11 giugno 2019 — 
Houston, in Texas, si è allagata ogni anno negli ultimi cinque anni. Allo stesso tempo, il Texas è anche noto per la grave carenza di acqua. E se le persone catturassero l’acqua delle inondazioni e la immagazzinassero per dopo in falde acquifere-strati sotterranei di roccia permeabile, ghiaia e sabbia che permettono all’acqua di passare attraverso?
Un recente studio condotto dai ricercatori dell’Università del Texas a Austin trovato che le falde acquifere costiere, dal quale l’acqua è stata pompata per l’uso nelle aziende e nelle città, si dispone di spazio sufficiente per memorizzare i due terzi dell’acqua ad alto flusso di eventi da 10 a Texas fiumi, riducendo l’impatto di entrambe le inondazioni e della siccità — se troviamo un modo per ottenere l’acqua in eccesso in loro.
Spostare attivamente l’acqua nel sottosuolo, una pratica nota come managed aquifer recharge (MAR), è sempre più popolare oggi. Ci sono circa 1.200 progetti gestiti di ricarica delle falde acquifere in 62 paesi, secondo il Centro internazionale di valutazione delle risorse idriche sotterranee (IGRAC) con sede a Delft, nei Paesi Bassi. Oltre ad aiutare a gestire le riserve idriche eccessive e insufficienti, MAR può essere utilizzato per ripristinare le falde acquifere esaurite, riabilitare gli ecosistemi e pulire le acque inquinate. Ma ci sono anche sfide.
Acqua in banca
La conservazione dell’acqua sotterranea per un uso futuro è sempre più popolare a causa della crescente volatilità dell’offerta a causa dei cambiamenti climatici e degli aspetti negativi dell’alternativa: arginare i fiumi per creare serbatoi di superficie.
Progetti di ricarica falda acquifera gestiti in tutto il mondo. Clicca sull’immagine per accedere mappa interattiva con chiave. Immagine gentilmente concessa da IGRAC, sotto licenza CC BY-SA
Per prima cosa, nei paesi sviluppati, molti fiumi sono già arginati. Per un altro, le dighe causano una miriade di problemi ambientali, come impedire ai sedimenti di reintegrare le coste, bloccare le migrazioni dei pesci e distruggere l’habitat fluviale rallentando l’acqua e permettendole di riscaldarsi. I serbatoi perdono fino a un quarto dell’acqua immagazzinata per evaporazione e talvolta devono rilasciare acqua per fare spazio a grandi tempeste. E lo stoccaggio di superficie può portare a un uso eccessivo di acqua perché la vista di esso dà alle persone un falso senso di sicurezza dell’acqua. Costa anche circa il doppio del prezzo della ricarica delle acque sotterranee.
Salvare flussi pesanti sottoterra per tempi di domanda più elevati è stata la pratica per l’isola barriera di Wildwood, New Jersey, dal 1960, dice Steven Phillips, un idrologo e specialista delle acque sotterranee con l’US Geological Survey a Sacramento. Una famosa zona turistica, Wildwood ospita numerosi visitatori in estate. I gestori dell’acqua immagazzinano l’acqua invernale in eccesso nel sottosuolo e poi la pompano per l’uso durante l’alta stagione.
Rubinetti di ricarica della falda acquifera gestiti la strategia della natura per immagazzinare e depurare l’acqua spostandola nel sottosuolo. Grafica per gentile concessione di INOWAS. Fare clic per espandere.
La California sta cercando di scalare questa strategia. Si prevede che il manto nevoso che storicamente ha fornito acqua nella primavera e nell’estate secche scomparirà in gran parte con la crisi climatica. E si prevede che le sue tempeste invernali diventino più intense. I gestori delle acque e gli scienziati, guidati dal Dipartimento delle risorse idriche della California, stanno cercando i posti migliori per spostare l’acqua dalle tempeste invernali sottoterra per l’uso durante le estati secche.
Altri benefici
La naturale tendenza dell’acqua, in molti luoghi in molte stagioni, è quella di soffermarsi sulla terra. Quando le acque superficiali rallentano, alcuni possono penetrare nel sottosuolo e ricaricare le falde acquifere.
