Più della metà della rete fognaria svizzera è costituita da tubature che raccolgono non solo le acque reflue, ma anche l’acqua piovana che defluisce da superfici impermeabilizzate come strade e tetti. Questo pone un problema quando le precipitazioni sono intense: la capacità delle tubature e degli impianti di trattamento raggiunge il punto di saturazione e l’acqua mista non trattata deve essere deviata nei corsi d’acqua. Ciò influisce sulla qualità dell’acqua e inquina gli ecosistemi fluviali. Per evitare che l’acqua piovana e le acque reflue domestiche tracimino, è necessario impedire che troppa acqua piovana fluisca nelle fognature durante le precipitazioni più intense.
Oltre alle infrastrutture "grigie" - come i bacini di ritenzione delle acque miste o i serbatoi sotterranei - esiste un’intera gamma di infrastrutture blu-verdi (BGI) che consentono all’acqua piovana di infiltrarsi nel terreno o di essere immagazzinata temporaneamente. Queste includono tetti verdi, pozzi di deflusso vegetati, pavimentazioni assorbenti e stagni. "Questo potenziale è noto da tempo", spiega Lauren Cook, capogruppo dell’Istituto di ricerca sulle acque dell’Eawag. "Ma non si sapeva ancora come sarebbe cambiata l’importanza degli IBV in un clima caratterizzato da precipitazioni più abbondanti e frequenti e quale combinazione di elementi dell’IBV potesse ridurre più efficacemente gli straripamenti delle acque miste in queste condizioni". Questa è la domanda che l’autrice e il suo team hanno studiato più in dettaglio.
Piogge più intense, più tracimazioni di acque miste
In un primo studio, i ricercatori hanno modellato l’andamento degli straripamenti di acque miste nel comune zurighese di Fehraltorf in sei diversi scenari climatici. "A Fehraltorf, l’Eawag e il Politecnico di Zurigo gestiscono congiuntamente un laboratorio sul campo per la ricerca sulle acque reflue: la rete di tubature è dotata di oltre 300 sensori", spiega Giovan Battista Cavadini, dottorando del gruppo di ricerca di Lauren Cook. "Con dati di misurazione risalenti a otto anni fa, siamo stati in grado di calibrare il nostro modello in modo da ottenere un’elevata affidabilità per i futuri scenari di tracimazione delle acque miste". La modellazione ha mostrato che il volume di tracimazione delle acque miste potrebbe aumentare dal 150 al 250 per cento già nel 2085, a seconda dello scenario climatico. "In un’altra simulazione, siamo riusciti a dimostrare che la rete fognaria sarebbe meno sovraccarica se nel bacino d’utenza ci fosse il maggior numero possibile di tetti verdi, pozzi di deflusso o pavimentazioni assorbenti", spiega G. B. Cavadini. I tetti verdi sono i più efficaci, a condizione che il deflusso sia diretto verso una superficie che consenta l’infiltrazione.Una combinazione di infrastrutture blu-verdi potrebbe evitare un aumento di volume
Dato che nella pratica non viene utilizzato un solo elemento IBV, in un secondo studio i ricercatori hanno modellato l’effetto che 15 diverse combinazioni di IBV avrebbero sullo straripamento delle acque miste in un clima futuro. Sono stati presi in considerazione gli stagni, oltre ai tetti verdi, ai pozzi di deflusso e alle pavimentazioni assorbenti.I risultati migliori si ottengono combinando le fosse di deflusso con rivestimenti assorbenti, stagni o entrambi. In ciascuno dei quattro modelli climatici analizzati, queste combinazioni impediscono sia l’aumento del volume sia l’aumento della frequenza di tracimazione delle acque miste, anche se solo un quarto della superficie potenziale è dotato di questi elementi. Le altre combinazioni di IBV studiate potrebbero almeno rallentare l’aumento di volume.
"La nostra modellizzazione evidenzia l’importanza delle infrastrutture blu-verdi nel preparare la gestione delle acque reflue ai cambiamenti climatici", afferma G. B. Cavadini. "Ogni elemento dell’IBV ha i suoi punti di forza: in caso di precipitazioni continue e regolari, i pozzi di deflusso sono efficaci perché possono raccogliere l’acqua per un lungo periodo; d’altro canto, gli stagni sono utili in caso di forti precipitazioni perché possono accogliere rapidamente grandi masse d’acqua."
"La nostra modellazione evidenzia l’importanza di una variegata infrastruttura blu-verde per preparare la gestione delle acque reflue ai cambiamenti climatici". Giovan Battista Cavadini
Più economico dell’infrastruttura grigia
I ricercatori non erano interessati solo all’utilità, ma hanno studiato anche i costi di un’IBV combinata. Tenendo conto dei costi di installazione, funzionamento e manutenzione, hanno calcolato quanto costerebbe, in un clima futuro, evitare che un metro cubo di acqua mista tracimi. Un terzo delle combinazioni di IBV studiate, comprese quelle che impediscono completamente il traboccamento dell’acqua mista, sono più economiche di un bacino di ritenzione di acqua mista convenzionale. "E questo senza considerare il fatto che l’infrastruttura blu-verde è multifunzionale", afferma Lauren Cook. A parità di prezzo, non solo raccoglie l’acqua piovana, ma riduce anche il calore e promuove la biodiversità nell’ambiente urbano".La modellazione come strumento decisionale per il drenaggio urbano
Anche se i risultati della modellazione si applicano solo a Fehraltorf e sono difficili da trasferire su scala nazionale, questo metodo ha permesso ai ricercatori di porre una pietra miliare importante per la pianificazione. "Il nostro metodo può essere utilizzato come strumento decisionale nella pratica per valutare quanto e quali tipi di infrastrutture blu-verdi saranno necessarie per ridurre l’eccesso di acque miste in un determinato bacino idrografico", spiega G. B. Cavadini.L. Cook ha aggiunto: "La nostra ricerca dimostra quanto sia importante, nel contesto del drenaggio urbano, lavorare con scenari climatici piuttosto che con i dati climatici attuali. Infatti, con un clima che tende ad aumentare le precipitazioni, l’effetto e la redditività delle infrastrutture blu-verdi saranno molto maggiori di quelli attuali. È giunto il momento di ripensare il drenaggio urbano e di utilizzare maggiormente le infrastrutture blu-verdi. Altrimenti, una quantità ancora maggiore di acque miste verrà scaricata nei corsi d’acqua, con conseguenze negative non solo per gli ecosistemi acquatici, ma anche per i bagnanti e la qualità dell’acqua potabile.
Cavadini, G. B.; Rodriguez, M.; Nguyen, T.; Cook, L. M. (2024) Can blue-green infrastructure counteract the effects of climate change on combined sewer overflows? Study of a swiss catchment, Environmental Research Letters, 19(9), 094025 (12 pp.), doi: 10.1088/1748-9326/ad6462 , Institutional Repository
Rodriguez, M.; Fu, G.; Butler, D.; Yuan, Z.; Cook, L. (2024) The effect of green infrastructure on resilience performance in combined sewer systems under climate change, Journal of Environmental Management, 353, 120229 (12 pp.), doi: 10.1016/j.jenvman.2024.120229 , Repository Istituzionale
Cavadini, G. B.; Mutzner, L.; Cook, L.; Rodriguez, M.; Poggioli, M. (2024) BGI reduzieren Gewässerbelastung. Modellstudien zu Entlastungen und Wasserqualität sowie Auswirkungen des Klimawandels, Aqua & Gas, 104(10), 46-52 , Institutional Repository
