Analisi del rapporto afflussi-deflussi in piccoli bacini impostati su substrati impermeabili

Soil erosion by surface waters is one of the main problems affecting the hilly slopes of the Adriatic flank of the Molise region, mainly used for agricultural purposes. These slopes are mainly developed on geologic formations of Tertiary and Quaternary age which are prevalently made of marls, clays and sandstones, and only subordinately of carbonate rocks. The erosion phenomenon is strongly dependent on the surface runoff, which in turn depends on the rainfall entity and distribution, and on the characteristics and local energies of the relief, the hydraulic conductivity, the saturation degree of the substratum and the vegetation cover. A correct analysis of surface water erosion and its controls, therefore, needs a more detailed knowledge on the hydrologic response of slopes and river network to rainfall. The numerous rainfall-runoff models known in the literature are not always able to describe complex configurations like those characterising the drainage basins located in the hilly to low-mountainous sectors of the Molise region. In particular, the geologic formations outcropping in such basins are complex both from a structural and lithologic viewpoint, and made of prevalent pelitic components. The application of the SCS-CN rainfall-runoff to two hydrologic events registered in two sub-basins of the Rivo Torrent watershed- located in the medium sector of the Trigno valley (Molise) - showed how difficult it is to simulate the hydrologic response, in terms of both hydrograph shape and peak discharge, time to peak and runoff coefficient. In the present paper are presented the results of simulations performed with a different rainfall-runoff model, based on the Instantaneous Unit Hydrograph. Discharge data were measured in the same previously studied sub-basins of the Rivo Torrent which are instrumented with flumes at their outlets and characterized by soils with a generally low hydraulic conductivity. Rainfall data are coming from two rain gauges located about 2-3 km from the outlets, outside the monitored sub-basins. The assessment of the discharges revealed a runoff lower than that expected for similar hydrographical unities, and runoff coefficients less than 1%. The high observed detention may therefore be related to the presence of the soil-regolith cover, reaching thicknesses even greater than 2 min the morphologically stable areas, and their capacity to store - particularly at the beginning of the humid phase - a huge amount of rainfall. The stored rainfall is successively turned back to the watercourses as trough-flow. The adopted linear reservoir method, which uses the IUH, is based on the water detention principle, and resulted more adapt than the SCS-CN method for the assessment of the hydrologic response in the studied sub-basins. The obtained results may be improved by using similar methods., as the Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph.

L'erosione idrica del suolo costituisce uno dei maggiori problemi dei versanti collinari posti sul fianco Adriatico della regione Molise, in quanto adibiti soprattutto ad uso agricolo e pastorale. Tali versanti sono principalmente impostati su formazioni geologiche terziarie e quaternarie costituite prevalentemente da marne, argille ed arenarie e, solo subordinatamente, da rocce carbonatiche. I fenomeni erosivi dipendono strettamente dall'entità del ruscellamento superficiale, che a sua volta è condizionata da numerosi fattori tra cui la quantità e la distribuzione delle piogge, l'energia del rilievo, la conducibilità idraulica, il grado di saturazione dei substrati e la copertura vegetale. Pertanto, un'analisi corretta dei processi di erosione idrica richiede una più approfondita conoscenza della risposta idrologica dei versanti e delle reti di drenaggio in occasione delle piogge. I numerosi modelli che correlano la pioggia al deflusso superficiale, di cui la letteratura è ricca (vedi Maione, 1977 e Moisello, 1985 e relative citazioni bibliografiche) non sono sempre adatti a descrivere configurazioni complesse come quelle che caratterizzano i piccoli bacini idrografici situati nei settori collinare e basso-montano della regione Molise, prevalentemente impostati su litologie complesse e a prevalente componente pelitica. L'applicazione (AUCELLI & alii, 2004) del modello afflussi-deflussi SCS-CN (Soil Conservation Service, 1957, 1968) a due eventi idrologici registrati all'interno di due sotto-bacini idrografici del torrente Rivo (settore medio della valle del fiume Trigno, Molise) ha mostrato quanto è difficile simulare la risposta idrologica in termini di forma dell'idrogramma, di portata di picco e di coefficiente di deflusso. Nel presente lavoro vengono presentati i risultati di alcune simulazioni effettuate utilizzando un differente approccio per la modellazione del rapporto afflussi-deflussi, basato sull'Instantaneous Unit Hydrograph (IUH, SHERMAN, 1932; CLARK, 1945). I dati di portata provengono dagli stessi sotto-bacini della simulazione precedentemente citata (A e B, fig. 1) attrezzati alle foci con flumes (fig.2, S1 e S2 in fig. 1). I dati di pioggia utilizzati sono stati registrati da due pluviometri posti a pochi km al di fuori dei sotto-bacini monitorati. La misura delle portate ha rivelato un deflusso più basso di quello previsto per simili unità idrografiche, ed un coefficiente di deflusso inferiore all'1%. L'elevata capacità di ritenzione delle acque superficiali può essere giustificata dalla presenza delle coperture pedo-regolitiche, che nelle aree morfologicamente stabili superano anche i 2 m di spessore, capaci di assorbire elevate quantità di pioggia, specialmente all'inizio della stagione umida, per poi restituirla successivamente ali corsi d'acqua sotto forma di trough-flow. Il metodo del serbatoio lineare che utilizza l'IUH è risultato più adatto del metodo SCS-CN per la modellazione della risposta idrologica dei sotto-bacini monitorati. I risultati ottenuti possono essere migliorati utilizzando metodi simili come il Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph.