dall’ISTAT. Per fare questo, si è reso necessario definire le serie temporali climatiche e di prelievo associate al corpo idrico, identificare le diverse tipologie di prelievo e calcolare l’evapotraspirazione sull’intera area di studio tenendo conto delle variazioni d’uso del suolo. Inoltre, è stata sviluppata un’approfondita analisi litologica che ha consentito di predisporre un modello numerico della conoide, realizzato con il software Modflow, capace di restituire la piezometria per la conoide in esame, sia per scenari presenti che futuri al 2050.

Il lavoro svolto si pone come obiettivo la progettazione di un nodo multi-sensore per la stima del fabbisogno idrico in agricoltura, nell'ambito del progetto SWAMP (Smart Water Management Platform) nato da una cooperazione tra Unione Europea e Brasile. Il dispositivo studiato consente l’accesso di più sensori ad una piattaforma di monitoraggio distribuita attraverso il protocollo LoRaWAN; in particolare può controllare fino a sei sensori ed il suo funzionamento è automaticamente ri-configurabile in rapporto al numero di sensori connessi, grazie al sistema di Insertion Detection implementato. Il progetto si è svolto in diverse fasi: in un primo momento sono stati studiati lo stato dell’arte, il protocollo di comunicazione usato e il sensore supportato dal nodo. È stata poi affrontata la fase di progettazione vera e propria, sia a livello hardware che firmware, in cui ci si è preoccupati di ottimizzare il nodo in termini energetici, in modo da estenderne il tempo di vita. A tal proposito sono state effettuate alcune scelte per quanto riguarda l'architettura e il funzionamento del dispositivo e si è intervenuti sia a livello firmware, sia attraverso soluzioni circuitali. Il dispositivo è stato equipaggiato con la componentistica elettronica necessaria a gestire l'alimentazione, effettuare il controllo e la gestione dei sensori, elaborare i dati acquisiti ed inviarli tramite la rete LoRaWAN. Alla fase di progettazione è seguita quella di test, in cui è stato verificato su breadboard il corretto funzionamento del dispositivo, servendosi di alcuni tool forniti dalla piattaforma open-source The Things Network. Il nodo è stato quindi caratterizzato dal punto di vista energetico: sono stati misurati i consumi effettivi ed è stato stimato il lifetime. Verificata la correttezza del progetto, il lavoro si è concluso con il disegno e lo sviluppo del circuito stampato. Il dispositivo è pertanto pronto per l’effettiva realizzazione e la messa in campo.

La tesi si pone l’obiettivo di educare gli adolescenti alla tutela delle risorse idriche in ambienti marino-costieri tramite un servizio che integri attività di monitoraggio e divulgazione scientifica della qualità chimico-fisica dei corpi idrici con percorsi di ingaggio e sensibilizzazione dei cittadini e dell’amministrazione pubblica locale. Le attività hanno l’ulteriore obiettivo di migliorare l’accesso e la consultazione dei dati inerenti al monitoraggio dei corsi d’acqua e innescare interventi per la riqualificazione dei litorali e dei fiumi. Il servizio vuole contribuire a far acquisire nell’adolescente un ruolo più attivo e una maggiore consapevolezza all’interno della propria comunità, divenendo egli stesso principale promotore e attore di meccanismi di transizione ecologica nel contesto urbano. A supporto del percorso verranno impiegate le metodologie della Citizen Science, disciplina che vede coinvolti semplici cittadini in attività di raccolta dati, elaborazione e progettazione per la ricerca scientifica. La scelta di inserire questa disciplina ha il fine di divulgare e promuovere tra gli adolescenti l’osservazione diretta come strumento attendibile per il monitoraggio ambientale. Per la specificità del target di riferimento, il servizio si rivolge agli Istituti di Istruzione Superiore come progetto curricolare al fine di proporre una metodologia didattica innovativa, multidisciplinare ed inclusiva per l’alunno e di aumentare la qualità dell’offerta formativa orientandola verso il potenziamento delle STEM. In un’ottica di replicabilità, il servizio vuole proporsi come un format, presentato sotto forma di challenge per una maggiore attrattiva verso il target, reiterabile annualmente dalle scuole aderenti, ma estendibile ad ogni Istituto che voglia aderire alla sfida sull’inquinamento idrico e sulla sua regolamentazione, contribuendo alla diffusione di buone pratiche di attivismo ambientale su scala nazionale.

