Consumo del suolo: effetti diretti sul ciclo idrologico e gestione delle acque meteoriche

PREMESSA
Il consumo del suolo e più precisamente l’impermeabilizzazione che ne consegue, ha una significativa influenza sulle risorse idriche, che può tradursi in cambiamenti in quelli che sono gli equilibri a livello di bacino idrografico.
La capacità di un suolo di immagazzinare acqua dipende da un’ampia gamma di fattori, quali la tessitura, la granulometria, il contenuto in sostanza organica, la struttura, lo spessore, lo stato idrico in cui il suolo stesso si trova al momento delle precipitazioni e la variabilità con la profondità di tutte queste proprietà.
L'impermeabilizzazione del suolo consiste nel ricoprimento dei suoli da edifici, costruzioni e strati di materiale completamente o parzialmente impermeabili artificiali (asfalto, cemento, ecc), ed è la forma più intensa di consumo di suolo.
Tale processo, essenzialmente irreversibile, se non impedisce, diminuisce drasticamente la capacità dell’acqua di infiltrarsi nel suolo e riduce l’evapotraspirazione generale modificando così l’equilibrio idrico naturale.
In un contesto in cui il terreno risulta impermeabilizzato, l'acqua non può infiltrarsi nel terreno a livello locale, a meno che non siano presenti dei sistemi di drenaggio atti a mitigare quello che è l’effetto sul ciclo idrologico del sito.
Impermeabilizzare un terreno ed agire negativamente sulla sua capacità di far filtrare le acque superficiali può essere causa di inondazioni.

Ad esempio il caso che si è verificato a Malborghetto-Valbruna (Udine) è stato spiegato come combinazione di un evento di precipitazione estrema (355 millimetri nel raggio di 3 a 6 ore) legato all’impedimento del terreno di far filtrare l’acqua nel sottosuolo, impedendo quindi il suo contributo alla mitigazione delle alluvioni (Borga, 2007; Scolobig, 2008; Norbiato, 2008).
La capacità del suolo di immagazzinare acqua dipende da vari fattori, tra cui tessitura, struttura, profondità e contenuto di materia organica. Un suolo pienamente funzionante immagazzina fino a 3750 tonnellate per ettaro o circa 400 mm di precipitazioni (in altri termini, un metro cubo di suolo poroso può trattenere tra 100 e 300 litri di acqua).
L’impermeabilizzazione riduce l’assorbimento di pioggia nel suolo, in casi estremi impedendolo completamente, con tutta una serie di effetti diretti sul ciclo idrogeologico, ma anche alcuni effetti indiretti sul microclima a livello di temperatura e umidità del suolo per il rischio di frane, ecc.
I tre principali impatti sul ciclo dell'acqua da parte del consumo del suolo sono dovuti alla riduzione del tasso di infiltrazione sia negli strati superficiali che in profondità, dove si verifica una significativa contrazione degli spazi aperti, all'aumento dello scorrimento superficiale, con un potenziale incremento, amplificato nelle aree in pendenza, dei rischi di inondazione e di inquinamento dei fiumi, e alla minore evapotraspirazione, con una perdita dell'effetto di "raffrescamento" e mitigazione del microclima nelle aree costruite.


