ASPETTI APPLICATIVI DELLE TECNICHE GEOSTATISTICHE ALLE ACQUE SOTTERRANEE
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Introduzione
The principal features of geostatistical methodologies are briefly described
as well as their role in the application to different disciplines with
special emphasis to the groundwater domain.
The main areas of use in the specific sector as well as the expected developments
both in research and practice are illustrated.
La geostatistica può essere definita come una raccolta di tecniche per
la soluzione di problemi di stima e modellizzazione che coinvolgono variabili
correlate spazialmente. Come noto, i metodi geostatistici sono stati utilizzati
fin dalla fine degli anni settanta soprattutto nei settori della scienza
e dell'ingegneria mineraria e petrolifera, nei cui ambiti erano stati
messi a punto. Il ricorso a queste tecniche è da attribuirsi alla utilizzabilità
in problemi reali e concreti e alla loro efficacia e robustezza. Il successo
è testimoniato dalla comune utilizzazione nella gestione economica della
produzione delle aziende che operano nel settore dell' ingegneria e delle
risorse minerarie.
A partire dagli anni ottanta, la diffusione di queste tecniche ha avuto
un notevole incremento in settori differenti da quelli tradizionali discipline
scientifiche dove si volevano studiare variabili a struttura spaziale
o spazio-temporale. I settori disciplinari in cui tali tecniche sono state
impiegate sono principalmente quelli delle scienze della terra. Le discipline
coinvolte sono tante e si ritiene opportuno ricordare: l'idrologia, l'idrogeologia,
la geochimica, la metereologia, l'oceanografia, l'agronomia, la scienza
dei suoli, l'analisi delle immagini, etc.. Tutte discipline che si propongono
uno studio ed una descrizione dei fenomeni ambientali che si manifestano
in un territorio di riferimento.
L'approccio geostatistico è da ricondursi non tanto ad un approccio empirico,
bensì alla modellistica stocastica il cui formalismo mette a disposizione
dell'utente un notevole numero di strumenti che consentono di risolvere
problemi con una buona garanzia di risultati. In altre parole la geostatistica
può essere descritta come un approccio sistematico per ottenere inferenze,
cioè per modellizzare, una entità rappresentata da una funzione caratterizzata
da una legge spaziale.
Comunque, nella maggioranza dei casi, la variabilità spaziale di tale
entità preclude la previsione non affetta da errori, anche quando sono
disponibili misure. Campioni o misure presi in differenti siti, all'interno
dello stesso dominio, mostrano un ampio campo di variabilità. Come conseguenza
non si può prevedere con certezza il valore della entità, ad esempio del
carico piezometrico di una falda o della trasmissività in un pozzo, anche
se queste quantità sono state misurate in altri punti vicini. La geostatistica
riconosce queste difficoltà e individua degli strumenti per il calcolo
di accurate previsioni, basate sia su misure che su altre rilevanti informazioni.
Poiché la geostatistica si occupa di creare inferenze con informazioni
incomplete, non è sorprendente che essa dipenda dalla teoria della probabilità.
Dopotutto la teoria della probabilità può essere vista come l'espressione
formale di un ragionamento induttivo. Infatti, la teoria della probabilità
permette di valutare la plausibilità delle variabili in uscita da un processo,
basato su assunzioni ben definite. Quindi la geostatistica ha adottato
il linguaggio e alcuni dei più utili e potenti strumenti della teoria
della probabilità. Essa enfatizza il pragmatismo e le applicazioni orientate
della matematica.
Data la varietà delle discipline che vedono coinvolta la geostatistica,
le metodologie sono in continua evoluzione e si arricchiscono sempre di
più. Un esempio molto significativo è costituito dalla grande attenzione
dedicata alla messa a punto di metodologie per lo studio dei fenomeni
a struttura spazio-temporale.
Nel campo delle acque sotterranee, in particolare, le tecniche geostatistiche
sono degli utili strumenti per analizzare e descrivere le incertezze connesse
con la struttura dei serbatoi acquiferi, la relativa evoluzione del flusso
idrico, il trasporto di inquinanti. Le principali utilizzazioni di queste
tecniche si possono raggruppare nelle seguenti categorie:
- mappatura di variabili geoidrologiche e idrochimiche;
- simulazioni di variabili idrologiche;
- processi di stima di parametri usando l'equazione di flusso;
- individuazione dei punti di campionamento per il monitoraggio;
- gestione del sistema delle acque sotterranee a scopi di pianificazione
degli USI.
Le aree di ricerca nelle quali le tipologie di applicazioni della geostatistica
nella idrogeologia e nello studio del flusso e trasporto delle acque sotterranee
si svilupperanno e si prevede siano:
- metodi per combinare dati certi e informazioni qualitative (descrittive)
di diversa natura;
- trasferimento della idrodinamica nei metodi geostatistici di stima e
nelle simulazioni di sistemi naturali;
- metodi della geostatistica multi variata;
- teorie avanzate (come la fuzzy geostatistica) per descrivere la eterogeneità
statistica dei sistemi filtranti al fine di riprodurre più realisticamente
le caratteristiche e la peculiarità geologiche osservate;
- metodi avanzati per stimare le strutture di covarianza
spazi aie partendo da un numero limitato di dati.
Inoltre, in un prossimo futuro, si dovrà dare ampio risalto alle opportunità
di trasferire tali strumenti a Enti territoriali e di gestione delle acque
ed alle possibilità di mettere a punto strumenti robusti per un utilizzo
di routine nei sopracitati Enti. In ogni caso è doveroso sottolineare
che solamente in presenza di dati qualitativamente validi e quantitativamente
sufficienti questi metodi possono assumere un ruolo significativo nella
risoluzione di problemi di carattere gestionale per le risorse idriche
sotterranee.
