Schede dinamica dei corsi d`acqua

DINAMICA DEI CORSI D’ACQUA
OPERE DI SISTEMAZIONE FLUVIALE
con
CENNI DI INGEGNERIA NATURALISTICA
ITG A. POZZO
TERZA LICEO TECNOLOGICO
Prof. Romano Oss
Premessa all’ingegneria naturalistica
L’insieme delle relazioni esistenti tra gli esseri viventi e dei loro
rapporti con l’ambiente circostante forma una unità funzionale
chiamata ecosistema: la modifica di una delle componenti
biotiche o abiotiche del sistema provoca inevitabilmente delle
conseguenze sulle altre.
Dipendenti da dinamiche e peculiari condizioni climatiche,
pedologiche e morfologiche, le diverse specie vegetali ed
animali si sono evolute e sviluppate in comunità, la biocenosi,
in stretta interdipendenza con il circostante ambiente fisico.
Finalità dell’ingegneria naturalistica
tecnico-funzionali, per esempio antierosive e di consolidamento di
una scarpata;
naturalistiche, non di semplice copertura a verde ma di ricostruzione o
innesco di ecosistemi paranaturali;
paesaggistiche, di "ricucitura" al paesaggio naturale circostante;
economiche, in quanto strutture competitive e talvolta alternative ad
opere tradizionali.
L’Ingegneria Naturalistica è una disciplina tecnico–naturalistica che
utilizza piante vive autoctone come materiale da costruzione, in
abbinamento a materiali inerti tradizionali e non.
L’ingegneria naturalistica utilizza:
Tecniche di rinaturazione finalizzate alla realizzazione di ambienti idonei
a specie o comunità vegetali e/o animali;
Le piante vive, o parti di esse, quali materiali da costruzione, da sole o
in abbinamento con altri materiali;
Materiali, anche solo inerti, infrastrutture ed altri provvedimenti volti a
fornire condizioni favorevoli alla vita di specie animali.
DATI RELATIVI ALL’ACQUA
Quantità d’acqua presenti sul pianeta:
negli oceani
nelle falde profonde
1370 x 106 km3
56 x 106 km3
(acque fossili inaccessibili
riserve per il futuro)
nei Poli e nei ghiacciai
nelle falde più superficiali
umidità del suolo
nell’atmosfera
acque interne di laghi e fiumi
acqua della componente biologica
106 significa milioni
29 x 106 km3
4 x 106 km3
65.000 km3
14.000 km3
1200 km3
700 km3
Stima del tempo medio di residenza delle molecole d’acqua nei
diversi ambienti:
negli oceani
nei ghiacciai
nelle falde superficiali
nell’atmosfera
nelle acque interne
nella componente biologica
qualche milione di anni
160.000 anni
300 anni
9 giorni
12 giorni
7 giorni
Dati allarmanti:
1.400.000.000 persone al mondo non hanno accesso all’acqua
potabile;
In Italia il consumo giornaliero pro capite è di 140 litri.
I CORSI D’ACQUA
L'uomo fin dai primordi è costretto a convivere con gli eventi naturali legati
all'azione dell'acqua sulla terra ferma: esondazioni, divagazione degli alvei,
erosione, frane e colate detritiche. Da sempre ovunque sul pianeta l'uomo
interviene sul territorio per porre sotto controllo questo elemento prezioso e
pericoloso al tempo stesso: al fine di difendersi, di rendere disponibili nuove
terre e per sfruttarlo (uso a fini energetici, agricoli, potabili).
A partire dal XIX secolo, questa convivenza si è modificata
significativamente per due ragioni: da un lato la pressione antropica in certe
aree del pianeta è cresciuta a dismisura e dall'altro la capacità di intervento,
anche in forma diffusa, da parte dell'uomo si è notevolmente potenziata. Le
conseguenze di questi cambiamenti possono sintetizzarsi sotto due aspetti
fondamentali: l'occupazione di aree pianeggianti sempre più vaste in
competizione con i corsi d'acqua che le hanno create ed il conseguente
moltiplicarsi di interventi incisivi in grado di alterare fortemente la dinamica
dei processi naturali.
Il bacino idrografico
Il termine bacino idrografico, o bacino imbrifero, indica la porzione di
superficie terrestre, limitata dalla linea di displuvio o spartiacque, entro la
quale si raccolgono e defluiscono le acque derivanti dalle precipitazioni
liquide (pioggia), dallo scioglimento delle nevi, da eventuali sorgenti.
Le acque defluiscono in superficie attraverso la rete di drenaggio oppure in
sotterraneo (falda freatica o artesiana) fino a giungere alla sezione di
chiusura. Il bacino idrografico non solo è considerato come unità
geomorfologica, ma viene assunto come territorio di riferimento in numerosi
ambiti applicativi. In particolare, il “bacino” è l'unità spaziale più comune per
lo studio degli impatti dell'utilizzazione del suolo sulla qualità e quantità
dell'acqua. Il termine “bacino” compare inoltre nella denominazione di
organizzazioni ed enti governativi di pianificazione e controllo.
Un bacino idrografico presenta, dal punto di vista morfologico, tre zone, in
genere facilmente distinguibili :
Il bacino di raccolta come produttore di
sedimenti e di deflusso. Si identifica con
la parte del sistema situata alle quote più
elevate, altrimenti denominata “zona di
testata” (upland o headwater).
Il canale di trasferimento in cui avviene il
deflusso dei sedimenti.
I conoidi alluvionali, oppure le zone
deltizie in cui il deflusso viene recapitato
al recipiente (mare, lago o altro corso
d'acqua). Vi si verifica principalmente
deposizione dei materiali trasportati.
Ambiente fluviale
Se in passato i corsi d'acqua erano considerati una risorsa importante soprattutto
in termini di sfruttamento che se ne può fare (acqua potabile, acqua per irrigare,
pesca, energia), in tempi più recenti si sta affermando sempre più l'importanza dei
fiumi come risorsa di alto valore ecologico e paesaggistico.
