Sviluppo di un modello di trasferimento a parametri ‘fisici’ per la stima dei flussi di ricarica alla falda mediante linearizzazione dell’equazione differenziale del flusso (equazione di Richards). Approssimazione polinomiale della funzione di trasferimento per la rappresentazione discreta del sistema
Progetto La normativa europea in tema di pianificazione e sostenibilità della risorsa idrica sottolinea la necessità di un’analisi integrata dei processi idrologici a scala di bacino. In questo ambito è importante lo studio della dinamica dei flussi di interazione acque superficiali-sotterranee, quindi dei flussi di ricarica.
Gli approcci modellistici per la rappresentazione dei flussi di ricarica dipendono dalla risoluzione temporale adottata, dalle proprietà idrauliche e dallo spessore dei suoli al di sotto dello strato radicato. Quando gli effetti di ritardo ed attenuazione dei flussi di percolazione nel processo di trasferimento nel suolo sono rilevanti, si utilizzano approcci modellistici che considerano esplicitamente la dinamica dei flussi idrici nel suolo; in ordine di complessità: modelli fisicamente basati, modelli concettuali, modelli empirici. I modelli empirici, approssimando come lineare il processo di trasferimento dei flussi idrici nel suolo, descrivono la risposta del sistema alle sollecitazioni mediante funzioni di trasferimento (i.e relazioni ingressi-uscite). Per calibrare i parametri della funzione di trasferimento, i modelli empirici richiedono lunghe serie di dati, la cui acquisizione (specie per dati di ricarica) è spesso onerosa e difficoltosa, quindi di non semplice replica in un numero di punti adeguato per la descrizione del processo di ricarica a scala di bacino.
La metodologia proposta è un modello empirico; dalla forma linearizzata dell’equazione del flusso, è possibile definire una funzione di trasferimento del sistema, i cui parametri risultano derivati dalle sole proprietà idrauliche del suolo, valutate in corrispondenza del valore di contenuto idrico adottato per la linearizzazione. Tale valore è individuato a prescindere dagli andamenti effettivi del contenuto idrico nel suolo e dei flussi di ricarica, in considerazione solo della variabilità temporale dei flussi di infiltrazione (ovvero dei flussi di percolazione dallo strato radicato) e delle proprietà idrauliche del suolo. Questo approccio è preliminare all’utilizzo di modelli di trasferimento che considerino la non linearità del sistema, come i modelli DBM e i modelli di trasferimento generalizzati.
Per la rappresentazione discreta del sistema – mediante la definizione di modelli ARX (o NARX nel caso di modelli di trasferimento non lineari), che esprimono la relazione tra i flussi di infiltrazione in ingresso ed i flussi di ricarica in uscita, entrambi valutati in un numero finito di istanti – si approssima la funzione di trasferimento come rapporto di due polinomi. Infatti, se la funzione di trasferimento è esprimibile in forma razionale, il modello ARX (o NARX) è univocamente individuato dalla coppia di polinomi.
La metodologia è applicata a profili di suolo omogeneo, di spessore e proprietà idrauliche variabili, per i quali sono note le curve di ritenzione e conducibilità i cui parametri sono definiti mediante l’uso di funzioni di pedotrasferimento