Assessment of groundwater depletion rate by numerical modelling: a case study of Johar town Lahore, Pakistan

Nelle frenetiche città del Sud Asia, una crisi silenziosa si sta consumando sotto le strade. Le acque sotterranee, l'immenso serbatoio di acqua dolce nascosto nel sottosuolo, vengono estratte più velocemente di quanto la natura riesca a reintegrarle. Questa risorsa invisibile non è un pozzo senza fine; è un conto bancario dove i prelievi superano i depositi. Quando la pioggia cade, penetra nel suolo e scivola lentamente verso il basso per rifornire questi strati sotterranei, un processo noto come ricarica. Tuttavia, con l'espansione delle città, cemento e asfalto ricoprono il terreno, impedendo alla pioggia di raggiungere l'acquifero sottostante. Allo stesso tempo, popolazioni e industrie in crescita estraggono acqua a un ritmo accelerato. Quando l'equilibrio si rompe, la falda acquifera si abbassa, costringendo le persone a scavare pozzi più profondi, aumentando i costi e rischiando la qualità dell'acqua rimanente. Comprendere esattamente quanto velocemente quest'acqua stia scomparendo in quartieri specifici è fondamentale per pianificare un futuro in cui le città non rimangano a secco.

Nel denso paesaggio urbano di Johar Town, un quartiere di Lahore, in Pakistan, i ricercatori si sono rivolti a uno strumento digitale per misurare questo declino invisibile. Il team, guidato da Sonia Anwar, ha utilizzato un sofisticato programma per computer per creare un gemello virtuale del sistema idrico sotterraneo di quest'area. Questo software, noto come Visual MODFLOW, agisce come una mappa dettagliata che simula come l'acqua si muove attraverso gli strati di suolo e roccia. Per costruire questo modello, i ricercatori hanno raccolto dati reali dalle autorità locali, inclusi i registri di quanta acqua veniva estratta dai pozzi, la profondità dei livelli dell'acqua e gli schemi di precipitazione dell'ultimo decennio. Hanno mappato la posizione di ogni stazione di pompaggio e le proprietà fisiche del terreno, come la facilità con cui l'acqua può scorrere attraverso il suolo, una proprietà chiamata conducibilità idraulica. Alimentando il computer con queste informazioni, hanno potuto osservare come i livelli dell'acqua cambiassero nel tempo nella simulazione, eseguendo efficacemente la storia degli ultimi sei anni in un ambiente digitale per vedere cosa stesse realmente accadendo nel sottosuolo.

I risultati di questa indagine digitale hanno rivelato una tendenza chiara e costante. Tra il 2015 e il 2021, il livello delle acque sotterranee a Johar Town è sceso mediamente di quasi 0,88 metri ogni anno. Nel corso di quei sei anni, la falda acquifera è scesa di oltre due metri. Questo declino non è solo un numero su un grafico; rappresenta un cambiamento tangibile nell'ambiente. Man mano che l'acqua si ritira, il costo per estrarla aumenta e l'acqua stessa diventa più vulnerabile alla contaminazione superficiale. I ricercatori hanno scoperto che il principale motore di questo calo è la rapida urbanizzazione dell'area. Mentre i campi agricoli e gli spazi aperti vengono sostituiti da edifici e strade, il terreno perde la sua capacità di assorbire l'acqua piovana. Invece di inzupparsi nella terra per ricaricare l'acquifero, la pioggia scorre sulle superfici dure, lasciando il serbatoio sotterraneo vuoto. Questo problema è aggravato dal volume enorme di acqua pompata per soddisfare i bisogni di una popolazione e delle sue industrie in crescita.

Per garantire l'accuratezza dei loro risultati, i ricercatori hanno testato il loro modello rispetto alle osservazioni reali. Hanno regolato le impostazioni della simulazione al computer, in particolare il valore relativo alla facilità con cui l'acqua si muove attraverso il suolo, finché i livelli d'acqua simulati non hanno coinciso con le misurazioni effettive prese dai pozzi sul campo. Hanno scoperto che la velocità con cui l'acqua si muove attraverso il terreno era il fattore più critico nel determinare i livelli dell'acqua. Una volta calibrato il modello per corrispondere alla realtà, esso ha confermato che il tasso di esaurimento era costante e significativo. Lo studio ha inoltre evidenziato che, sebbene la pioggia aiuti a ricaricare l'acquifero, la quantità di pioggia che cade nella regione non è sufficiente a controbilanciare la massiccia quantità di acqua che viene rimossa. Anche negli anni di forti piogge, l'effetto netto è stato comunque una perdita di acqua dal sistema sotterraneo.

Le implicazioni di queste scoperte vanno oltre un singolo quartiere. Lo studio suggerisce che l'attuale gestione delle acque a Lahore non è sostenibile. I ricercatori propongono che limitarsi ad aspettare la pioggia non è più una strategia percorribile. Al contrario, raccomandano un cambiamento nel modo in cui la città interagisce con il suo ciclo dell'acqua. Ciò include l'installazione di pozzi invertiti, strutture progettate per catturare l'acqua piovana e guidarla in profondità nel terreno, e la creazione di più spazi verdi dove il suolo possa respirare e assorbire l'acqua. Chiedono inoltre un monitoraggio più rigoroso, suggerendo che i livelli dell'acqua dovrebbero essere controllati mensilmente anziché una volta all'anno per intercettare i problemi precocemente. Inoltre, i nuovi sviluppi edilizi dovrebbero essere tenuti a bilanciare l'acqua che prelevano con l'acqua che restituiscono. L'obiettivo è creare un sistema in cui la città non si limiti a consumare la propria riserva idrica, ma partecipi attivamente al suo ripristino, assicurando che i rubinetti non restino a secco per le generazioni a venire.