I fiumi sono caratterizzati da una elevata quantità di habitat che offrono possibilità
di vita a pesci, mammiferi, uccelli, invertebrati e vegetazione. Le variazioni che
presso un fiume avvengono in senso longitudinale, laterale, verticale e lungo la
linea temporale, danno vita ad un ecomosaico estremamente vario e ricco di
transizioni (ecotoni). Sono i cambiamenti che avvengono nella velocità e
profondità dell'acqua, nelle caratteristiche granulometriche del fondo, nella
tipologia di vegetazione delle sponde e delle aree golenali, che creano una
successione e sovrapposizione di svariati habitat e nicchie ecologiche da cui
dipende la biodiversità. Questa ricchezza non ha solamente un valore di carattere
naturalistico ma anche una estrema importanza in relazione alle capacità
omeostatiche (capacità di mantenere o recuperare il proprio equilibrio in seguito
ad un disturbo) dei corsi d'acqua, quali ad esempio la capacità autodepurativa
biologica delle acque e la protezione dall'erosione.
Gli interventi di sistemazione di corsi d'acqua possono avere effetti devastanti su questa
varietà di habitat: rettificare, cementificare, semplificare le sezioni trasversali, creare degli
ostacoli trasversali che interrompono la continuità longitudinale, ridurre la portata, sono
azioni che possono avere effetti estremamente dannosi. Come si può facilmente
comprendere i danni derivano dal tipo di materiale utilizzato ma anche e soprattutto dagli
sconvolgimenti plano altimetrici apportati al corso d'acqua. Non possiamo considerare
sufficiente, ad esempio, garantire semplicemente la crescita di vegetazione in seguito alla
sistemazione dell'alveo, se a questa si accompagna la cancellazione di quei tratti
morfologici da cui dipende l'alternarsi di habitat e microhabitat che rendono il fiume
un complesso organismo vivente. I corsi d'acqua offrono anche un'altra importante
opportunità: la realizzazione e/o il mantenimento di corridoi ecologici.
La conservazione dell'ambiente è passata dalla creazione e tutela di isole ecologiche alla
realizzazione di reti all'interno delle quali sono consentiti flussi di materia, di energia e di
patrimoni genetici. I fiumi e la fascia di territorio a cavallo di essi, se mantengono la loro
naturalità, si prestano in maniera ottimale allo scopo descritto sopra.
Le riflessioni sugli effetti di molti anni di azioni indiscriminate sull'ambiente
fluviale e l'affermazione di un approccio scientifico sempre più rigoroso
alle tematiche ecologiche hanno condotto ad importanti cambiamenti di
mentalità e sensibilità nella progettazione delle sistemazioni fluviali quali:
l’affermarsi di un approccio multidisciplinare che permette di tenere conto
della complessità strutturale e funzionale del corso d'acqua;
studi a livello di bacino per tenere conto delle relazioni di interdipendenza
tra gli ambienti che lo compongono;
diminuzione dell'impatto ambientale delle opere per mezzo di nuovi
materiali, materiali tradizionali usati secondo nuovi criteri e tecniche di
ingegneria naturalistica.
Sezione di un tratto naturale di corso d’acqua alpino
Il sistema fiume con
l’acqua, l’alveo, le sponde
e le rive costituisce un
variegato insieme di
habitat per un elevato
numero di organismi
viventi.
Modellati dagli agenti
atmosferici ed in base alle
caratteristiche litologiche
delle zone attraversate, i
corsi d’acqua presentano
una notevole diversità
strutturale che conferisce a
ciascun fiume una propria
personalità.
L’aspetto di un corso d’acqua dipende anche dagli interventi
operati dall’uomo. Nella maggior parte dei paesi industrializzati, i
corsi d’acqua hanno subito pesanti interventi di regimazione ed i
tratti rimasti ancora naturaliformi sono diminuiti drasticamente
negli ultimi decenni.
Interessi economici basati su logiche di breve periodo hanno spesso
influito in maniera determinante sulla scelta degli interventi da
attuare sul territorio. L’evoluzione dei modi di vivere e di pensare,
così come i comportamenti sociali, hanno portato negli ultimi
cinquant’anni ad un impoverimento di molti ambienti naturali,
con una conseguente tendenza all’uniformità ed alla banalizzazione
del territorio: i corsi d’acqua, purtroppo, non sono sfuggiti a questa
regola.
Situazioni paesaggistiche che l’ingegneria naturalistica
vorrebbe evitare.
I fenomeni naturali legati all’acqua come:
•precipitazioni
•infiltrazioni
•percolazioni
•ruscellamenti
agiscono in modo complesso, sia a causa della variabilità dei
fattori climatici che li regolano, sia per la natura dei suoli che li
subiscono.
L’acqua forma dei deflussi che possono essere permanenti o
temporanei, superficiali o sotterranei, caratterizzati anche da
fenomeni chimici di dissoluzione (carsismo).
Per comprendere le origini delle erosioni e delle inondazioni si deve
tenere presente che, da un punto di vista idraulico,
l’acqua è un fluido
e quando scorre
dissipa una parte della propria energia per attrito;
questa energia perduta si trasmette al materiale presente nell’alveo
sotto forma di una forza che, in condizioni particolari, ne determina
lo spostamento:
la capacità dell’acqua di trasportare i materiali è direttamente
proporzionale a tale energia.
L’erosione ed il conseguente trasporto di materiale, in
sintesi, dipende principalmente dalle seguenti
caratteristiche del fiume:
. portata idrica;
. pendenza delle sponde;
. altezza delle sponde;
. pendenza dell’alveo;
. larghezza dell’alveo;
. granulometria del materiale litoide del fondo.
In funzione dei sopracitati parametri si possono verificare diverse
forme di trasporto:
•per trascinamento: fenomeno che si verifica nel caso di piene eccezionali
durante le quali i materiali inerti di una certa dimensione vengono spostati per
brevi distanze, ma agendo come una fresa, provocano notevoli erosioni al
fondo;
•per rotolìo: ciò accade soprattutto nei corsi d’acqua a regime torrentizio;
• per saltazione: i ciottoli ed i sassi compiono dei salti (da qualche
centimetro a parecchi metri) in funzione delle loro dimensioni;
• in sospensione: i materiali di dimensioni molto piccole, come le argille, i
limi e le sabbie, sono presenti nell’acqua senza esservi disciolti.
Non va infine dimenticato il trasporto in soluzione, nel quale gli
elementi sono legati alle molecole d’acqua conferendone diverse e
complesse proprietà fisico-chimiche.
CARATTERISTICHE DEI TRATTI
DI UN CORSO D’ACQUA
In generale un corso d’acqua si suddivide i tre tratti:
aste montane: caratterizzate da forte pendenza ed erosione
aste intermedie: caratterizzate da elementi di deposito e
minore erosione
aste di pianura: caratterizzate da velocità dell’acqua bassa,
prevalenza di deposito, formazione di meandri
aste montane: caratterizzate da forti pendenze, da substrato
litoide da un’azione erosiva o di scavo e da un’elevata azione di
trascinamento che mobilita periodicamente materiale detritico di
varia pezzatura, dalla sabbia ai grossi blocchi.
Se il bacino d’impluvio è situato al di sotto del
limite dei boschi, l’alimentazione avviene da
sorgenti perenni e il deflusso è più regolare; in
queste zone possono essere utilmente previsti
interventi mirati alla conservazione della copertura
boschiva e al raggiungimento di una buona
regimazione dei deflussi superficiali, limitando il
trasporto solido a valle. I problemi maggiori si
hanno per i tratti posti al di sopra del limite del
bosco, dove non è possibile utilizzare la vegetazione
per rallentare la velocità dell’acqua e diminuire il
trasporto solido. In questi tratti possono rendersi
necessarie opere di imbrigliamento;
aste intermedie:
caratterizzate da una forza erosiva
inferiore, tratti di deposito di materiali
grossolani (ciottoli, ghiaie), l’alveo è
ampio, ramificato, intrecciato, a
morfologia instabile.
La pendenza dell’alveo diminuisce via
via che si procede verso la confluenza
di fondovalle dove, in conseguenza
dello spagliamento della corrente, si
determinano ampi depositi di materiale
detritico coni di deiezione.
In queste zone, la presenza di
insediamenti richiede spesso la
regolarizzazione e regimazione
dell’alveo.
Tali interventi riducono la
scabrezza aumentando le velocità
e la capacità di trasporto solido
del torrente. Ciò causa la
distruzione
temporanea delle comunità
vegetali e animali,oltre che
aumentare le probabilità di
esondazione a valle
aste di pianura: caratterizzate da alvei unici, sinuosi con anse e
meandri. Le zone in erosione si alternano a quelle di deposito,
formando appunto i meandri caratterizzati da erosione in sponda
esterna alla curva e depositi in sponda interna.
Gran parte dei corsi d’acqua di questo tipo sono caratterizzati da un
sostanziale equilibrio tra erosione e sedimentazione, pur essendo
talvolta notevole l’apporto solido proveniente dagli affluenti.
Dinamica della
corrente nei meandri
Dal punto di vista ecologico le aste di fondovalle ricoprono oggi
l’importantissimo ruolo di corridoi ecologici, dato il drastico
impoverimento ecosistemico delle aree coltivate e
l’intensificazione dell’uso antropico dei suoli pianeggianti.
In particolari tratti, tuttavia, l’azione di trascinamento delle acque è
paragonabile a quella del corso inferiore dei torrenti montani e
quindi è in grado di causare fenomeni di escavazione intensi.
Tali fenomeni possono poi essere esaltati dall’uomo, dal
disboscamento e dalla messa coltura del suolo forestale e dalla
costruzione di edifici e sovrastrutture che, essendo spesso
realizzate all’interno delle aree di pertinenza fluviale, causano
ostacoli di deflusso, riduzione delle sezioni trasversali, aumento
della velocità e dell’azione di trascinamento delle correnti idriche.
Caratteristiche delle aste montane
Le aste montane nella maggioranza sono di carattere
torrentizio.
Secondo la classificazione Montgomery – Buffington il
torrente rispetto al corso d’acqua di pianura ha:
•pendenza superiore al 2%
•tempo rapido di risposta alla piena
•carattere della portata impetuoso
•granulometria grossolana del materiale trasportato
•ampiezza del bacino inferiore a 100 Kmq
STRUTTURA DEI TRATTI DI UN’ ASTA MONTANA
Steep – Pool
Gradini e piscine
Pendenza superiore al 3-4%
Grossi massi messi
trasversalmente al torrente
Si formano cascatelle
Riffle Steep Pool
•Presenza di scivoli
•Base di deposizione
addossata alle sponde
•Presenza di rapide o
raschiere
Rapida
serie di salti che non occupano
tutta la sezione trasversale
dell’alveo
Cascata
salto maggiore di 3 metri
Piazze di deposito
cluster: dividono il
fiume longitudinalmente
barre: trasversali o
laterali
raggruppamenti:
possono portare
vegetazione
INTERVENTI SULLE ASTE MONTANE
Con le nuove tecniche di sistemazione delle aste torrentizie
(step pool e log step) si cerca di copiare i modi naturali di
autosistemazione del torrente.
Queste tecniche vengono adottate su tratti torrentizi dove i rischi
idrogeologici sono minori.
I torrenti in equilibrio infatti cercano di autosistemarsi disponendo
in modo caratteristico i materiali presenti nell’alveo.
In molti corsi d’acqua montani, con pendenza superiore al 2-3% ed
una granulometria in alveo molto assortita, i riffle o raschiere si
raccorciano, dando luogo ad un’unità morfologica comunemente
indicata con il termine di “step”.
Gli step sono costituiti da un gruppo di massi saldamente incastrati fra
loro e posti trasversalmente rispetto alla corrente, lungo una linea retta
o curva, in modo tale da costituire una sorta di gradino. Lo spazio fra
uno step ed il successivo è occupato dalle pool, composte da materiale
notevolmente più fine rispetto agli step.
La pool viene costruita in leggera contropendenza.
Lo step pool è una opera trasversale di nuova concezione,
costituita da soli massi di pietra di diverse dimensioni (alcuni
grandi ed altri più piccoli) sistemati in modo da riprodurre (o
copiare, se si preferisce) il modo naturale con il quale i torrenti
tendono ad “auto-sistemarsi”.
