La zona oggetto del presente studio è l'Ader Doutchi Maggia , un altopiano eroso situato attorno ai 15° di latitudine Nord ed ai 6° Est di longitudine, nella Repubblica del Niger,situata al limite delle colture pluviali. La pluviometria varia dai 400 mm della zona sud ai circa 300 mm della zona nord.
A nord di essa si estende, infatti, una vasta area semi-desertica , con una pluviometria annua minima di circa 200 mm, dove viene praticato quasi esclusivamente l'allevamento. Circa 300 km a nord dell'altopiano poi inizia il vero e proprio deserto del Sahara.
La zona è caratterizzata da un clima saheliano, con una stagione secca da ottobre a maggio, ed una stagione delle piogge da giugno a settembre, durante la quale si verificano sporadiche ed intense precipitazioni.
In questo territorio dal 1984 opera il "Projet de Developpement Rural de l'Ader Doutchi Maggia", progetto di cooperazione multilaterale, finanziato dall'Italia ed eseguito dalla FAO, con la partecipazione del PAM attraverso l'invio di viveri utilizzati nelle attività "Food For Work".
La zona di intervento fino al 1991 era limitata all'Arrondissement di Keita (circa 5.000 kmq); successivamente è stata estesa verso sud (Arr. di Bouza) e verso nord (Arr. di Abalak) e la superficie si è più che raddoppiata. La popolazione della zona è di circa 250.000 persone.
Le attività portate avanti dal progetto riguardano diversi settori: dalle infrastrutture rurali (piste, dispensari, scuole, pozzi) alle attività di sviluppo della condizione femminile, dall'appoggio alla produzione agricola alla concessione di varie forme di credito, dalla pescicoltura all'allevamento del bestiame. Ma le maggiori risorse sono indirizzate alla lotta contro la desertificazione, allo scopo di recuperare il maggior numero di terre per lo sviluppo agricolo e pastorale e per la protezione dei bacini versanti.
In questo studio si intende mettere a punto una procedura di valutazione dell'effetto degli interventi di lotta contro la desertificazione sulle caratteristiche di deflusso, al fine di poterne ottimizzare la realizzazione.

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2 - TRASFORMAZIONE AFFLUSSI - DEFLUSSI

Per conoscere le caratteristiche di deflusso in un determinato bacino idrografico, nel caso di assenza o insufficienza di misure dirette, occorre utilizzare un modello di trasformazione aflussi-deflussi che permette di valutare la risposta del bacino ad un determinato evento di pioggia. Si tratta in pratica di fare un bilancio idrico della zona presa in considerazione che può essere schematizzato con un'equazione del tipo

P = E + I + Dsup + Dsot

dove i simboli rappresentano:
P: precipitazione
E: evaporazione evapotraspirazione
I: infiltrazione
Dsup: deflusso superficiale
Dsot: deflusso sotterraneo.

Naturalmente è necessario definire il periodo di tempo in cui fare tale bilancio che può essere, a seconda delle esigenze, a base annuale, mensile, giornaliera oppure limitata al solo evento di pioggia.
Il deflusso nella zona di Keita, come nella maggior parte della zona nord del Sahel, ha un carattere fortemente torrentizio, si ha in pratica deflusso solo in seguito ad una precipitazione, è quindi indispensabile fare il bilancio di cui sopra limitato al solo evento di pioggia. Inoltre il deflusso sotterraneo può considerarsi trascurabile, per l'assenza di ricchi acquiferi nella zona. In queste condizioni si ha

P = E + I + Dsup

dove:
P è l'altezza della precipitazione
E + I costituisce le perdite (evaporazione ed infiltrazione)
Dsup rappresenta il deflusso.

Il problema del calcolo del deflusso di un bacino idrografico sottoposto ad un evento di pioggia di determinate caratteristiche può essere risolto con vari metodi che possono ricondursi a tre teorie principali:

- modello cinematico o metodo della corrivazione,
- metodo dell'invaso lineare,
- metodo dell'idrogramma unitario.

La procedura che si intende sviluppare nel presente studio presuppone un approccio del problema di trasformazione afflussi-deflussi a livello di sottobacino per poter meglio tenere in conto l'effetto delle realizzazioni. Per questo si è ritenuto opportuno utilizzare la teoria dell'idrogramma unitario.

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3 - PROPAGAZIONE DELLE PIENE

Una volta noti gli idrogrammi di piena dei singoli bacini che confluiscono nell'asta principale è necessario risolvere il problema della propagazione della piena fino alla sezione di chiusura.
Di seguito si da una breve descrizione della teoria di De Saint Venant, utilizzata per la schematizzazione del problema, e del metodo di soluzione utilizzato.
Verrà poi descritto il programma MOTO utilizzato per la risoluzione del problema di moto vario.

