RUNOFF GENERATION IN A FORESTED PRE-ALPINE CATCHMENT: HYPOTHESIS TESTING BY MEANS OF ISOTOPIC AND GEOCHEMICAL TRACERS

Negli ultimi decenni e’ aumentato sempre di piu’ l’interesse nel meglio comprendere i complessi processi idrologici. In particolare, i meccanismi attraverso cui la precipitazione controlla i processi di generazione di deflusso superficiale e la variabilita’ spaziale e temporale delle componenti di deflusso sono attualmente ancora poco chiari. L’uso integrato dei traccianti isotopici e geochimici, abbinato ai dati idrometrici, si sta dimostrando uno strumento efficace e sempre piu’ utilizzato per studiare i sistemi idrologici e i meccanismi di generazione di deflusso superficiale e sottosuperficiale. In questo studio, gli isotopi stabili dell’acqua, la conducibilita’ elettrica e gli ioni sono stati utilizzati come traccianti insieme ai dati idrometrici al fine di i) analizzare la risposta della falda e dell’umidita’ del suolo rispetto alla risposta del torrente durante gli eventi di afflusso-deflusso ii) analizzare la variabilita’ spaziale e temporale dei traccianti (isotopi stabili dell’acqua, EC e ioni) nelle diverse componenti di deflusso superficiale iii) valutare il controllo esercitato dalle principali caratteristiche dell’evento sui processi di generazione di deflusso superficiale e ii) verificare come l’uso di diversi traccianti influenza i risultati ottenuti dalla separazione dell’idrogramma a due componenti. Per questo studio, sono stati analizzati i dati idrometrici e dei traccianti ricavati da 15 eventi di pioggia campionati durante diverse condizioni di umidita’ del suolo nel periodo che va da settembre 2015 ad ottobre 2016 in un piccolo bacino nelle prealpi italiane. Durante questo periodo sono stati misurati in continuo il livello del torrente, la precipitazione, la temperatura dell’aria, il livello della falda in 6 punti posti in diverse parti del bacino (zona riparia, zona di basso versante, versante) e l’umidita’ del suolo in 4 punti disposti lungo un transetto dal torrente al versante. Inoltre sono stati raccolti a scala di evento campioni di acqua per l’analisi isotopica e geochimica dalla pioggia, dal torrente, dalla falda e dal suolo in 5 punti a diverse profondita’ (nella zona riparia a 10 cm e 20 cm di profondita’; nella zona a meta’ versante a 10 cm e 30 cm di profondita’; nella parte alta del versante a 30 cm di profondita’). La conducibilita’ elettrica e’ stata misurata direttamente in campo utilizzando un conduttimetro. Le concentrazioni isotopiche e ioniche sono state misurate nel laboratorio di Legnaro (Dip. TESAF, Universita’ degli Studi di Padova) rispettivamente tramite spettroscopia laser e cromatografia ionica. L’analisi EMMA rivela che la precipitazione, l’acqua di suolo nella zona riparia e la falda superficiale sono le principali componenti che contribuiscono all’evento di piena. La tecnica di separazione dell’idrogramma a due componenti rivela che il contributo di acqua nuova al torrente aumenta con l’aumentare della pioggia totale e dell’intensita’ di pioggia mentre diminuisce durante condizioni di umidita’ antecedente l’evento umide. Durante gli eventi che avvengono in condizioni di umidita’ secche e che sono caratterizzati da elevate intensita’ di pioggia, l’acqua nuova contribuisce al torrente in maggior misura, soprattutto nelle fasi iniziali dell’evento e in prossimita’ del picco di portata, indicando che l’acqua nuova proviene principalmente dalla pioggia incanalata direttamente nel torrente e dal deflusso superficiale che si forma nella zona riparia. Con l’aumento delle condizioni di umidita’, l’acqua vecchia (di pre-evento) inizia a contribuire maggiormente al torrente, indicando uno sviluppo della connessione sottosuperficiale durante l’evento ed un maggior contributo di acqua di falda proveniente da diverse parti nel bacino. Nella fase intermedia e finale di eventi avvenuti durante periodi umidi e caratterizzati da elevate quantita’ di pioggia, aumenta la componente di acqua nuova nel torrente, aumento dovuto all’espansione della zona satura vicino al torrente. Le differenze riscontrate nel calcolo della componente di acqua nuova usando i traccianti isotopici e geochimici suggeriscono che la pioggia viene arricchita in ioni prima di essere incanalata nel torrente a causa dell’accumulo di ioni nella zona effimera del torrente e negli strati superficiali del suolo.