Ma in molti luoghi abbiamo bloccato l’opportunità di rifornimento naturale della falda acquifera. Abbiamo tagliato i fiumi dalle pianure alluvionali con canali di cemento e argini; prosciugato le zone umide e lastricato su di loro con tentacolare, città impervie; ed eliminato castori. Di conseguenza, l’acqua piovana finisce per scappare nelle acque superficiali e lontano dalla regione invece di immergersi nelle falde acquifere.
In effetti, uno studio del 2015 sui dati satellitari della NASA ha rilevato che più della metà delle principali falde acquifere del mondo erano scoperte o sovraccaricate.In combinazione con il fatto che in molti luoghi vengono elaborate acque sotterranee per usi superficiali, questa situazione ha prodotto una perdita netta di acqua sotterranea. In effetti, uno studio del 2015 sui dati satellitari della NASA ha rilevato che più della metà delle principali falde acquifere del mondo sono state scoperte o sovraccaricate.
Questo non solo minaccia la sicurezza dell’acqua, ma può anche far affondare la terra sopra, come ha fatto nella San Joaquin Valley della California, a Pechino e a Città del Messico. E pompare da una falda acquifera vicino alla costa può diminuire la pressione dell’acqua fino al punto in cui l’acqua salata può spingersi nel sottosuolo, contaminando l’acqua dolce.
MAR può aiutare a ridurre tali problemi. San Jose, California, ha iniziato a utilizzare MAR molti decenni fa dopo il centro affondò intorno 13 piedi (4 metri). E Los Angeles e Orange contee sono stati tra i primi posti per utilizzare MAR per respingere intrusione di acqua salata. Nella zona di Hampton Roads della Virginia, i funzionari stanno pianificando una “ricarica delle acque sotterranee su larga scala per respingere l’acqua salata che entra nelle loro acque sotterranee”, afferma Bill Alley, direttore della scienza e della tecnologia per la National Freakwater Association. L’intrusione di acqua salata è in parte dovuta al rapido innalzamento del livello del mare.
Poiché le acque superficiali e sotterranee sono spesso collegate dalla gravità e dalla pressione idraulica, la ricarica può anche portare nuova vita a zone umide, sorgenti, insenature e altri ecosistemi di acque superficiali che si prosciugano, si riscaldano troppo o si soffocano con le alghe dopo che le persone esauriscono le acque superficiali o sotterranee che le alimentano. Nella valle di Sacramento, La Natura Conservancy tagliare un divario in un argine così alti flussi fluviali sarebbe ancora una volta inondare Cosumnas River Preserve e penetrare nella falda acquifera, dove l “acqua potrebbe fornire sostentamento in corso per l” ecosistema.
Spostare l’acqua nel terreno può spesso pulirla, a seconda degli inquinanti e della composizione del substrato.Ma a volte è troppo tardi. In alcune parti della valle di San Joaquin, falde acquifere sono caduti più di 500 piedi (150 metri) sotto terra da overpumping, dice Phillips. “I livelli dell’acqua sono abbastanza profondi che non è probabile che i fiumi beneficino dell’apporto di acque sotterranee per possibilmente mai.”Tali falde acquifere potrebbero ancora essere utilizzate per lo stoccaggio dell’acqua, anche se non è sempre possibile perché a volte la subsidenza causa una perdita permanente di capacità in una falda acquifera.
Spostare l’acqua nel terreno può spesso pulirla, a seconda degli inquinanti e della composizione del substrato. Gilbert, Arizona, scarica le acque reflue in stagni di ricarica, tra cui una riserva ripariale che offre spazio ricreativo per le persone e habitat per la fauna selvatica, dove percola giù nella falda acquifera per un uso futuro. L’acqua dello stagno inoltre è usata direttamente per irrigazione ed altri usi non potabili, riducenti la domanda sull’acqua potabile.
Come è fatto
Un approccio usato a lungo per spostare l’acqua sottoterra, ancora praticato in luoghi rurali di tutto il mondo, è quello di raccogliere o incanalare le precipitazioni in un bacino o in una trincea poco profonda e lasciarlo immergere nel terreno.