Lo log step è una opera trasversale, simile allo step pool, in cui i
massi di pietra di diverse dimensioni (alcuni grandi ed altri più
piccoli) vengono combinati con tronchi di diverse dimensioni,
sistemati in modo da riprodurre un altro modo modo naturale
con il quale i torrenti tendono ad “auto-sistemarsi”.
Gli step pool si possono presentare isolati o in sequenza (almeno
tre step consecutivi). In questo ultimo caso il profilo
longitudinale del fondo assume un andamento a gradinata
abbastanza simile a quello che si ottiene con una serie di soglie di
consolidamento.
Nei bacini idrografici con un’elevata copertura arborea e/o
arbustiva possono innescarsi, durante gli eventi più intensi, dei
fenomeni di discreto trasporto di materiale vegetale.
La ramaglia ed i tronchi caduti accidentalmente in alveo e
successivamente incorporati nel letto del corso d’acqua
divengono parte integrante della morfologia torrentizia,
edificando un’unità morfologica a cui si attribuisce il nome di
“log step” quando il deposito è dislocato trasversalmente rispetto
alla direzione della corrente.
Il ruolo della vegetazione
Lo sviluppo e l’utilizzazione di tecniche di Ingegneria Naturalistica
pone il problema di valutare gli effetti che possono aversi in seguito
all’impianto di nuova vegetazione su una sponda fluviale.
Viceversa, la parziale o totale asportazione di vegetazione da un
tratto di sponda, che ha spesso costituito durante gli ultimi decenni
una pratica estremamente comune da parte degli Enti preposti
all’intervento sui corsi d’acqua, pone un problema di tipo opposto e
solo recentemente si è messa in discussione l’opportunità e la
convenienza di tale tipo di intervento, anche in conseguenza della
contemporanea affermazione delle tecniche di Ingegneria
Naturalistica.
La vegetazione ha molteplici effetti su:
•fenomeni di esondazione
•arretramento di una sponda
•sedimentazione
•trasporto solido
La valutazione degli effetti della vegetazione ed il bilancio tra
quelli stabilizzanti e quelli destabilizzanti dovrebbero costituire il
punto di partenza sul quale basare qualsiasi criterio di gestione e
strategia di intervento.
Gli effetti principali della vegetazione nei confronti dei
processi di erosione fluviale sono:
•aumento della scabrezza nella zona prossima alla
sponda;
•riduzione della velocità e delle azioni tangenziali della
corrente;
•deviazione della corrente dal perimetro bagnato;
•azione di protezione indiretta nei riguardi della sponda
stessa.
La presenza di vegetazione ha pertanto l’effetto di aumentare notevolmente
la resistenza all’erosione dovuta alla corrente fluviale.
Affinché la presenza di vegetazione sia efficace contro l’erosione
essa deve estendersi fino al livello di magra, altrimenti la corrente
può facilmente esercitare un’azione di erosione alla base della
sponda destabilizzandone anche la porzione superiore.
Criteri progettuali
Gli interventi di Ingegneria Naturalistica vanno visti nel quadro
della rinaturazione dei corsi d’acqua che devono comprendere
non solo interventi antierosivi con le specie vegetali vive, ma
anche azioni volte al massimo della diversità morfologica nel
tracciato o nella sezione dell’alveo, per offrire nicchie
specializzate alle comunità ittiche e bentoniche.
I principi e le tecniche dell'ingegneria naturalistica possono essere applicate
lungo i corsi d'acqua, nelle zone umide e sui versanti adiacenti ai corsi
d'acqua con le seguenti finalità:
Corsi d'acqua: gli interventi possono riguardare il consolidamento delle
sponde, con relativo rinverdimento; azioni per limitare il trasporto solido o
per rallentare la corrente; costruzione di briglie e pennelli;
creazione di rampe di risalita per agevolare la presenza dell'ittiofauna.
Zone umide: realizzazione di ambienti idonei alla sosta ed alla riproduzione
degli animali.
Versanti: consolidamento ed inerbimento di pendici, sistemazione di frane.
Posizionamento di rifugi per la fauna ittica in
legno di castagno che fungono anche da
diversori della corrente
Va quindi valutata la possibilità di realizzare:
•modifiche morfologiche al corso d’acqua, diminuendo
la monotonia dei tratti canalizzati;
•recupero, ove possibile, dei vecchi meandri;
•ampliamento delle sezioni in area golenale;
•creazione di casse di espansione arginate;.
•interventi di sola rinaturalizzazione a lato dei
corsi d’acqua (creazione di biotopi umidi) anche
in tratti senza necessità di interventi idraulici;
•provvedimenti di uso faunistico quali: rampe
a blocchi, scale di risalita per pesci, tane, stagni
per riproduzione degli anfibi.
Gli interventi sull’asta fluviale vanno concepiti secondo il principio
che la diversità morfologica si traduce in biodiversità: è necessario,
pertanto, invertire la tendenza alla riduzione delle aree di pertinenza
del corso d’acqua, alla loro rettificazione e alla cementazione
dell’alveo, non considerando che la vegetazione igrofila sia un
ostacolo al rapido deflusso delle acque; quest’ultima deve essere
considerata una risorsa non
solo naturalistica, ma anche di interesse idraulico per la protezione
flessibile dall’erosione.
Alcuni tipi di interventi
di rinverdimento per la protezione
antierosiva dei versanti in erosione per
consentire l’aumento del tempo di
corrivazione delle acque e la
diminuzione del trasporto solido
a valle;
sul corso d’acqua tesi a diminuire
l’energia cinetica tramite la riduzione
della pendenza; ove sia necessario
ridurre la pendenza longitudinale
dell’alveo al posto delle briglie in
calcestruzzo, in molti casi si possono
impiegare le briglie in legname e
pietrame eventualmente combinate
con elementi vivi quali le talee di
salice.
