Analysis of the influence of a dense network of small reservoirs on drought evolution

In semi-arid regions, as a drought preparedness measure, small and medium reservoirs to collect and store water for local usage have been built with increased frequency in the last decades, forming what can be called a Dense Reservoir Network (DRN). Despite the capacity of this network being relatively small compared to the usual capacity of the centralized reservoirs, its presence creates a number of challenges for water management in the region. The vast majority of these reservoirs are unmonitored and most are unregistered, implying few possibilities to consider them in an integrated management of water resources. Moreover, their accumulated effects on the monitored and directly managed centralized reservoirs are still unclear, leaving questions about their influence in hydrological drought evolution both in time and in space. This study considers this network by modeling two scenarios through a meso-scale semi-distributed hydrological model: one simulating the real situation with the presence of the DRN and another one simulating a condition without the DRN. Their differences in time and space are analyzed to investigate the effects generated by the presence of the network, considering also the uncertainties of the process. Other scenarios are considered to have a broader view. The Banabuiú river basin in the semiarid region of North-East Brazil is the case study, which in its 19,530 square km area presents both a network of centralized and controlled reservoirs and a dense network of small reservoirs. Results show that the presence of the DRN accelerates the transition from meteorological towards hydrological drought phases and lengthens the recharge period in centralized reservoirs. The drought events become longer: the number of months in an hydrological drought condition is increased by 4%. At the same time the DRN increases the water storage capacity distribution throughout the basin, while the stored volume distribution still depends on large reservoirs. Possibilities are open to deepen the study of these influences, for example considering other drivers and cooperation in the management of large and small reservoirs.

In regioni semi-aride, come misura di prevenzione e adattamento alle siccità, negli ultimi decenni sono stati costruiti con sempre maggiore frequenza serbatoi piccoli e medi per raccogliere e immagazzinare l'acqua per uso locale, formando quella che può essere definita una densa rete di serbatoi (DRN: Dense Reservoir Network). Nonostante la capacità di questa rete sia relativamente bassa rispetto alla capacità dei serbatoi centralizzati, la sua presenza genera una serie di sfide per la gestione dell'acqua nella regione. La grande maggioranza di questi serbatoi non `e monitorata e la maggior parte non è registrata, rendendo difficile quindi considerarli in una gestione integrata delle risorse idriche. Inoltre, i loro effetti cumulativi sui serbatoi centralizzati monitorati e gestiti direttamente non sono ancora chiari, lasciando domande sull'influenza della rete nell'evoluzione delle siccità idrologiche sia nel tempo che nello spazio. Questo studio considera questa rete modellando due scenari attraverso un modello idrologico a mesoscala semi-distribuito: uno che simula la situazione reale con la presenza della DRN e un altro che simula una condizione senza la DRN. Le loro differenze nel tempo e nello spazio sono analizzate per indagare gli effetti generati dalla presenza della rete, considerando anche le incertezze del processo. Altri scenari sono considerati per avere una visione più ampia. Il caso di studio `e il bacino del fiume Banabuiú nella regione semiarida del Brasile nord-orientale, che nella sua area di 19.530 km quadrati presenta sia una rete di serbatoi centralizzati e controllati sia una fitta rete di piccoli serbatoi. I risultati mostrano che la presenza della DRN accelera la transizione dalla fase di siccità meteorologica a quella idrologica e allunga il periodo di ricarica nei serbatoi centralizzati. Gli eventi di siccità si allungano: il numero di mesi in una condizione di siccità idrologica aumenta del 4%. Allo stesso tempo la DRN permette una capacità di stoccaggio dell'acqua più diffusa nel bacino, mentre la distribuzione del volume immagazzinato dipende ancora dai grandi serbatoi. Sono aperte ulteriori possibilità per approfondire lo studio di queste influenze, per esempio considerando altri fattori di impatto e la cooperazione nella gestione di grandi e piccoli serbatoi.