Assessing the impact of irrigation on Po river hydrologic regime

This thesis examines the impact of agricultural irrigation on the hydrologic regime of the Po River Basin using the FEST (Flash Flood Event-based Simulation Technique) hydrological model. It begins with an overview of the Po River Basin, including its meteorological and soil parameters, highlighting the importance of efficient water resource management in agriculture, particularly relevant in this region which significantly contributes to Italy's GDP and agricultural output. The study identifies and analyzes irrigation districts, focusing on the role of various reclamation and irrigation consortia. Major water diversions are detailed, identifying the respective concession flow rates and irrigated areas, providing a foundation for subsequent sensitivity analyses. A sensitivity analysis explores key parameters influencing water flow and aquifer interactions, such as deep percolation factors, SCS Curve Number, and hydraulic conductivity. These analyses are essential for understanding hydrological dynamics and for calibrating the FEST model to improve its predictive accuracy. Calibration and validation of the FEST model were conducted using historical data from 2011 to 2020, demonstrating the model's reliability in simulating river discharges and cumulative water volumes. The validation highlights the model's ability to capture the hydrological response to irrigation practices, focusing on river flow rates, evapotranspiration, and aquifer levels. The most significant part of the thesis investigates scenarios without agricultural irrigation, revealing increased river flows, reduced evapotranspiration, and higher aquifer levels, especially during dry months. These findings underscore the substantial influence of irrigation on the hydrological cycle. The research also considers future developments, including variations in irrigation windows and modifications of water allocation rates. Additionally, it suggests analyzing the impacts of changing water concession systems for irrigation during particularly dry years, such as 2022. These adjustments aim to optimize water usage and ensure the sustainability of water resources in the region.

Questa tesi esamina l'impatto dell'irrigazione agricola sul regime idrologico del Bacino del Fiume Po utilizzando il modello idrologico FEST (Flash Flood Event-based Simulation Technique). Inizia con una panoramica del Bacino del Fiume Po, inclusi i suoi parametri meteorologici e del suolo, evidenziando l'importanza di una gestione efficiente delle risorse idriche in agricoltura, particolarmente rilevante in questa regione che contribuisce significativamente al PIL e alla produzione agricola dell'Italia. Lo studio identifica e analizza i distretti di irrigazione, focalizzandosi sul ruolo dei vari consorzi di bonifica e irrigazione. Vengono dettagliate le principali derivazioni d'acqua individuando le relative portate di concessione ed aree irrigate, fornendo una base per le successive analisi di sensibilità. Un'analisi di sensibilità esplora i principali parametri che influenzano il flusso d'acqua e le interazioni con l'acquifero, come i fattori di percolazione profonda, il Curve Number SCS e la conducibilità idraulica. Queste analisi sono essenziali per comprendere le dinamiche idrologiche e per calibrare il modello FEST per migliorarne l'accuratezza predittiva. La calibrazione e la validazione del modello FEST sono state condotte utilizzando dati storici dal 2011 al 2020, dimostrando l'affidabilità del modello nella simulazione delle portate fluviali e dei volumi d'acqua cumulativi. La validazione evidenzia la capacità del modello di catturare la risposta idrologica alle pratiche irrigue, focalizzandosi su portate fluviali, evapotraspirazione e livelli degli acquiferi. La parte più significativa della tesi investiga scenari senza irrigazione agricola, rivelando un aumento delle portate fluviali, una riduzione dell'evapotraspirazione e del livello dell'acquifero, specialmente durante i mesi secchi. Questi risultati sottolineano l'influenza sostanziale dell'irrigazione sul ciclo idrologico. La ricerca considera anche sviluppi futuri, inclusi varianti delle finestre di irrigazione e modifiche dei tassi di allocazione dell'acqua. Inoltre, suggerisce di analizzare gli impatti del cambiamento dei sistemi di concessione dell'acqua per l'irrigazione durante anni particolarmente secchi, come il 2022. Questi aggiustamenti mirano a ottimizzare l'uso dell'acqua e garantire la sostenibilità delle risorse idriche nella regione.