•per garantire la continuità biologica all’ittiofauna, ove le
caratteristiche morfologiche dell’alveo lo consentano, è possibile
realizzare, al posto delle briglie, le rampe in pietrame per la
risalita dei pesci;
•realizzazione di casse d’espansione, anche di piccole dimensioni,
per abbassare i picchi delle piene, ottenendo aree da sistemare
secondo la biodiversità;
•realizzazione, ove possibile, di aree umide in corrispondenza
delle immissioni dei canali di drenaggio o dei fossi affluenti;
•favorire la meandrificazione del corso d’acqua nei tratti
compatibili, con conseguente asimmetria della sezione idraulica
significa ricomporre la morfologia naturale ed aumentare le
capacità depurative del corso d’acqua;
•eliminazioni dei tratti cementificati per spezzare l’isolamento tra
l’acqua ed il substrato, ricostruendo il rapporto con la falda ed il
corso d’acqua e rendendo possibile la rivitalizzazione del corso
d’acqua
CONTROLLO DELL’EROSIONE IDROMETEORICA
È l'insieme dei provvedimenti che limitano l'insorgere e le
conseguenze dell'erosione. Non si limita alle zone in pendio ma
riguarda anche la pianura dove le piene sono dovute sia
all'innalzamento del letto dei fiumi a causa della sedimentazione
sia alla diminuzione dei tempi di corrivazione a seguito del
denudamento dei versanti.
Le opere principali si suddividono in quattro grandi gruppi:
Sistemazioni idrauliche di pianura per il controllo della portata d'acqua
Sistemazioni idraulico-forestali montane per regolare le portate e ridurre
il trasporto solido
Stabilizzazione dei versanti per arrestare l'erosione
Sistemazioni idraulico agrarie per la conservazione del suolo e la
disponibilità d'acqua
ELEMENTI DI SISTEMAZIONE DEI TORRENTI ALPINI
Le opere trasversali (briglie di contenimento, briglie di trattenuta,
briglie filtranti, step pool, log step) e longitudinali (difese spondali
e muri di sponda, scogliere) condizionano la morfologia del torrente
e possono considerarsi delle “soglie morfologiche” di tipo artificiale.
Le opere tradizionali di sistemazione dei torrenti vedono le regioni
dell’arco alpino particolarmente esperte. La Serenissima Repubblica di
Venezia si preoccupava dei disastri dei fiumi che terminavano nella laguna
(il fiume Brenta fra questi) e poneva in essere degli interventi sui torrenti
del Lagorai, nel Primiero e nel Vanoi. Sul torrente Fersina sono state
costruite delle briglie già nel 1500, per interessamento del cardinale
Bernardo Clesio. La lunga tradizione viene portata avanti dall’Azienda
Speciale di Sistemazione Montana della Provincia Autonoma di Trento,
che ha esportato know-how anche in Venezuela, in occasione delle
disastrose alluvioni (colate detritiche) di qualche anno fa.
BRIGLIE TRADIZIONALI
Le tradizionali briglie di contenimento sono delle opere
d’ingegno, generalmente in cemento armato, spesso con paramento
a valle in pietra del luogo, trattengono molto materiale e lasciano
passare poco materiale in sospensione nell’acqua.
sono dei manufatti che costruiti trasversalmente alla direzione del
corso d'acqua hanno lo scopo di:
limitare la velocità dell'acqua diminuendo la pendenza dell'asse,
trattenere il materiale di erosione,
limitare l'erosione di fondo e laterale,
consolidare con le spalle le sponde laterali.
Gli elementi di una briglia sono:
le spalle di sponda, la briglia vera e propria costituita da due ali, le feritoie
per l'acqua, la gaveta antierosione.
BRIGLIE FILTRANTI
Le briglie filtranti sono delle opere d’ingegno, generalmente in
cemento armato, spesso in ferro, che come le briglie di
contenimento servono a consolidare i versanti vallivi ed a ridurre la
pendenza dell’alveo, dando una velocità ideale all’acqua.
Permettono di selezionare i materiali portati a valle dai torrenti,
fermando i materiali di dimensioni maggiori e lasciando filtrare i
materiali più fini. Hanno il vantaggio di lasciare passare i materiali
più fini, consentendo il mantenimento dell’alveo dei fiumi di valle
(evitano lo scalzamento delle fondamenta dei ponti e degli argini
dei fiumi) e consentono la formazione degli arenili marini. Hanno
indubbi vantaggi in certe situazioni, come quelle dei torrenti che
danno origine a colate detritiche (debris-flow), costano e richiedono
interventi in fase di esercizio per togliere i materiali fermati (alberi
e massi di grosse dimensioni.
CLASSIFICAZIONE DELLE OPERE DI SISTEMAZIONE
FLUVIALE
OPERE PER L’AUMENTO DELLA PORTATA CONVOGLIABILE
Argini
OPERE PER LA RIDUZIONE DELLA PORTATA. 2
Serbatoi di piena
Casse di espansione
Canali scolmatori
OPERE DI REGIMAZIONE DELLA FALDA
Canali di bonifica
OPERE DI CONTROLLO DEL TRASPORTO SOLIDO
Sistemazioni con briglie di trattenuta
Piazze di deposito
Cunettoni
OPERE DI DIFESA DALL’EROSIONE
Sistemazioni a gradinata
Briglie di consolidamento, Soglie
Repellenti
Opere spondali di sostegno
Murature: pietrame a secco, terre rinforzate.
Palificata viva spondale
Rivestimenti con materiali inerti, materiali vivi
Presidi al piede
OPERE DI DIFESA DALLE COLATE DI DETRITO E DI FANGO
Strutture di intercettazione
Strutture aperte, Strutture chiuse
Strutture di diversione
Argini
Gli argini sono costituiti da rilevati artificiali in terra con funzione di tenuta
d'acqua, di altezza generalmente inferiore ai 10/12 m, che si realizzano
specialmente nel bacino inferiore di corsi d'acqua, allo scopo di contenere le
acque di piena, e preservare da inondazioni le aree poste lateralmente.
La rotta di un argine è un evento che può avere conseguenze catastrofiche e può avvenire
in vari modi, tra i quali il meccanismo principale (60-70 % dei casi) è quello del sormonto.
Il sifonamento attraverso l'argine invece rappresenta circa il 20% delle rotture; queste
rotture si prevengono rafforzando l'argine od impedendo la filtrazione dell'acqua attraverso
e sotto l'argine con diaframmi in argilla o calcestruzzo.
La rottura degli argini può
avvenire anche per scorrimento
sulla base.
