Bilancio Idrico
Il bilancio idrico e' stato impostato tenendo conto delle peculiarita' idrologiche del bacino, precedentemente descritte e, in particolare: che la totalita' degli afflussi e' stata dalle precipitazioni atmosferiche; che il bacino e' costituito, nell'insieme, dai terreni a permeabilita' bassa; che alcune perdite sotterranee influenzano, seppure modestamente, il bilancio idrico del lago di Monate; che, infine, le ridotte dimensioni del bacino comportano modeste quantita' di afflussi.
Utilizzando tutti gli elementi disponibili, e' stato elaborato un bilancio idrico preliminare, su base annuale, impostato sull'equazione:
Q = P - E -q
dove Q e' la postata all'emissario (deflusso), P e' l'afflusso dovuto alle precipitazioni atmosferiche, E e' l'evapotraspirazione reale e rappresenta le perdite per evaporazione e traspirazione dal suolo, dalla vegetazione e dalla superficie lacustre; q rappresenta infine le perdite sotterranee del bacino.
In questa fase di ricostruzione del bilancio, Q rappresenta l'incognita, il cui valore e' ottenuto direttamente dall'equazione di cui sopra; tale valore potra' essere soggetto di riscontro soltanto in un secondo tempo, quando si disporra' di adeguate informazioni sui deflussi mediante misure direte all'emissario.
P e' stato assunto come valore medio, pari a 1520 mm. delle precipitazioni annuali, ricavato dalla carta delle isoiete (fig. 8).
I valori dell'evapotraspirazione sono calcolati con il metodo di Thornthwaite (H. Scholler, 1962 e G. Castany, 1968) utilizzando nell'elaborazione le temperature registrate nella stazione di Ispra-CCR. Si e' ottenuto un valore di 717 mm/a per la porzione del bacino imbrifero esterna al lago;per quanto riguarda invece la E della superficie lacustre, e' stato applicato un coefficiente fisso, scelto fra quelli sperimentati in campo internazionale su situazioni geo-ambientali analoghe a quelle del lago in studio; il coefficiente scelto corrisponde al valore di 0,85 P (G. Castany, 1968). Avendo addottato una altezza di precipitazioni medie annuali di 1520 mm., il valore di E cosi' calcolato risulta pari a 1292 mm. che, al confronto con alcuni dati di altri laghi italiani (L. Cati, 1981), puo' considerarsi del tutto accettabile, anche se tendenzialmente eccedente rispetto a tali dati.
Il valore q e' stato stimato in 10 l/s (pari a 315.000 mc/a), tenendo conto delle portate misurate nelle sorgenti a NW di Monate (4-5 l/s), cui si e' accennato in precedenza, raddoppiate in considerazione che analogo fenomeno si ritiene avvenga nel sottosuolo di Cascina della Palude, all'estremita' meridionale del lago; si tratta ovviamente di un valore indicativo, che non dovrebbe comunque scostarsi molto dalla situazione reale.
Non si e' ritenuto invece opportuno di introdurre nel bilancio altre voci, il cui contenuto volumetrico e' irrilevante o difficilmente valutabile; ci si riferisce in particolare agli apporti provenienti dall'esterno del bacino tramite acquedotto e agli scarichi domestici, che in parte defluiscono nel lago e in parte vengono convogliati al di fuori del bacino. Altrettanto dicasi degli affluenti provenienti dalle rarissime unita' artigianali e industriali della zona.
Di seguito vengono esposti i risultati del bilancio idrico annuale, che e' stato elaborato tenendo conto che la superficie del bacino idrologico reale ( compresa l'appendice sotterranea) e' di 3,97 Kmq, a cui si aggiungono 2,52 Kmq dell'area lacustre, per un totale di 6,49 Kmq.