La capacità di infiltrazione e di immagazzinamento dell'acqua da parte dei suoli è principalmente correlata alla loro tessitura. In genere i suoli con un alto contenuto in argilla hanno una maggiore capacità di immagazzinare e trattenere al loro interno acqua, ma una minore capacità di farla infiltrare rispetto ai suoli sabbiosi dove invece il drenaggio in profondità è prevalente. Lo stato fisico di un suolo dipende peraltro anche dall'interazione di altre proprietà, come struttura, morfologia, ricchezza in sostanza organica e presenza di mesofauna terricola, e il suo conseguente comportamento idrologico è influenzato non solo dalla natura del suolo stesso, ma anche dalla intensità degli eventi piovosi e dalla adozione o meno di misure di mitigazione. L'infiltrazione delle piogge nei suoli può in ogni caso allungare significativamente i tempi di corrivazione, abbassando i picchi di flusso nei fiumi e riducendo così i rischi di alluvione. Se più acqua si infiltra nei suoli, si riduce la necessità di bacini artificiali di raccolta delle acque, dal momento che sono i suoli stessi e la vegetazione che su di essi vive a svolgere tale funzione. La maggior parte dell'acqua trattenuta nei suoli è infatti poi disponibile per le piante, cosa che consente alla vegetazione di svilupparsi e estrinsecare a sua volta tutti i suoi altri molteplici effetti benefici sugli equilibri ambientali.
Non tutta l'acqua che raggiunge la terra con le precipitazioni può infiltrarsi in profondità. Una parte più o meno consistente di essa rimane in superficie, sulla quale poi si muove in quantità, direzioni e con velocità che dipendono dalla permeabilità dei suoli, come visto, e da quella dei materiali che coprono le altre aree, dalla pendenza, dalla morfologia e dalla configurazione del territorio, oltre che dalla entità e intensità delle piogge. In qualunque caso, comunque, a parità di pendenza, l'acqua scorre sui suoli, soprattutto se coperti da vegetazione, più lentamente di quanto non si verifichi su coperture impermeabili o semi-permeabili. Nelle zone urbanizzate l'acqua deve di norma essere raccolta, canalizzata e trattata. Lo scorrimento superficiale può invece essere sostanzialmente ridotto incrementando le superfici di suoli liberi e, con essi, la presenza di vegetazione che a sua volta concorre a intercettare l'acqua e a rallentarne il movimento. Ciò è stato dimostrato, ad esempio, nel caso della conurbazione di Manchester: dove vi era un 10% in più di suoli liberi è stata osservata una riduzione del 5% di scorrimento superficiale dopo violenti temporali di circa 30 mm.
Questi effetti possono essere, amplificati da una adeguata infrastrutturazione verde delle città e dare un contributo di estrema importanza alla riduzione dei rischi di allagamenti nelle aree densamente popolate.
Sempre in Inghilterra, questa volta a Londra, è stato osservato come la perdita, avvenuta nell'ultimo decennio, del 12% dei giardini urbani, rimpiazzati da coperture del suolo molto meno permeabili, abbia fortemente aumentato le necessità di smaltimento artificiale delle acque in eccesso.
Il "consumo di suolo" nelle valli fluviali e nelle piane alluvionali limita la capacità di assorbire le acque in eccesso, innalzando drasticamente e drammaticamente non solo i rischi, ma anche la pericolosità delle inondazioni. Ad esempio, nella valle del Reno i 4/5 delle aree di naturale espansione alluvionale sono ormai andati perduti. Similarmente, nella valle dell'Elba, teatro recentemente di una catastrofica alluvione, solo il 14% delle aree di naturale esondazione sono ancora disponibili per accogliere le acque del fiume, mentre le superfici urbanizzate a rischio di inondazione sono cresciute di 50 km2 tra il 1990 e il 2000.
La situazione, d'altra parte, non è migliore in Italia: in Valtellina, ad esempio, le superfici antropizzate hanno raggiunto il 16,9% dell'intera area di fondovalle dell'Adda, con un incremento del 20% negli ultimi dieci anni. L'aumento del numero delle alluvioni e delle loro conseguenze può dunque essere in certa misura attribuito alla perdita di suolo, pur essendo sicuramente numerose le concause che agiscono sul fenomeno, a cominciare dalle variazioni nel regime delle precipitazioni dovuto al cambiamento climatico per arrivare alla compattazione delle terre agricole e alla scarsa manutenzione e pulizia dei corsi d'acqua.
Il ciclo dell'acqua, che porta alla formazione delle precipitazioni atmosferiche, ha due componenti tra loro interdipendenti. La prima componente (large water cycle) riguarda lo scambio di acqua tra oceani e continenti, la seconda (small water cycle) riflette la circolazione dell'acqua sopra la superficie della terra.
L'aumento dello scorrimento superficiale e la minore infiltrazione e evapotraspirazione causati dal "consumo di suolo", insieme ad altri fattori, quali la deforestazione, sottraggono a questo secondo ciclo acqua, che in parte si aggiunge al primo determinando ulteriori non volute conseguenze. Infatti due terzi delle precipitazioni che avvengono sulla terraferma sono regolati dallo small water cycle e dipendono da una sufficiente evapotraspirazione, la cui riduzione può quindi incidere nel lungo periodo sulla distribuzione delle piogge e sul clima.

EFFETTI SUL CICLO IDROLOGICO
Tasso di Infiltrazione

La tessitura del suolo è solitamente la principale variabile che influenza il tasso di infiltrazione e la capacità di ritenzione idrica nel suolo. In terreni molto argillosi tale capacità è maggiore, mentre il tasso di infiltrazione è inferiore rispetto a un suolo sabbioso con drenaggio libero.
L’impermeabilizzazione del suolo non solo ha un grave impatto sull’infiltrazione idrica, ma influisce sulla qualità delle falde.
Le precipitazioni che si infiltrano nei suoli fanno aumentare in misura significativa il tempo necessario per raggiungere i fiumi, riducendo il flusso di picco e quindi il rischio di alluvione (mitigazione delle inondazioni di acqua dolce grazie al paesaggio). Gran parte delle risorse idriche nel suolo sono assorbite dalle piante, riducendo l’incidenza della siccità e quindi evitando la necessità di irrigazione, con meno problemi di salinizzazione in agricoltura. Inoltre, una maggiore infiltrazione idrica riduce la dipendenza da depositi artificiali (ad esempio un bacino) per la raccolta dei carichi di picco di precipitazione e migliora la qualità delle acque. In questo modo la capacità del suolo (e della vegetazione che vi cresce sopra) di trattenere acqua è invece sfruttata temporaneamente per raccoglierla. Considerando la capacità di accumulo di un suolo sano, non compattato e ben strutturato, la necessità di strutture per il deposito sarà ridotta o annullata, per cui serviranno meno spazi e investimenti a questo scopo.
A parte gli effetti diretti, l’impermeabilizzazione del suolo influisce indirettamente sul ciclo dell’acqua in ambiente urbano. L’aumento demografico e la maggior densità di popolazione nelle aree urbane fa aumentare la domanda di acqua, mettendo sotto pressione le risorse idriche locali. Nonostante la notevole richiesta di acqua nelle zone urbanizzate, la necessità di raccogliere tutta la pioggia e incanalarla il più velocemente possibile nelle fognature per evitare o risolvere il problema di inondazioni dovute alla carenza di zone di ritenzione, ostacola il riempimento delle falde. Queste ultime in alcune zone urbane sono particolarmente sotto pressione, sia per l’aumentata richiesta di acqua dolce sia per la ridotta capacità di riempimento. Quando la domanda di acqua nelle aree urbane supera la quantità disponibile, le città devono trasportarla dalle regioni circostanti oppure estrarne di più localmente. Alcune falde – ad esempio quelle contenenti argilla e limo – si compattano per l’eccessivo pompaggio di acqua, causando una subsidenza continua. Nelle zone costiere, l’eccessivo sfruttamento delle falde per acqua potabile e irrigazione può causare l’infiltrazione di acqua salata.

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ALL'INTERNO DELL'ARTICOLO INTEGRALE:

  • GESTIONE DEI DEFLUSSI DELLE ACQUE METEORICHE
  • INFILTRAZIONE DELLE ACQUE METEORICHE