Infine può accadere che l'argine
sia intaccato dall'erosione;
in tali casi è opportuno
intervenire realizzando dei
rivestimenti protettivi con
tecniche diverse a seconda della
velocità della corrente.
OPERE PER LA RIDUZIONE DELLA PORTATA
Le portate d'acqua che defluiscono in un fiume possono
costituire una risorsa importante, ma al tempo stesso, se
eccessive, possono procurare gravi danni. Le opere per lo
sfruttamento delle risorse idriche generalmente influiscono
sul regime delle portate e possono diventare un importante
strumento di regolazione.
Allo stesso modo le opere di riduzione delle portate, se
opportunamente progettate,
possono divenire un occasione di sfruttamento delle risorse
idriche, ad esempio a scopo idroelettrico o irriguo.
La riduzione delle portate può ottenersi con:
Serbatoi di piena, nella parte medio alta del bacini, ottenuti generalmente
ricorrendo alla costruzione di piccole dighe;
casse di espansione, nella parte medio bassa, sono veri e propri invasi
posti sull'asta principale o su un suo affluente;
scolmatori come per la galleria Adige-Garda
Serbatoio
Cassa di espansione
Opere di regimazione della falda
L'attività umana o semplicemente la presenza di insediamenti
comportano, in genere, consumi di acqua che generalmente deriva da
pozzi.
Le acque sotterranee sono la principale fonte di approvvigionamento per
usi idropotabili e devono essere adeguatamente difese sia
qualitativamente dagli inquinamenti, sia quantitativamente favorendo
l'infiltrazione nel sottosuolo (garanzia di deflussi di magra nei corsi
d'acqua, campi di infiltrazione).
Al contrario, in certe zone di pianura a debole pendenza o con difficoltà di
drenaggio, la falda deve essere depressa mediante canali di bonifica
che recapitano in vasche da cui impianti di idrovore provvedono al
sollevamento per l'immissione nei corsi d'acqua naturali.
Canali di bonifica
Col nome generico di bonifica si indica il complesso di quei lavori che si
eseguono allo scopo di rendere coltivabili e salubri vaste aree altrimenti
improduttive e malsane a causa di scarso drenaggio e conseguente
ristagno delle acque.
Ci sono due modi per eseguire le bonifiche:
per prosciugamento;
per colmata
La bonifica si fa per prosciugamento, quando si raccolgono le acque di cui
il terreno è imbevuto o coperto, e si recapitano entro un alveo naturale
(fiume, laguna, mare) cui si dà il nome di “recipiente” o” ricevente”.
La bonifica si fa per colmata quando, per mezzo dei depositi alluvionali di
acque limose deviate da un corso d'acqua naturale, si rialza la superficie
del suolo depresso e paludoso, in modo da rendere possibile il drenaggio
e la sistemazione.
I canali dei sistemi di bonifica si estendono su aree molto vaste e, a
causa della morfologia pianeggiante delle zone in cui di sviluppano, il loro
tracciato deve essere accuratamente studiato in relazione alle relative
condizioni di pendenza, ed al punto di sbocco dei singoli canali nei canali
maggiori, e del collettore principale nell'alveo ricevente.
OPERE DI CONTROLLO DEL TRASPORTO SOLIDO
Il controllo del trasporto solido è un problema che si presenta
principalmente nei corsi d'acqua di montagna; questi generalmente sono
alimentati da bacini caratterizzati da un rilievo geologicamente giovane, in
evoluzione, e quindi interessato dalla presenza più o meno diffusa di
fenomeni erosivi.
l corsi d'acqua di montagna vengono distinti generalmente in:
torrenti di erosione;
torrenti di trasporto.
I primi hanno capacità di trasporto maggiore rispetto al tasso di
alimentazione di materiale eroso proveniente dal bacino e pertanto
saturano la capacità di trasporto residua con materiale eroso lungo
l'alveo; i secondi, invece, si limitano a trasportare il materiale eroso
proveniente dalla superficie del bacino senza avere la capacità di
prenderne in carico dal fondo e dalle sponde dell'alveo.
In certi casi, localmente, il volume di trasporto solido in eccesso viene
depositato lungo l'alveo e può essere causa di esondazione o di ostacolo
al deflusso delle acque.
In quest'ultimo caso le conseguenze possono essere pericolose per la
stabilità delle sponde e dei versanti che possono venire scalzati dalla
corrente costretta a deviare rispetto al corso naturale.
L'eccesso di trasporto solido inoltre può dar luogo ad accumuli negli alvei
di materiale che può successivamente mobilizzarsi in forma di colate
detritiche caratterizzate da elevata capacità distruttiva.
Le soluzioni a problemi di eccesso di trasporto solido possono essere di
due tipi:
interventi di tipo attivo: vengono realizzati direttamente sui versanti
combinando quelli di carattere intensivo con quelli estensivi
(stabilizzazione di frane e controllo dell'erosione);
interventi di tipo passivo: si effettuano lungo il corso d'acqua allo scopo
di intercettare il materiale trasportato prima che possa venire depositato
in maniera incontrollata causando danni.
Gli interventi di tipo passivo sono costituiti dalle cosiddette briglie di
“trattenuta” e dalle piazze di deposito.
Le briglie di trattenuta, sono opere trasversali che intercettano il trasporto
solido ed il materiale flottante in maniera pianificata ed in luoghi dove
periodicamente sia possibile asportare i sedimenti.
Le piazze di deposito, spesso posizionate sulla conoide o prima di essa,
hanno il compito di provocare la deposizione preferenziale del materiale in
aree sufficientemente vaste e pianeggianti, lontane dai punti sensibili.
Entrambi i sistemi descritti sopra, presuppongono che sia programmata
un'attenta manutenzione poiché tali opere riempiendosi di depositi
alluvionali divengono inefficaci ed anzi possono risultare pericolose.
Piazze di deposito
Questo dispositivo si presta ad arrestare il movimento verso valle dei
materiali solidi, lapidei e vegetali, trasportati anche sotto forma di colate
detritiche o fangose.
Si tratta di aree a bassa pendenza ricavate in tratti in cui la sezione del
corso d'acqua si allarga: la diminuzione di velocità della corrente provoca
il deposito del materiale trasportato o l'arresto delle colate detritiche.
