Applicazione sperimentale dell'Habitat Time Series Analysis (IFIM) nel Fiume Taro (PR)

1. Instream Flow Incremental Methodology (IFIM)
Applicazione sperimentale nel Fiume Taro (Parma)
dell’Habitat Time Series Analysis
Studio condotto da:
Sara Chiussi1,2, Cristina Bondavalli1
Anni 2008-2010
Resp. Scientifico: Prof. Antonio Bodini1
1Dipartimento di Bioscienze (ex Scienze Ambientali) – Università di Parma
2Studio Associato E_Co – Ecologia e consulenza
1

2. INQUADRAMENTO DEL LAVORO
COMMITTENTE
ENTE PARCO REGIONALE FLUVIALE DEL TARO
(situato all’interno del SIC e ZPS Medio Taro IT4020021)
OBIETTIVO
elaborare strumenti di supporto alla gestione dei prelievi idrici utili anche a
fini di conservazione dell’ittiofauna protetta
Direttiva 1992/43 CE (o Direttiva “Habitat”): emanata con il fine di proteggere la
diversità biologica
e gli habitat nei paesi dell’Unione, individua habitat e specie sottoposti a tutela.
NEL PARCO: Barbo Barbus plebejus, Barbo canino Barbus meridionalis, Lasca
Chondrostoma genei, Vairone Leuciscus souffia, Cobite comune Cobitis taenia
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3. SITUAZIONE DI PARTENZA
PTA Emilia Romagna (2005)
I. DMV IDROLOGICO: per il F. Taro 1,6 m3/s
II. 31 dicembre 2008: adeguamento di tutte le derivazioni al DMV idrologico
31 dicembre 2016: integrazione del DMV IDROLOGICO con fattori di correzione
III.
che tengano conto di caratteristiche specifiche del corso d’acqua: morfologia,
pregio naturalistico, fruizione, ecc.
fino al 31 dicembre 2008:
Riduzione ad un valore pari a 1/3 della componente idrologica
FINALITA’ DELLO STUDIO:
MIGLIORARE GLI STRUMENTI DI SUPPORTO ALLA GESTIONE DEI PRELIEVI
PARTENDO DALL’APPROCCIO ATTUALE,
BASATO SUL CONCETTO DI DMV
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4. INSTREAM FLOW INCREMENTAL METHODOLOGY
O
METODO DEI MICROHABITAT
(EVHA 2.0*)
modello di simulazione che permette di valutare
l’evoluzione dell’habitat fisico di un tratto di fiume in
funzione della sua portata (modello idraulico);
con riferimento a una specie ittica prescelta, collega
un’informazione fisica che descrive l’habitat con una
risposta biologica che permette di apprezzarne la
qualità (modello biologico)
* Istituto Cemagref di Lione 4

5. Schematizzazione dell’alveo
Individuazione di porzioni elementari dette “celle”:
Identificate dal modello con la loro superficie;
Caratterizzate da valori omogenei di
profondità velocità di corrente substrato
cioè dalle variabili che definiscono il “microhabitat” in ambiente fluviale
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6. Dati in input
Dati IDRAULICI Dati BIOLOGICI
Derivati da misure su campo Derivati da letteratura
CURVE DI IDONEITA’ O
Parametri rilevati: PREFERENZA:
quote topografiche, per
ricostruire la morfologia dell’alveo
variabili idrauliche: LASCA – adulti
1. altezza della lama d’acqua LASCA – giovani
2. velocità di corrente VAIRONE – adulti
3. granulometria del substrato VAIRONE – giovani
BARBO – adulti
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7. Dati biologici - idoneità
Velocità di corrente (Iv)
Associano alla variabile ambientale
un GIUDIZIO DI QUALITA’
che descrive quanto l’habitat è
adeguato ad accogliere la specie ittica.
Profondità (Ip)
INDICE DI IDONEITA’
Compreso tra 0 ÷ 1
Tipo di substrato (Is)
IV*IP*IS
è il giudizio di qualità complessivo
associato al microhabitat
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8. ADP: Area Disponibile Ponderata
ADP (m2/m) = ∑cellai(IV*IP*IS)* Ai bagnata totale
HABITAT IDONEO
ad accogliere la specie ittica
Condizioni adeguate all’accoglienza:
Le condizioni sono specificate dai
parametri idrologici.
La adeguatezza è specificata dalla curva di
idoneità.
Ad ogni portata corrisponde un certo valore di ADP
E’ POSSIBILE COSTRUIRE UNA CURVA “ADP-PORTATA”
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9. Curve ADP-PORTATA
ADP OTT = ADP OTTimale
punto di massimo della curva;
portata che corrisponde alle
migliori condizioni che l’habitat
fisico può offrire
SAR = Soglia
d’Accrescimento del Rischio
limite al di sotto del quale il
valore di ADP crolla
rapidamente
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10. Fiume Taro: campagna di raccolta dati
STAZIONE DI RILIEVO: Fornovo Di Taro
- Al limite di monte del Parco
- A monte delle principali derivazioni irrigue
STAZIONE DI RILIEVO NUMERO RILIEVI EFFETTUATI: 4
(1 nel 2008 a scopo “didattico”, 3 nel 2009 per analisi)
3 SIMULAZIONI
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11. Dati idraulici - Ricostruzione dell’alveo fluviale
Fig. 2: Profilo longitudinale
1.
Fig. 1: Vista dall’alto
2.
Fig. 3: Profilo trasversale 3.
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12. Analisi delle curve ADP-Portata
Per ogni simulazione (3)
Totale curve ADP-Portata analizzate: 15
Per ogni componente ittica (5) L’ADP misura la quantità di habitat necessaria per
sostenere una certa specie ittica; in base al valore
dell’ADP si possono pertanto stabilire le condizioni
critiche di portata per i differenti stadi di sviluppo di
quella specie ittica (CAPRA et al., 1995, CHIUSSI et
al., 2009).
L’abbondanza e la struttura di una popolazione
ittica in un dato istante non dipendono soltanto
dalla portata istantanea ma anche dalla sua
variazione nel periodo precedente
l’osservazione e, in particolare, da lunghezza
ed entità dei periodi di stress idrico (CAPRA
et al., 1995; GINOT et al., 1998).
PORTATE SIGNIFICATIVE (m3/s) II - 2009 E’ quindi fondamentale considerare non
Soglia di Accrescimento del Rischio (SAR) 1.4 m3/s solamente l’intensità di un impatto ma
ADP OTTIMALE (ADP OTT) 2.2 - 2.6 m3/s
anche durata e frequenza (PARASIEWICZ,
2008).
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13. Habitat Time Series Analysis
1. IN COSA CONSISTE
Analisi dell’evoluzione dell’Area Disponibile Ponderata
sulla base delle serie storiche di portata, tramite la
costruzione
a) delle Habitat Time Series
b) delle Uniform Continuous Under Thresholds Curves
(UCUT Curves).
METODOLOGIA SPERIMENTATA DA:
PARASIEWICZ P., 2008. Habitat time series analysis to define flow augmentation
strategy for the Quinebaug River, Connecticut and Massachusetts, USA. River
Research And Applications, 24: 439-452.
13

