Sub-Watershed Prioritization for Soil Erosion Risk Assessment in the Wadi Ouahrane Basin (Algeria) Using an Integrated Morphometric Analysis and Entropy-WASPAS Model

Sintesi Tecnica: Prioritizzazione dei Sottobacini per la Valutazione del Rischio di Erosione del Suolo nel Bacino del Wadi Ouhrane

Problematica
L'erosione del suolo rappresenta una sfida ambientale critica nel bacino del Mediterraneo, in particolare nelle regioni aride e semi-aride come l'Algeria, dove la pendenza topografica, la vegetazione rada e le pressioni antropiche esacerbano il degrado del suolo. In Algeria, oltre 50 milioni di ettari sono a rischio, causando un significativo sedimentamento nelle dighe e una perdita di capacità di stoccaggio. Una gestione efficace del bacino idrografico richiede l'identificazione di aree prioritarie per la conservazione; tuttavia, la pianificazione tradizionale spesso manca di un quadro completo e oggettivo per classificare i sottobacini in base alla suscettibilità all'erosione. Lo studio affronta la necessità di un meccanismo di supporto alle decisioni robusto per dare priorità oggettivamente ai sottobacini all'interno del Bacino del Wadi Ouhrane per la conservazione del suolo e la gestione sostenibile.

Metodologia
La ricerca impiega un quadro integrato che combina i Sistemi Informativi Geografici (GIS), l'analisi morfometrica e le tecniche di Decision Making Multicriterio (MCDM). L'area di studio, il Bacino del Wadi Ouhrane (270 km²), è stata delineata in 14 sottobacini utilizzando ArcGIS 10.2 e l'estensione ArcHydro.

1. Analisi Morfometrica: Tre categorie di parametri morfometrici sono state calcolate dal Modello Digitale di Elevazione (DEM) e dai dati della rete di drenaggio:
   • Lineari: Ordine dei corsi d'acqua, rapporto di biforcazione ($R_b$), rapporto di lunghezza del corso d'acqua ($R_l$) e lunghezza del deflusso superficiale ($L_o$).
   • Areali: Fattore di forma ($F_f$), rapporto di allungamento ($R_e$), rapporto di circolarità ($R_c$), densità di drenaggio ($D_d$), tessitura del drenaggio ($D_t$) e coefficiente di compattezza ($C_c$).
   • Di Rilievo: Rilievo del bacino ($R$), rapporto di rilievo ($R_r$), rilievo relativo ($R_{hp}$), numero di rugosità ($R_n$) e integrale ipsometrico ($H_i$).
2. Ponderazione dell'Entropia: Per eliminare la soggettività nell'assegnazione dell'importanza a questi parametri, è stato applicato il metodo dell'Entropia. Questo approccio basato sui dati ha calcolato pesi oggettivi basati sulla varianza all'interno del set di dati, determinando quali criteri morfometrici influenzano maggiormente la suscettibilità all'erosione.
3. Classifica WASPAS: Il modello Weighted Aggregated Sum Product Assessment (WASPAS) è stato utilizzato per classificare i 14 sottobacini. Questo metodo MCDM ibrido sintetizza il Weighted Sum Model (WSM) e il Weighted Product Model (WPM) utilizzando un parametro di criterio generalizzato congiunto ($\lambda = 0,5$) per garantire una valutazione equilibrata e stabile del rischio di erosione.

Risultati Chiave

• Caratteristiche Morfometriche: Il Bacino del Wadi Ouhrane è caratterizzato da geometrie allungate, come dimostrato dai bassi valori del fattore di forma ($0,36–0,42$), del rapporto di allungamento ($0,38–0,41$) e del rapporto di circolarità ($0,23–0,50$). La rete di drenaggio è un sistema di quinto ordine con 428 segmenti, dove i corsi d'acqua di primo ordine costituiscono il 45,56% del totale. La densità di drenaggio varia da $1,60$a$1,95$ km/km², e tutti i sottobacini rientrano nella classe di tessitura del drenaggio "molto grossolana" ($D_t < 2$), suggerendo condizioni di infiltrazione generalmente favorevoli, sebbene con variazioni localizzate.
• Ponderazione dell'Entropia: L'analisi ha rivelato che il rapporto di biforcazione ($R_b$) e il rapporto di lunghezza del corso d'acqua ($R_l$) sono stati i fattori più influenti nel controllare la suscettibilità all'erosione, con pesi rispettivamente di $0,283$e$0,252$. Al contrario, i parametri legati alla forma come il rapporto di allungamento e il fattore di forma hanno avuto pesi trascurabili ($<0,002$).
• Prioritizzazione e Classificazione del Rischio: Il modello WASPAS ha identificato una significativa eterogeneità spaziale nel rischio di erosione.
  • Rischio Molto Alto: I sottobacini SW-3, SW-4, SW-5, SW-7, SW-12 e SW-13 sono stati classificati come aree critiche. SW-4 ha esibito la maggiore suscettibilità con un punteggio finale ($V_{SPM}$) di 0,857, rendendolo la massima priorità per l'intervento.
  • Rischio Molto Basso: I sottobacini SW-2 e SW-14 sono stati identificati come aventi il rischio più basso, con punteggi rispettivamente di $0,541$e$0,505$.
  • I punteggi di rischio attraverso il bacino variavano da $0,505$a$0,857$, consentendo una chiara stratificazione in cinque distinte classi di rischio.

Significato e Rivendicazioni
Il documento sostiene che l'integrazione di Entropia e WASPAS con l'analisi morfometrica basata su GIS fornisce uno strumento di supporto alle decisioni scientificamente fondato, trasparente e ripetibile per la gestione del bacino idrografico. Lo studio afferma che questo approccio ibrido minimizza efficacementamente la soggettività affidandosi alla varianza dei dati per la ponderazione, offrendo così una base robusta per dare priorità alle misure di conservazione del suolo.

Gli autori affermano che la metodologia identifica con successo sottobacini specifici che richiedono una riabilitazione urgente, andando oltre le valutazioni generali a livello di bacino verso interventi mirati ai sottobacini. Evidenziando SW-4 come l'area più critica, lo studio fornisce dati concreti per lo sviluppo di politiche sostenibili di gestione delle risorse idriche e del territorio. Il documento conclude che, sebbene la valutazione attuale sia statica e si basi principalmente su parametri morfometrici, il quadro è scalabile e può servire come modello fondamentale per studi futuri che possano incorporare variabili socio-economiche, cambiamenti nell'uso del suolo e scenari climatici per migliorare le capacità predittive.