Se non è disponibile una varice naturale è possibile ricavare il bacino di
accumulo del materiale solido scavando o realizzando degli argini di
contenimento.
A valle della piazza di deposito si pone una struttura trasversale con
funzione di trattenuta: una briglia a fessura o a pettine; la configurazione
così realizzata consente il passaggio dell'acqua e dei sedimenti più fini in
condizioni di deflusso normali, mentre impedisce il transito dei materiali
più grossolani e delle colate in occasione degli eventi estremi.
Esempio di piazza di deposito
CUNETTONI
Si tratta di un’opera utilizzata nella sistemazione dei torrenti; può essere
impiegata sia nei torrenti di trasporto che in quelli in scavo, ma
principalmente trova applicazione nel primo caso e nei settori di conoide.
Col termine cunettone, si indica un alveo artificiale sufficientemente
regolare, protetto con pietrame legato con malta o altro materiale che non
venga eroso dalla corrente.
La protezione impedisce l'erosione dell'alveo ed al tempo stesso
diminuisce la scabrezza causando un aumento della velocità della
corrente che impedisce la deposizione di sedimenti. In tal modo la
diminuzione di scabrezza può compensare gli effetti dovuti alla
diminuzione di pendenza.
Questo tipo di sistemazione ha un impatto piuttosto pesante sia dal punto
di vista ambientale (cementazione di fondo e sponde), che idraulico
(riduzione del tempo di corrivazione) per tali ragioni deve essere riservata
ai tratti ove sia strettamente necessaria, e cioè:
nell'attraversamento dei centri abitati;
in corrispondenza del cono di deiezione.
Costruzione del cunettone
sul conoide di Ravina
OPERE DI DIFESA DALL’EROSIONE
Le opere di difesa dall'erosione in un tratto di un corso d'acqua si rendono
necessarie in tutti quei casi in cui la velocità della corrente sia
sufficientemente elevata da riuscire ad asportare materiale dal fondo e
dalle sponde e la capacità di trasporto non sia già saturata dai sedimenti in
carico alla corrente.
In questi casi l'approccio alla difesa dall'erosione può essere di due tipi
diversi:
diminuzione della velocità della corrente con sistemazioni a gradinata
con briglie e soglie, repellenti;
protezione meccanica delle sponde e del fondo con materiali artificiali o
naturali, con la possibilità di combinare materiali vivi ed inerti, muri di
sponda, rivestimenti e presidi al piede.
La sistemazione a gradinata si attua allorché si intende correggere il
profilo longitudinale di un torrente allo scopo di ridurre la pendenza
mediante opere trasversali:
Scopo delle opere trasversali è la creazione di punti fissi lungo il profilo
dell'alveo a cui, pertanto, viene data una configurazione pressoché
definitiva.
La sistemazione a gradinata si ottiene attraverso una serie di briglie
costruite con materiali e tecniche diverse.
Le soglie sono, a differenza delle briglie, opere trasversali non sporgenti con lo
scopo primario di fissare nella sezione considerata il fondo dell'alveo circa alla
stessa quota dell'alveo naturale.
Le soglie possono essere impiegate sia nelle sistemazioni a gradinate che
isolatamente, e trovano applicazione oltre che nelle correzioni dei torrenti nella
stabilizzazione del fondo dell'alveo dei fiumi di pianura.
Le soglie vengono utilizzate anche
isolatamente per controllare localmente
la quota di fondo di un corso d'acqua
Sistemazione a gradinata con soglie di
fondo nel conoide di un torrente.
Repellenti
I repellenti o pennelli hanno la funzione di favorire la sedimentazione del
materiale a ridosso della sponda e mantenere la corrente al centro della
sezione.
Sono strutture trasversali all'asse del corso d'acqua che, adeguatamente
immorsate nella sponda, si protendono verso il centro dell'alveo interferendo
con la corrente.
I pennelli che possono essere realizzati in pietrame da scogliera, in
gabbioni, in opere miste di sasso e vegetali, sono delle strutture prismatiche
poste trasversalmente alla sponda con l'asse maggiore inclinato nella
direzione della corrente, ortogonale alla sponda o inclinato controcorrente.
Queste opere vengono impiegate nei corsi d'acqua nei quali è necessario
deviare il flusso della corrente o modificare la sezione dell'alveo al fine di:
allontanare la corrente da sponde in erosione;
stabilizzare la morfologia fluviale evitando divagazioni;
rendere stabili le zone di confluenza dei corsi d'acqua.
I pennelli producono una riduzione della velocità dell'acqua ed un
rimescolamento che consentono la deposizione di materiale solido;
per tale ragione un'altra applicazione diffusa consiste nella ricostruzione di
linee di sponda di fiumi e ruscelli.
La costruzione di queste strutture deve essere, per quanto possibile,
realizzata su entrambe le sponde per evitare dissimmetrie nella corrente
con danni alla sponda non protetta eccetto nei casi ove la costruzione di
uno o più pennelli ha lo scopo di favorire il deposito di materiali per
richiudere una erosione di sponda.
I pennelli dal punto di vista ambientale offrono vari vantaggi soprattutto se
realizzati con sistemi combinati o permeabili alla vegetazione. La presenza di
queste strutture consente di creare zone caratterizzate da differenti valori di
energia della corrente; in tal modo è possibile creare habitat con caratteristiche
diverse e favorire lo sviluppo della biodiversità.
Opere spondali di sostegno
Sono opere che svolgono la funzione di stabilizzare le sponde dei
corsi d'acqua sia rispetto a fenomeni di instabilità gravitativa sia nei
confronti dell'azione idrodinamica della corrente.
Sistemazione spondale con muratura di
massi ciclopici. I blocchi calcarei di
grandi dimensioni sono squadrati per
facilitarne la sistemazione e vengono
movimentati con gli escavatori idraulici.