14. HABITAT TIME SERIES
Si sostituisce ad ogni portata dell’idrogramma il
corrispondente valore di ADP, espresso in % della
situazione ottimale
Bioperiodo di riferimento:
periodo del ciclo biologico (es. riproduzione, UNIFORM CONTINUOUS UNDER
stadi giovanili). THRESHOLDS CURVES
La curva rappresenta un determinato valore
di ADP
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15. Procedura ripetuta per un intero
set di soglie di ADP ad
incremento costante (habitat
events).
Riconoscibile un pattern chiaro dove siano rilevabili
specifiche regioni in cui la presenza delle curve è più
o meno concentrata.
1. INDIVIDUAZIONE DI SOGLIE D’HABITAT SIGNIFICATIVE
Habitat Stressor Thresholds (HSTs)
2. IDENTIFICAZIONE DELLE DURATE CRITICHE (duration events)
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16. PRIORITA’ GESTIONALE:
mantenimento del fiume in condizioni
lontane da quelle critiche e rare.
HABITAT STRESSOR THRESHOLDS
Extreme HST : massimo stress, l’habitat minimo che si può verificare in condizioni naturali;
Rare HST : frequenze molto basse e solamente per un breve periodo di tempo;
Critical HST : più frequente dell’evento raro; da intendersi come una sorta di anticipazione del rischio con
funzione di “allarme” rispetto ad ulteriori decrementi, che rapidamente raggiungono la Rare HST.
Common HST : non vi è stress per la fauna ittica.
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17. DURATE CRITICHE
Punti di flesso: cambiamenti evidenti nella frequenza di accadimento.
1. Evento persistente; si ripresentano in genere a distanza di qualche anno e sono inusuali alla scala intra-annuale.
La loro frequenza è significativa e può influenzare i processi ecologici che regolano il ciclo vitale di individui di una
generazione (POFF e WARD, 1990).
2. Evento catastrofico; le secche eccezionali di lunga durata (anche più di un mese), cioè quegli eventi che in genere
avvengono con cadenza decennale.
Le conseguenze di questi eventi condizionano molteplici generazioni (POFF e WARD, 1990).
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18. Applicazione dell’Habitat Time Series Analysis nel
Fiume Taro
CONSIDERAZIONI SULLA SERIE STORICA UTILIZZATA
Serie storica dati di portata 2000-2008, breve ma l’unica disponibile:
o Considerati solo duration events persistenti
o L’ADP Ottimale (curve relative ai rilievi 2009) non si realizza per cui:
è stata individuata l’ADP MAX della serie storica;
ci si è concentrati unicamente sulla SAR.
Portata misurata a Fornovo Taro: al netto delle derivazioni superiori e
a monte delle derivazioni irrigue interne al Parco. Riflette condizioni
non naturali che necessitano di essere gestite al meglio.
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19. 19