Nel 2011, in un progetto nel Tigray, in Etiopia, una zona montuosa e rurale, l’idrogeologo dell’IGRAC Arnaud Sterckx ha visto persone costruire dighe di controllo in canaloni, rimboschire fianchi ripidi della valle, costruire terrazze per l’agricoltura e scavare stagni per catturare l’acqua piovana. Tali progetti in genere non appaiono nell’inventario globale MAR, dice, perché questi metodi tradizionali non richiedono permessi, studi di fattibilità o valutazioni di impatto ambientale.
Sterckx dice che l’acqua corrallata non deve nemmeno filtrare in una falda acquifera per rendere questa pratica utile. Indugiando nel terreno, può aiutare le colture a crescere con una ridotta necessità di irrigazione.
Una versione urbana di questo approccio è il crescente uso delle infrastrutture verdi da parte delle città. Aggiunte come tetti verdi, bioswales, pavimentazione permeabile e parchi lungo le rive del fiume assorbono l’acqua piovana, riducendo le inondazioni e per trattenere l’acqua localmente per l’approvvigionamento futuro.
La Coachella Valley Water District and Desert Water Agency utilizza l’acqua del fiume Colorado per rifornire le acque sotterranee nel subbasin West Whitewater River nel centro-sud della California. Foto per gentile concessione di John Marx da Flickr, sotto licenza CC BY-NC-ND 2.0
I gestori idrici stanno anche costruendo grandi bacini di infiltrazione, come la struttura di ricarica delle montagne geroglifiche di 38 acri (15 ettari) dell’Arizona, che immagazzina l’acqua del fiume Colorado per un uso successivo. Tali bacini sono costruiti sopra geologia adatta per infiltrazioni, tipicamente un mix di sabbia, ghiaia e argilla. Ma i bacini di ricarica possono intasarsi se l’acqua ha un sacco di sedimenti e quindi devono essere puliti periodicamente, avverte Sterckx.
Un modo più naturale per immagazzinare l’acqua nel sottosuolo è quello di aiutare insenature e fiumi che sono stati progettati per rimanere all’interno delle loro rive a diffondersi nelle loro pianure alluvionali storiche.
In un primo esempio, i leader locali a Los Gatos, California, costruito dighe parziali attraverso un torrente nel 1920 utilizzando sacchi di tela pieni di sporcizia per causare l’acqua a rallentare e sparsi in aree pianeggianti adiacenti al torrente. Oggi, dighe gonfiabili sono distribuiti in diverse contee del nord e del sud della California per rallentare fiumi e torrenti durante flussi elevati per consentire più infiltrazioni nel canale naturale, dice Phillips.
L’approccio più industriale consiste nell’iniettare acqua in eccesso nel terreno tramite un pozzo o un pozzo. È più costoso dei metodi passivi a causa dell’energia richiesta. Tuttavia, può essere utile per spostare l’acqua attraverso uno strato di argilla non assorbente in una falda acquifera sottostante, o in luoghi dove non c’è spazio per un bacino di diffusione. Questo approccio è stato utilizzato a Rio Rancho, un sobborgo di Albuquerque, New Mexico, dice Alley.
Questo impianto di filtrazione bancario indotto a Magonza, in Germania, attinge l’acqua dal fiume Reno e la tira attraverso il terreno per pulirla. Foto per gentile concessione di Wikimedia / Public Domain
Un altro metodo MAR è chiamato induced bank filtration. Le persone scavano un pozzo a diverse decine di metri dal fiume, quindi la pressione idraulica attirerà l’acqua dal fiume, spostandola attraverso sabbia e limo, che hanno buone proprietà di filtrazione, dice Sterckx. La Germania e i Paesi Bassi hanno molti di questi progetti e in genere lo usano come pretrattamento per l’acqua potabile. L’Ungheria ottiene circa la metà della sua fornitura pubblica in questo modo, dice Alley.
Sfide
Nonostante i numerosi vantaggi di MAR, ci possono essere anche aspetti negativi. La preoccupazione principale è l’inquinamento. Anche se mettere l’acqua sotterranea può pulirla, in alcuni casi, MAR può contaminare le acque sotterranee a causa di inquinanti nell’acqua o nel suolo. ” Ecco perché hai bisogno di conoscenze sulle falde acquifere, sull’idrogeologia, sulla direzione del flusso delle acque sotterranee, sulla qualità dell’acqua che stai infiltrando”, afferma Sterckx. “Altrimenti potresti avere problemi seri.”