Afflussi
P1 = 1,520 m/a x 3,97 Kmq = 6.034.000 mc/a (esclusa sup. lacustre)
P2 = 1,520 m/a x 2,52 Kmq = 3.830.000 mc/a (sup. lacustre)
P1 + P2 = 9.864.000 mc/a (Totale precipitazioni)
Evapotraspirazione
E1 = 0,717 m/a x 3,97 Kmq = 2.846.000 mc/a (Esclusa sup. lacustre)
E2 = 1,292 m/a x 2,52 Kmq = 3.255.000 mc/a (sup. lacustre)
E1 + E2 = 6.101.000 mc/a (Totale evapotraspirazione)
Deflussi
Q = P - E - q = 9.864.000 - 6.101.000 -315.000 = 3.448.000 mc/a = 109,3 l/s.
Questi dati mettono in evidenza che nell'annata media gli afflussi sono complessivamente dell'ordine di 9,9 milioni di mc, pari al 35%, costituiscono in deflusso del bacino, che corrisponde quindi a circa 110 l/s, quale valore medio nell'anno. Le perdite idriche del bacino sono globalmente circa 6,4 milioni di mc, quasi interamente causate dall'evapotraspirazione (95%) e soltanto di 5% alle perdite sotterranee.
Considerato che il volume di acqua del lago di Monate e' valutabile in circa 45 milioni di mc. il deflusso teorico del lago nell'anno risulta pari al 7,6 % del volume del lago stesso.
Oltre al bilancio idrico dell'annata di piovosita' media, ora illustrato, sono stati calcolati altri due bilanci, riferiti a due annate caratterizzate da piovosita' rispettivamente scarsa e molto abbondante; cio' al fine di poter valutare le influenze prodotte nel bilancio dalle estreme variazioni degli afflussi annuali.
Nell'elaborazione di questi due bilanci sono stati utilizzati i dati delle precipitazioni del 1962, quale annata scarsamente piovosa (1.089 mm), e del 1963, abbondantemente piovosa (2.146 mm.). Per quanto riguarda l'evapotraspirazione, si e' tenuto presente il concetto che il volume di acqua evaporata dalla superficie lacustre non e' influenzato dagli afflussi, per cui nel calcolo di E2 e' stato introdotto lo stesso valore calcolato per l'annata media (1.292 mm.) Per le perdite sotterranee e' stato mantenuto invariato il valore di 315.000 mc/a, ritenendo che esse non siano influenzate in maniera significativa dalle precipitazioni.
Sono stati ricavati i seguenti dati:
Annata con piovosita' scarsa (11962)
P1 = 1,089 m/a x 3,97 Kmq = 4.323.000 mc/a (esclusa sup. lacustre)
P2 = 1,089 m/a x 2,52 Kmq = 2.744.00 mc/a ( superficie lacustre)
P1 + P2 = 7.067.000 mc/a (Totale afflussi)
E1 = 0,5516 m/a x 3,97 Kmq = 2.048.000 (Esclusa sup. lacustre)
E2 = 1,292 m/a x 2,52 Kmq = 3.256.000 mc/a (superficie lacustre)
E1 + E2 = 5.304.000 mc/a (Totale evapotraspirazione)
deflusso Q = 7.067.000 - 5.304.000 - 315.000 = 1.448.000 mc/a = 45,9 l/s.
Annata con piovosita' abbondante (1963)
P1 = 2,146 m/a x 3.97 Kmq = 8.520.000 mc/a (esclusa sup. lacustre)
P2 = 2,146 m/a x 2,52 Kmq = 5.408.000 mc/a /superficie lacustre)
P1 + P2 = 13.928.000 mc/a ( totale afflussi)
E1 = 0,700 m/a x 3,97 Kmq = 2.779.000 mc/a (esclusa superficie lacustre)
E2 = 1,292 m/a x 2,52 Kmq = 3.256.000 mc/a (superficie lacustre)
E1 + E2 = 6.035.000 mc/a (Totale evapotraspirazione)
Deflusso Q = 13.928.000 - 6.035.000 -315.000 = 7.578.000 mc/a = 240,3 l/s
La tabella che segue riassume i risultati dei tre bilanci, esperimento i bilanci in milioni di mc, approssimati alla seconda cifra decimale:
Annata piovosita' Annata piovosita' Annata piovosita'
Scarsa 1962 media 1921-1983 abbond. 1963
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Afflussi 7,07 9,96 13,93
Evapotraspirazione 5,30 6,10 6,03
Perdite sotterranee 0,31 0,31 0,31
Deflusso 1,45 3,45 7,58
Si puo' notare innanzitutto la notevole differenza degli afflussi che si possono avere in due annate diverse; tale differenza si accentua notevolmente ( fino a quasi cinque volte) nei valore dei deflussi, i quali risentono in maniera molto accentuata delle variazioni delle precipitazioni. Variazioni molto contenute si osservano invece nelle perdite per evapotraspirazione, che nei tre casi si mantengono tra i 5,3 e 6,1 milioni di mc ed e' proprio questa modesta variabilita' che da luogo a importanti differenze nei deflussi: 1,45 milioni di mc nell'annata secca, 3,45 nella media e ben 7,58 in quella molto piovosa.