L’Acquedotto della Romagna è l’infrastruttura adibita al rifornimento idrico delle province di Forlì-Cesena, Ravenna e Rimini. Ad alimentare tale complesso acquedottistico è in primo luogo l’invaso artificiale di Ridracoli, che ad oggi copre circa il 50% del fabbisogno del territorio romagnolo, mentre il resto della produzione è affidato alle fonti locali dislocate nelle diverse aree. La gestione dell’acquedotto e delle diverse fonti interconnesse è affidata alla Società per azioni Romagna Acque. Nel presente elaborato il problema della distribuzione della risorsa idropotabile dall’invaso è stato affrontato sotto due punti di vista: quello della richiesta d’acqua delle utenze di valle, e quello della disponibilità idrica delle varie fonti (Ridracoli a monte, fonti locali a valle). La prima fase dello studio si è concentrata sull’analisi dei consumi mensili delle utenze allacciate all’acquedotto negli anni dal 2009 al2015 e ha permesso di tracciare l’evoluzione dei punti di consegna della rete e delle forniture nel periodo considerato. Note le massime richieste mensili di ogni area servita dall’Acquedotto, calcolate facendo l’ipotesi cautelativa che ogni area consumi simultaneamente il massimo volume registrato per quel mese sull’intero periodo per l’Area stessa, esse sono state confrontate con le disponibilità locali di acqua dalle diverse fonti mettendo in evidenza le diverse alternative per il soddisfacimento del fabbisogno idropotabile Per stimare la quantità d’acqua messa a disposizione dalla diga di Ridracoli invece sono state formalizzate grazie alle indicazioni dei tecnici di Romagna Acque, delle regole di derivazione dalla diga basate sui limiti tecnici dell’impianto di potabilizzazione e sul livello d’invaso. Introducendo tali regole in un modello numerico di bilancio dei volumi all’invaso è stato infine possibile valutare, attraverso delle simulazioni, il possibile incremento dei volumi potabilizzabili ottenibile con le nuove regole.

Il presente lavoro offre un approccio metodologico innovativo per lo studio del ciclo idrogeologico in ambiente montano. Gli effetti della fusione della neve e del ghiaccio sono infatti di grande importanza nella gestione delle risorse idriche nell’aree interessate da copertura nevosa stagionale o permanente. Uno studio completo, dunque, deve considerare i fenomeni riguardanti l'accumulo del manto nevoso nel periodo invernale e relativa fusione nel periodo primaverile-estivo. Per far fronte a questa necessità si è progettata e installata una stazione meteorologica sperimentale, con lo scopo di determinare tutti i parametri che caratterizzano il manto nevoso. Inoltre dall'analisi sui sensori installati si è progettato e brevettato un nuovo strumento per la determinazione della densità della neve e del suo contenuto in acqua (snow water equivalent S.W.E.). In conclusione, al fine di completare lo studio del ciclo idrogeologico si è affrontata la problematica riguardante l'analisi delle sorgenti presenti nel bacino e la loro vulnerabilità anche attraverso la produzione di software specifici. Le precipitazioni nevose non contribuiscono all'atto del loro verificarsi ai deflussi del bacino, ma il loro contributo, spesso estremamente significativo, si concretizza nel fenomeno della fusione nei mesi primaverili ed estivi. Le portate in periodo di fusione costituiscono non di rado l'evento idrogeologico più significativo dell'anno, non solo per quanto riguarda le sorgenti montane, ma anche per i torrenti che scorrono nelle valli. Infatti, spesso si sono verificate situazioni particolarmente pericolose per la formazione di piene in concomitanza di precipitazioni liquide e fusione della neve. Ne consegue l'importanza dello studio dei fenomeni nivali anche in relazione ai problemi di approvvigionamento idrico a fini agricoli, urbani ed idroelettrici. Nella panoramica dei metodi disponibili nello studio dei fenomeni nivali, agli insostituibili strumenti di indagine diretta, si affiancano i modelli matematici di simulazione, quali utili strumenti di analisi quantitativa dei processi e di estrapolazione degli stessi nel tempo. Un modello per lo studio dei deflussi nivali deve essere in grado di calcolare la quantità di acqua di fusione che diviene input della simulazione dei deflussi del bacino. Per fronteggiare questo compito nel passato sono stati sviluppati molti modelli, i quali non sempre appaiono in grado di rispondere alle esigenze operative, poiché richiedono dati sperimentali in genere non disponibili nelle normali reti di raccolta di dati meteorologici. Tali dati, quali radiazione, albedo, temperatura e densità della neve, ed equivalente in acqua sono in genere reperibili solo in aree sperimentali appositamente attrezzate. Praticamente l'unico dato reperibile con relativa facilità è quello della temperatura dell'aria: è quindi su questo dato che si basa in gran parte la modellistica dei fenomeni nivali con finalità pratiche, anche se non sempre la temperatura dell'aria in prossimità della superficie rappresenta un buon indice della fusione nivale. Il progetto ha riguardato lo studio del Vallone di Mascognaz, valle laterale in sinistra idrografica della Valle d'Ayas, in cui è stata installata una stazione meteorologica sperimentale, finanziata dalla Regione Autonoma Valle d’Aosta, al fine di monitorare i parametri meteo climatici per gli anni 2010-2011. Nel contempo sono state monitorate le due sorgenti presenti nel Vallone all’interno di un programma di cooperazione transfrontaliera INTERREG STRADA, che ha lo scopo di definire delle linee guida per la salvaguardia delle sorgenti montane. Al fine di definire una metodologia speditiva per determinare lo S.W.E. si sono installate nella stazione meteorologica tutte le migliori tecnologie presenti sul mercato (B.A.T. -Best Available Technology), ed attraverso una serie di campagne nel bacino, durante il periodo invernale, si sono effettuate delle correlazioni tra i dati e sono stati calibrati tutti i sensori. L’approccio utilizzato nel Vallone di Mascognaz è stato poi esteso a gran parte delle stazioni della Media-Bassa Valle d’Aosta ottenendo delle correlazioni che hanno permesso di ricavare il quantitativo d’acqua derivante dalle precipitazioni nevose durante il periodo invernale. In collaborazione con l’Ing. Bartolomeo Montrucchio e del Dott. Gabriele Nocerino si è sviluppato un nuovo sensore, detto fotochionometro, che permette di misurare la densità del manto nevoso e di conseguenza stimarne il contenuto in acqua. Il principio su cui si basa il sensore è la capacità della neve di farsi attraversare dalla luce, variando poi l'attenuazione del segnale luminoso con il variare della densità. Lo strumento ha iniziato la procedura di brevettazione ed è stato oggetto di numerosi riconoscimenti sia dalla Regione Piemonte che dalla Regione Autonoma Valle d’Aosta, inoltre in occasione della Notte dei Ricercatori è stato presentato al pubblico. Nel bacino, al fine di una migliore caratterizzazione dei fenomeni infiltrativi, è stato eseguito uno studio geologico e geomorfologico di dettaglio andando ad individuare quale fosse l’area di ricarica delle sorgenti per così poi definirne l’area di salvaguardia. Per lo studio della vulnerabilità delle sorgenti sono state applicate diverse metodologie; il metodo del tempo di dimezzamento (Civita, 1988), l’indice VESPA (Galleani, Vigna, Banzato, Lo Russo, 2011), e il metodo della Cross-Correlation (Fiorillo, 2010). Si sono anche eseguite ogni tre mesi a partire da Ottobre 2010, mese in cui sono state installate le sonde per il monitoraggio in continuo di livello, temperatura, conducibilità e l'analisi del chimismo delle sorgenti valutandone sia i maggiori (Anioni e Cationi) sia gran parte dei metalli che si possono trovare comunemente in ambiente montano. In conclusione del lavoro a Gennaio 2012 è stata svolta una analisi isotopica al fine di definire la provenienza delle acque delle sorgenti, definendone sia il tempo di permanenza nell’acquifero che la loro relazione con quelle del torrente. Si sono infine definite delle linee guida nello studio dei bacini montani per standardizzarne l’approccio, analizzando dunque in dettaglio come possano essere valutati gli apporti, nevosi e non, e il loro rapporto con sorgenti e torrenti. Le linee guida derivano non solo dalle conclusioni di questa tesi di dottorato, ma sono il risultato di un percorso di formazione ed esperienza maturato in anni di studi sui bacini montani. Lo scopo di queste sarà quello di evitare sprechi di soldi e tempo, partendo dunque dalla analisi delle criticità presenti, si definiranno le soluzioni da adottare.