I contaminanti possono provenire dal deflusso urbano o dall’uso da parte dell’agricoltura di fertilizzanti e pesticidi. Vicino a Wichita, Kansas, dice Alley, le persone sono state tirando alti flussi dal fiume Little Arkansas per ricostituire le falde acquifere letti Equus da cui attingono la loro acqua. “Hanno dovuto affrontare la rimozione di atrazina dall’acqua prima di iniettarla.”
Altri inquinanti sono presenti in natura, come l’arsenico, che si trova nella geologia della Florida. Quando si ricarica l’acqua lì, è possibile prevenire la contaminazione delle acque sotterranee, ma è complicato, dice Alley. “Nelle Everglades hanno avuto questa enorme idea di ricarica della falda acquifera gestita, e non l’hanno seguita in gran parte a causa dei problemi chimici con l’arsenico.”
In alcuni casi, le acque sotterranee inquinate possono essere diluite con acqua dolce ricaricata, pulendola ad un livello in cui è adatta per determinate applicazioni. Nella valle di San Joaquin, dove alcune acque sotterranee sono inquinate da nitrati di fertilizzanti, gli agricoltori misurano i livelli nelle acque sotterranee che stanno pompando per irrigare le loro colture e ridurre le loro applicazioni di fertilizzanti di conseguenza, una pratica che potrebbe migliorare la qualità delle acque sotterranee nel tempo. L’acqua può anche essere pulita per bere dopo essere stata pompata da un pozzo, anche se” tende ad essere costosa”, dice Phillips.
Ricaricare l’acqua per un uso successivo può anche causare costernazione sulla proprietà. Ottenere l’accesso alla rete idrica per la ricarica può essere un altro problema. Sebbene molta acqua utilizzata per riempire le falde acquifere provenga da eccessi della stagione umida, in alcune giurisdizioni, può essere complicato a causa di considerazioni legali o politiche ottenere diritti su quell’acqua o assicurarne la qualità adeguata, afferma Jim LaMoreaux, presidente del ramo statunitense dell’Associazione internazionale degli idrogeologi.
Ricaricare l’acqua per un uso successivo può anche causare costernazione sulla proprietà. Altre persone possono pompare fuori l’acqua che si inietta, come ad esempio a El Paso e San Antonio, Texas, dove, dice Alley, è la “legge della pompa più grande” — il che significa essenzialmente che chiunque può pompare acqua sotterranea se si trova sotto la loro proprietà. Questo era il caso fino a poco tempo fa anche in California. Ma la legge sulla gestione sostenibile delle acque sotterranee dello stato 2014 ora richiede agli utenti di acqua in uno spartiacque di lavorare insieme per utilizzare le loro acque sotterranee in modo sostenibile, una sfida che sta motivando alcuni distretti a utilizzare MAR. Condividono la risorsa e sono quindi responsabili l’uno verso l’altro.
Inoltre, a seconda della geologia, parte dell’acqua spostata sottoterra può essere “persa” nell’ambiente più ampio. Accettare qualche perdita richiede un cambiamento simile nel pensiero da una mentalità di proprietà a una sostenibilità focalizzata, in cui la ricarica dell’acqua supporta la salute dell’ecosistema, richiedendo forse meno interventi umani per evitare il collasso. E vale la pena affermare ancora una volta che i serbatoi fuori terra perdono fino a un quarto dell’acqua immagazzinata per evaporazione, e talvolta devono rilasciare acqua per fare spazio a grandi tempeste-quindi la “perdita” è già parte dello status quo.
La popolazione umana in piena espansione nel mondo e i nostri ambienti costruiti stanno alterando sempre più il ciclo naturale dell’acqua. Gli impatti di questi cambiamenti sono esacerbati dal caos climatico che porta inondazioni più grandi e siccità più lunghe. Come un metodo per riparare il ciclo dell’acqua, MAR probabilmente si diffonderà, soprattutto perché le persone imparano dall’esperienza come mitigare i potenziali problemi con i processi.