In percentuale l'evapotraspirazione varia, rispetto agli afflussi, dal 75% (annata secca) al 43% (annata molto piovosa), mentre negli stessi due casi il deflusso rispetto agli afflussi varia tra il 20% e il 54%.
I dati emersi dai due bilanci complementari di cui sopra indicano che il regime idrologico del bacino e' soggetto, di anno in anno, a notevoli variazioni di comportamento, soprattutto in funzione degli afflussi, di cui e' stata messa in evidenza anche l'importanza indiretta nei confronti del deflusso.
Comportamento mensile del bilancio idrico
Con i dati a disposizione e' stata effettuata anche l'elaborazione di un bilancio mensile preliminare per l'anno di piovosita' media; tale bilancio fornisce l'andamento degli afflussi e delle perdite per evapotraspirazione, ponendo in evidenza mese per mese i periodi di alimentazione eccedente, quindi di elevati deflussi all'emissario, di perdita di riserve (abbassamento della falda freatica e deflussi all'emissario tendenti allo zero) e infine alla ricostituzione della riserva idrica sotterranea.
L'elaborazione e' stata effettuata, come in precedenza, secondo il sistema di Thornthwaite, utilizzando le registrazioni termo-pluviometriche della stazione di Ispra-CCR.
Nella fig. 11 e' riprodotto il grafico del bilancio che indica l'evoluzione dell'alimentazione pluviale e delle riserve sotterranee del bacino nel corso dell'anno.
Si puo' osservare che si ha eccedenza di alimentazione da gennaio a giugno, perdita di riserve in luglio, ripristino di queste durante i mesi di agosto settembre ed, infine ritorno alla situazione di sovraalimentazione nell'ultima parte dell'anno.
Ne consegue che il periodo di minore ricambio idrico e quindi piu' critico del lago dovrebbe aversi tra giugno e settembre. E' ovvio che la durata del periodo critico sara' piu' lunga in concomitanza con una stagione poco piovosa e viceversa.
Per quanto riguarda il ricambio idrico, si puo' ritenere che i movimenti delle acque del lago siano generalmente limitati agli strati superficiali, come indica la stretta correlazione tra precipitazioni e deflussi, messa in evidenza dalle registrazioni effettuate nel 1981 all'emissario Acqua Nera e commentate in precedenza.
Si osserva inoltre che, nella maggior parte dell'anno, tra aprile e novembre compresi, la stratificazione termica della massa lacustre ostacola il movimento delle acque profonde, piu' fredde di quelle sovrastanti, per cui il rimescolamento dell'intero volume idrico, ad opera del vento, puo' eventualmente verificarsi soltanto quando si hanno condizioni di isotermia. Tali condizioni si producono normalmente nel periodo piu' freddo dell'anno, quindi tra dicembre e marzo.
La lentezza del ricambio idrico del lago di Monate e' confermata dal valore del tempo teorico di rinnovo delle acque, ricavabile come rapporto tra volume del lago (45 milioni di mc) e il deflusso annuale medio (assunto in 3,45 milioni di mc.); esso risulta molto elevato, superiore ai 13 anni. E' questo un dato da tenere in seria considerazione nell'ambito degli studi e degli interventi di difesa ambientale della zona in esame.