Modellazione numerica e valutazione dell'influenza delle condizioni al contorno per il bacino sotterraneo Adda-Ticino

The quantitative management of the groundwater resource is a topic of considerable importance for the years to come in relation to the potential effects of expected climate change. Numerical models, able to represent the complex relationships between different water bodies, are useful tools for the quantitative assessment of current and future groundwater resources. These models can be used by water managers as decision-making support tool for the strategic choices to be made in the coming years. This paper aims to evaluate the performance of a basin-scale model, developed in the MODEL-MI project by Politecnico di Milano in collaboration with Metropolitana Milanese spa, depending on the boundary and internal conditions; then it has been used to simulate future scenarios changing the conditions themselves. Firstly, the conditions at the model’s boundaries and the irrigation recharge were individually varied, evaluating the variations of the simulated heads compared to the initial conditions, focusing on the municipality of Milan. Subsequently, the simulation horizon was extended up to 2048 and different scenarios for the reduction of irrigation recharge were simulated, evaluating the heads variations with respect to a situation without variations of this component. First, with the aim of improving the numerical model, a new evaluation of the vertical recharge values was performed using the Soil Water Balance software, considering a more detailed classification of the soil characteristics and meteorological parameters than the initial estimate; this led to a better explanation of the phenomenon resulting in an improvement in the quality and representativeness of the model. These analyses allow to understand how the model is greatly influenced by the boundary conditions and especially by the internal conditions (irrigation recharge), also in the Milan area. Therefore, it is necessary to accurately estimate the behavior of boundary conditions, especially for the implementation of forecasting models. The results of forecast models show how the maintenance of traditional irrigation practices is crucial for recharging the surface aquifer present between Adda and Ticino rivers and can also be useful as a tool for mitigating climate change effects.

La gestione quantitativa della risorsa idrica sotterranea è un tema di notevole importanza per gli anni futuri in relazione ai potenziali effetti dei cambiamenti climatici attesi. I modelli numerici di flusso, in grado di rappresentare le complesse relazioni presenti tra i diversi corpi idrici, risultano essere strumenti utili per la valutazione quantitativa delle risorse idriche sotterranee attuale e futura. Tali modelli possono supportare i gestori delle acque e gli enti legislatori nei processi gestionali per le scelte strategiche da intraprendere nei prossimi anni. Il presente elaborato ha l’obiettivo di valutare le performance di un modello a scala di bacino, elaborato durante il progetto MODEL-MI dal Politecnico di Milano in collaborazione con Metropolitana Milanese spa, in funzione delle condizioni al contorno e condizioni interne e successivamente utilizzarlo per simulare scenari futuri al variare delle condizioni stesse. In prima istanza, sono state fatte variare singolarmente le condizioni ai bordi del modello e la ricarica irrigua, valutando le variazioni del carico simulato rispetto alle condizioni iniziali, ponendo particolare interesse all’area del Comune di Milano. Successivamente, l’orizzonte di simulazione è stato ampliato fino al 2048 e sono stati simulati diversi scenari di riduzione della ricarica irrigua, valutando nuovamente le variazioni di carico rispetto ad una situazione senza variazioni di questa componente. Infine, con lo scopo di migliorare il modello numerico, è stata fatta una nuova valutazione dei valori di ricarica verticale mediante il software Soil Water Balance, utilizzando una classificazione delle caratteristiche dei terreni e dei parametri meteorologici più dettagliata rispetto alla stima iniziale, che ha portato ad una miglior rappresentazione del fenomeno con conseguente miglioramento della qualità e rappresentatività del modello. Queste analisi hanno permesso di comprendere come il modello subisca una grande influenza da parte delle condizioni al contorno di monte e di valle e specialmente delle condizioni interne (ricarica irrigua), anche nella zona di Milano. Pertanto, risulta necessario stimare accuratamente il comportamento delle condizioni al contorno, soprattutto per l’implementazione di modelli previsionali. I risultati dei modelli previsionali mostrano come il mantenimento delle pratiche irrigue tradizionali siano cruciali per la ricarica dell’acquifero superficiale presente tra Adda e Ticino e possono essere utili anche come strumento di mitigazione dei cambiamenti climatici.