Terra rinforzata realizzata lungo una
sponda di un piccolo torrente in
ambiente alpino. Il paramento è rivestito
con geostuoia tridimensionale in
polipropilene e può venire rinverdito con
una idrosemina a spessore
La terra rinforzata illustrata nella foto
precedente, ripresa da un altro punto
di vista dopo il rinverdimento
Palificata viva spondale
Si tratta di piccole opere di sostegno a gravità costituite da un'incastellatura
di tronchi disposti in modo da formare cassoni. Le camere interne della
struttura vengono riempite con terreno e pietrame (nella parte sotto il livello
medio dell'acqua) e vi si inseriscono fascine e talee di salice. Il pietrame e
le fascine posti a chiudere le camere della struttura verso l'esterno
proteggono la struttura dagli svuotamenti.
Poiché il legno col tempo si deteriora è necessario che le talee e le fascine
inserite nella struttura siano vive e radichino in profondità, così da sostituirsi
al legname nella funzione di sostegno e consolidamento della scarpata.
L'approfondimento delle talee, in ambiente mediterraneo, inoltre è
importante per garantire l'attecchimento delle piante che altrimenti
soffrirebbero per le condizioni di aridità.
Il consolidamento della scarpata è immediato. La struttura a camere
sovrapposte funge anche da microhabitat (riparo e tane per piccoli
animali e pesci). L'impatto visivo è immediatamente gradevole grazie
all'uso di materiali naturali; nel tempo la struttura verrà completamente
obliterata dalla vegetazione.
Rivestimenti
Sono strutture per la protezione dall'erosione che non esercitano alcuna
funzione di sostegno; caratterizzate dall'avere uno spessore trascurabile
rispetto alle altre due dimensioni possono essere permeabili o
impermeabili, rigide, flessibili o realizzate con materiali sciolti.
Queste opere richiedono una progettazione attenta alle condizioni
idrodinamiche in quanto queste, se sottostimate, possono determinare
sollecitazioni eccessive sulla struttura, in grado di danneggiarla, e processi
di escavazione che possono causarne lo scalzamento o aggiramento.
I rivestimenti vengono utilizzati sia sulle sponde che sul fondo degli alvei
ed hanno un influenza sul regime della corrente che è essenzialmente
legata alla variazione della scabrezza in misura che dipende dal materiale
di cui sono costituiti. Dal punto di vista ambientale possono avere un
impatto significativo per le modifiche che possono apportare alla
permeabilità all'acqua ed alla vegetazione e per i cambiamenti che
determinano negli habitat sia acquatici che terrestri.
Scogliera in blocchi calcarei
piantata con talee di salice.
I salici messi a dimora durante
la costruzione hanno attecchito
senza problemi e stanno
coprendo la scogliera.
Lo schema mostra la disposizione
della ramaglia su una sponda . Al
piede sono stati posati dei blocchi
per proteggere il rivestimento nel
punto più critico.
Sono ben visibili gli astoni correnti
che vengono usati per fissare la
ramaglia e mantenerla aderente
alla sponda.
Presidi al piede
I presidi al piede sono opere di altezza limitata, costruite a difesa del piede
di sponde di piccoli corsi d'acqua e canali. Queste strutture vengono
realizzate in corrispondenza di un punto particolarmente importante per la
stabilità della sponda: il piede infatti è il punto in cui si concentrano gli sforzi
di taglio nel terreno è la fascia soggetta ai maggiori valori di sforzi
tangenziali dovuti alla corrente ed è la zona sommersa e/o soggetta ai cicli
di imbibizione e disseccamento.
Per tali ragioni spesso i fenomeni di instabilità si originano in
corrispondenza del piede e poi si estendono al resto della scarpata;
il presidio al piede pertanto è un intervento molto efficace sia breve che a
lungo termine, i cui benefici si estendono a tutta la sponda, e per le sue
dimensioni contenute comporta un basso impatto ambientale.
Le fascine poste dietro la palificata,
debbono impedire l'erosione da parte
dell'acqua tra un palo e l'altro, ma
debbono essere anche dotate di
capacita vegetativa per attecchire e
consolidare permanentemente la
struttura.
I salici della palificata hanno
attecchito, nel giro di pochi mesi la
sponda sarà rivegetata e si creeranno
condizioni favorevoli per
l'insediamento della fauna sia
acquatica che terrestre.
OPERE DI DIFESA DALLE COLATE DI DETRITO E DI FANGO
Le caratteristiche geologiche ed orografiche del nostro Paese rendono il
nostro territorio particolarmente suscettibile alle colate di detrito di fango.
Questi fenomeni estremamente pericolosi consistono in un movimento di
massa di miscele di acqua e particelle solide caratterizzate da una
elevata densità e da un regime diverso da quello delle correnti d'acqua.
Questi fenomeni sono molto insidiosi per la rapidità con cui evolvono e
per la capacità di aumentare di volume auto alimentandosi lungo il
percorso.
Altro elemento che rende particolarmente pericolose è la loro capacità di
muoversi sia all'interno che al di fuori degli alvei dei corsi d'acqua,
creandosi addirittura delle arginature, laddove non esistano, all'interno
delle quali si muovono per ondate successive.
La strategia di difesa dalle colate si basa su due categorie di interventi:
interventi di tipo attivo:
impediscono l'innesco delle colate agendo sui fattori predisponenti. A tale
scopo vengono impiegate: le briglie di trattenuta, che impediscono il
sovralluvionamento degli alvei e consentono l'asportazione del materiale in
eccesso che si accumula a ridosso delle opere stesse;
le sistemazioni a gradinata che diminuiscono la pendenza dell'alveo;
si opera sui versanti per stabilizzarli e diminuire così gli apporti
solidi agli alvei;
interventi di tipo passivo:
opere che arrestano o deviano la colata impedendo che possa provocare
danni quali piazze di deposito, strutture di intercettazione, strutture di
diversione.
La foto mostra l'associazione di sistemi di difesa dalle colate detritiche di tipo passivo e
attivo.
Il muro di sponda e la palificata a parete doppia, hanno la funzione di proteggere
dall'erosione e stabilizzare il versante, limitando l'apporto di materiale solido.
La struttura di intercettazione aperta impedisce la propagazione delle colate.
Nella foto è mostrato un rilevato di diversione in
fase di costruzione (Messigny (AO), a monte di
un gruppo di case.
Struttura aperta costituita da soli
contrafforti per il contenimento di
materiali di grandi dimensioni.