Ad oggi la pressione umana sui sistemi fluviali ha mostrato gravi livelli di vulnerabilità idrica per circa 4,8 miliardi di persone. L’aumento crescente dell’utilizzo di questa risorsa in combinazione con i cambiamenti climatici potranno aggravare tale situazione. Precedenti studi hanno valutato l’entità degli impatti antropici sui sistemi idrici analizzando l’estensione del problema e la sua entità al giorno d’oggi. In questo elaborato di tesi si è tentato di valutare come la pressione antropica sui sistemi fluviali si sia storicamente sviluppata per cercare di comprendere come è probabile che progredisca nel tempo. Dato un corso d’acqua e la sua area contribuente, la pressione antropica su tale corso è definita come il rapporto tra la presenza umana e la portata naturale generata all’interno della stessa area contribuente. La presenza umana viene stimata attraverso le luci artificiali notturne e diurne mentre, i valori di portata sono ottenuti direttamente da database internazionali. L’evoluzione della pressione antropica sui corsi d’acqua viene invece valutata attraverso l’Indice di Pressione Antropica Differenziale sui corsi d’acqua (DHP) e viene calcolato come la derivata della pressione umana sui sistemi fluviali. I valori di DHP sono stimati per alcuni bacini idrografici situati nel sud-est asiatico, in particolare Cina e Birmania, all’interno del periodo 1994-2015. Tale area è stata scelta sulla base di un trend positivo di crescita demografica in modo da valutare l’evoluzione temporale dell’impatto antropico sui sistemi idrici. L’analisi ha mostrato per tutti i bacini un incremento annuale significativo della pressione antropica che fa ipotizzare che nel prossimo futuro la pressione sui sistemi fluviali continuerà a crescere. Attraverso l’introduzione della variabilità annuale delle portate i livelli di pressione antropica sui corsi d’acqua risultano maggiormente critici di quelli che si otterrebbero attraverso l’utilizzo di portate stazionarie.