Unravelling the impact of anthropogenic regulation on river flow regimes

Nel corso del XX secolo, più di 45000 grandi dighe sono state costruite in tutto il mondo per supportare l’aumento demografico e lo sviluppo economico. In tal modo i corsi d’acqua naturali sono diventati rari nella maggior parte delle regioni del mondo. La costruzione di dighe ha comportato l’alterazione del ciclo idrologico a scala globale, con significative conseguenze sull’equilibrio ecologico e geomorfologico dei fiumi. Tuttavia, la messa in opera di nuove infrastrutture idrauliche è stata anche proposta per mitigare i rischi collegati al cambiamento climatico, il quale rappresenta una seria minaccia per la sostenibilità dello sfruttamento antropico della risorsa idrica. La letteratura esistente ha evidenziato come il regime idrologico in corsi d’acqua regolati sia tipicamente caratterizzato da una ridotta variabilità temporale e eterogeneità spaziale dei deflussi. Ciononostante, ad oggi, non è noto se esista una relazione tra l’utilizzo antropico dei serbatoi e l’impatto che essi generano sui regimi idrologici. Inoltre, non si conosce come la regolazione antropica e le fluttuazioni idroclimatiche interagiscano nel modellare il regime dei deflussi a valle delle dighe. In questo studio, l’analisi delle serie temporali di portata è stata combinata ad analisi modellistiche e teoriche al fine di investigare le alterazioni idrologiche a valle di 47 dighe situate nella parte centro-orientale degli Stati Uniti. Tali strutture abbracciano diverse zone climatiche e diversi utilizzi della risorsa idrica. I risultati rivelano che esiste un’importante connessione tra le funzioni per cui è utilizzato un serbatoio e l’impatto che esso genera sul regime idrologico. La laminazione delle piene determina una riduzione della variabilità temporale e spaziale dei deflussi; al contrario, l’approvvigionamento idrico favorisce l’aumento della variabilità temporale dei regimi idrologici, generando un processo di diversificazione del grado di variabilità delle portate in alveo. A causa dell’effetto distinto e compensatore della laminazione delle piene e dell’approvvigionamento idrico, l’entità delle alterazioni dovute a strutture per la laminazione delle piene si riduce quando tra gli utilizzi è presente anche l’approvvigionamento idrico. Nonostante l’impatto delle dighe sui regimi idrologici sia tutt’altro che trascurabile, la classificazione sulla base di caratteristiche climatiche dei siti oggetto di studio permette di ottenere gruppi idrologicamente omogenei considerando sia i regimi naturali sia a valle dei serbatoi, sottolineando dunque come l’impronta climatica sia visibile anche a valle delle dighe. Inoltre, l’analisi mostra che le dinamiche temporali dei regimi regolati vengono controllate dalla variabilità inter-annuale tipica dei deflussi naturali a monte delle dighe. Questo è dovuto agli schemi statici a cui è soggetta la regolazione antropica, che dipendono unicamente dall’utilizzo del serbatoio. I risultati ottenuti in questa tesi assumono particolare rilievo nell’ambito di una corretta gestione della risorsa idrica. A fronte del costante aumento del fabbisogno mondiale d’acqua e dell’incontrollabile impatto dei cambiamenti climatici sullo sfruttamento della risorsa idrica, le dighe acquisiranno un ruolo strategico. Tuttavia, la crescente domanda d’acqua potrebbe rimodellare l’impatto antropico sui regimi idrologici, favorendo un potenziale cambiamento dell’effetto cumulativo delle dighe a scala globale. Inoltre, l’attuale gestione dei serbatoi sembra essere inadatta al fine di mitigare le fluttuazioni dei regimi idrologici, al cui scopo sarebbe necessario attuare delle strategie di regolazione dinamica.