20. Applicazione dell’Habitat Time Series Analysis nel
Fiume Taro
Per ogni componente ittica:
1) Una Soglia di Criticità (SAR o SARCOR )
Sfruttando le potenzialità dell’analisi è stato possibile
individuare una portata inferiore alla SAR,
a cui si può spingere la gestione di “deflusso/prelievi”
ma solo per periodi di tempo limitati
2. un Limite Inferiore alla SAR, identificato come segue:
SAR > COMMON HST LI = COMMON HST
SARCOR (= COMMON HST) LI = SAR
3. la Durata Continua Massima Accettabile (DCMA, espressa in numero di giorni)
per cui è accettabile scendere sotto la SAR facendo attenzione a rispettare
comunque il Limite Inferiore alla SAR.
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21. 1. Soglia di Criticità: SAR o SARCOR
Caso I
Caso II
CRITICAL HST COMMON HST
RARE HST
Caso I - SAR > Common HST SAR
Caso II - SAR < Common HST SARCOR = Common HST
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22. 21 LUGLIO 2009
SAR o SARCOR (m3/s)
Componente ittica Maggio Giugno Luglio Agosto
Lasca Giovani 1.6 1.6 1.6
Lasca Adulti 1.6 1.6 1.6 1.6
Vairone Giovani 2.3
Vairone Adulti 2 2 2 2
Barbo Giovani 1 1
Limite Inferiore (m3/s)
Componente ittica Maggio Giugno Luglio Agosto
2. Limite Inferiore: LI Lasca Giovani
Lasca Adulti 1.4
1.5
1.4
1.5
1.4
1.5
1.4
Vairone Giovani 1.8
Vairone Adulti 1.8 1.8 1.8 1.8
Barbo Giovani 0.5 0.5
Durata Continua Massima Accettabile (n° giorni)
Componente ittica Maggio Giugno Luglio Agosto
3. Durata Continua Massima Lasca Giovani 16 16 16
Lasca Adulti 12 12 12 12
Accettabile: DCMA Vairone Giovani 13
Vairone Adulti 17 17 17 17
Barbo Giovani 8 8
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23. Risultati: indicazioni gestionali complessive
I risultati emersi in questo studio indicano che il DMV idrologico stimato nel
PTA è un valore che definisce condizioni al limite della tollerabilità per la
fauna ittica. La portata di 1,6 m3/s (DMV idrologico) può essere tollerata dal
Fiume Taro solo per limitati periodi di tempo, poiché comporta per la fauna
ittica un grado di stress molto elevato.
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24. Pro…
Maggiore articolazione del concetto di DMV rispetto all’approccio comune che distingue unicamente tra due tipi di
condizioni: una caratterizzata da una portata soglia al di sotto della quale sono realistiche alcune disastrose
conseguenze e una caratterizzata da tutte le altre portate (HUDSON et al., 2003; USGS, 2001).
Possibilità di sviluppare tecniche predittive grazie alle informazioni su frequenza e durata di eventi. Alcuni studi
hanno provato la correlazione tra la consistenza di una popolazione ittica e la previsione di habitat potenziale
(STALNAKER, 1979; JOWETT, 1992) mentre altri non hanno rilevato alcuna relazione significativa (ORTH e MAUGHAN, 1982; SCOTT e
SHIRVELL, 1987).
L’analisi delle UCUT Curves riduce il rischio di una valutazione soggettiva delle relazioni ADP-Portata (GINOT et al.,
1998).
Difficoltà nello specificare la richiesta di una o più portate in grado di proteggere l’integrità ecologica dei fiumi
oggetto di analisi (ORTH, 1987; STANFORD, 1994; RICHTER et al., 1997). L’utilizzo delle serie idrologiche fornisce un’informazione
altamente specifica per il corso d’acqua esaminato.
Utile per rispettare quanto richiesto dal PTA Emilia Romagna entro il 31
dicembre 2016: assegnare valori adeguati ai fattori di correzione della
componente idrologica, in particolare:
M parametro morfologico
N parametro naturalistico
T parametro relativo alla modulazione nel tempo di DMV
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25. …e contro
Raccolta dati onerosa in termini di tempo e risorse umane
Disponibilità di serie storiche di lunga durata
Disponibilità in letteratura di curve di idoneità o di competenze adeguate per costruire
curve ad hoc
Dipendenza dalla morfologia dell’alveo che, in fiumi come il Taro, si modifica ogni anno.
Necessità di ripetere le simulazioni su più anni effettuando studi di lunga durata.
Per definire in che misura le azioni di conservazione e ripristino possano contrastare gli
effetti delle alterazioni umane è necessario capire in primo luogo il funzionamento di
ciascun sistema in condizioni inalterate e, successivamente, come le diverse attività
umane hanno impattato sulle sue dinamiche (NAIMAN et al., 1995; BERNHARDT et al.,
2005). In molti corsi d’acqua il regime dei prelievi e le variazioni del regime idrologico
causate dal cambiamento climatico hanno completamente alterato l’assetto
dell’ecosistema fluviale eliminando le tracce residue di naturalità.
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