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4 - MISURE DI DEFLUSSO DISPONIBILI

Per migliorare la conoscenza delle caratteristiche di deflusso nella zona di Keita, dal 1990, è stato instaurato un sistema di misure di deflusso in alcuni corsi d'acqua della zona. Dato il regime strettamente torrentizio dei corsi d'acqua nella zona, per le misure di deflusso sono state messe a punto delle tecniche semplici escludendo qualsiasi forma di automatismo. Si è ritenuto infatti che l'utilizzo di strumenti automatici sia sconsigliabile in questo contesto perché tendono ad avere dei problemi dovuti alle condizioni climatiche estreme (alte temperature e vento che trascina polvere e particelle di sabbia) ed l'assistenza è inesistente.
Dopo i primi tentativi iniziali poi sono state escluse misure di deflusso fatte con il mulinello per le condizioni molto violente del deflusso, si misura quindi unicamente il livello e poi, con opportune relazioni, si ricava la portata.

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5 - APPLICAZIONE DEL METODO DI TRASFORMAZIONE AFFLUSSI-DEFLUSSI AL FOUNTOUKA

Per una messa a punto definitiva della procedura di valutazione dell'effetto degli interventi sulle caratteristiche di deflusso, si è passati all'applicazione del metodo ad un caso concreto. La scelta è caduta sul Fountouka, un affluente di destra dello Zourourou, che ha un bacino versante di circa 200 km2 alla confluenza tra i due corsi d'acqua.
Nel nostro caso abbiamo chiuso il bacino all'altezza di Agouloum per la presenza, in questa sezione, di una stazione di misura dei deflussi attiva dal 1990. La disponibilità di dati sul deflusso delle acque è stata determinante per la scelta della valle di Agouloum. L'utilizzo della procedura prevede infatti una fase preliminare di taratura del modello che necessita di qualche idrogramma di piena con relative precipitazioni.
Di seguito si illustra la procedura seguita per l'applicazione del metodo di trasformazione afflussi-deflussi alla valle di Agouloum. In particolare verranno descritte le tre fasi di schematizzazione del bacino versante (divisione in sottobacini, calcolo dei tempi di ritardo, rappresentazione degli interventi), taratura del metodo in funzione delle misure disponibili (aggiustamento dei parametri per ottimizzare l'approssimazione dell'idrogramma calcolato a quello misurato) ed infine la valutazione dell'effetto degli interventi sulle caratteristiche di deflusso (simulando delle piogge tipo).

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6 - APPLICAZIONE DEL METODO DI PROPAGAZIONE DELLE PIENE AL FOUNTOUKA

Il metodo per simulare la risposta di un bacino basato su un modello di trasformazione afflussi-deflussi, come visto in precedenza, è necessariamente limitato dal fatto di ignorare completamente i fenomeni che avvengono lungo il corso d'acqua principale. Per ovviare a questo problema è indispensabile utilizzare un modello di propagazione delle piene nel corso d'acqua, che utilizzi gli idrogrammi dei sottobacini come entrate nei nodi corrispondenti per calcolare l'idrogramma nella sezione di chiusura. Questo metodo porta necessariamente ad un appesantimento della procedura, sia in fase di preparazione dei dati, in quanto occorre conoscere il profilo del corso d'acqua, sia in fase di taratura ed utilizzo del metodo.
Di seguito, in modo del tutto analogo a quanto fatto per il modello di trasformazione afflussi-deflussi, si descrivono le tre fasi di sviluppo ed utilizzo del metodo, nella prima fase si esegue la schematizzazione del corso d'acqua, nella seconda si procede alla taratura del modello, con l'ausilio di idrogrammi misurati, ed infine nella terza si valutano gli effetti provocati dagli interventi sulle caratteristiche di deflusso.

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7 - CONCLUSIONI

Dai risultati delle simulazioni degli idrogrammi misurati emerge una sufficiente rispondenza di entrambi i metodi utilizzati, trasformazione afflussi-deflussi e propagazione delle piene, alla risposta reale del bacino in termini di caratteristiche di deflusso. Per questo motivo i risultati ottenuti nella fase di valutazione degli effetti delle caratteristiche di deflusso possono essere ritenuti abbastanza attendibili soprattutto in termini relativi.
Da notare a tale proposito che tutte le approssimazioni introdotte in fase di schematizzazione del modello influenzano sicuramente il risultato finale in termini assoluti ma le differenze rilevate tra le varie simulazioni effettuate possono ritenersi sufficientemente precise per gli scopi del presente studio.

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ALLEGATI