Gestione sostenibile dei sedimenti in fiumi ghiaiosi

Gestione sostenibile dei sedimenti
in fiumi ghiaiosi incisi in Francia
Sustainable sediment management
in incised gravel-bed rivers of France
Hervé Piégay1 & Massimo Rinaldi2
1 CNRS, Lyon, France, [email protected]
2 Dipartimento di Ingegneria Civile, Firenze, [email protected]
INTRODUZIONE
In Europa, la maggior parte dei fiumi è
stata modificata da secoli dalle attività
antropiche. I primi interventi riguardavano soprattutto la protezione dalle piene e
la navigabilità. La morfologia degli alvei
subì rilevanti alterazioni nel XIX secolo,
quando vennero realizzate in maniera sistematica opere di ingegneria idraulica su
tratti superiori al km, fino ad oltre 100
km. Questi interventi considerevoli e diffusi modificarono completamente la morfodinamica ed il comportamento del trasporto solido, innescando una serie di
variazioni, tra cui in particolare l’abbassamento del fondo che comportò vari impatti ecologici ed economici. L’attuale
situazione critica in termini di gestione
(problemi di instabilità d’alveo, rischio
idraulico irrisolto e talora accresciuto, ri-
INTRODUCTION
In Europe, most of large rivers have
been modified by human activities for
centuries. The earlier activities concentrated on works for flood protection and
navigation.
The channel features underwent serious disruptions in the 19th century, when
systematic hydraulic engineering measures were conducted along reaches of 1 to
more than 100 km length. These major
and widespread regulation efforts totally
modified the morphodynamics and sediment transport behaviour and also initiated channel changes like river bed degradation. Such morphological changes led
to abiotic and biotic consequences followed by ecological and economical impacts. Today’s critical situation in terms
of management (channel instability pro-
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PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
duzione della biodiversità) hanno reso
importanti, nelle Alpi Francesi e nelle
aree circostanti, i temi della riqualificazione e della gestione sostenibile del trasporto solido al fondo. Questa politica di
gestione deve tener conto della Direttiva
Quadro Acque (WFD), finalizzata al raggiungimento di uno stato ecologico buono dei fiumi entro il 2015 (EUROPEAN PARLIAMENT AND COUNCIL OF EUROPE, 2000).
Negli ambienti Alpini e pedemontani,
data l’elevata pendenza, l’energia disponibile è rilevante e la morfologia degli alvei
è particolarmente sensibile a modifiche
delle variabili guida (regime dei picchi di
portata liquida e apporti solidi per il trasporto al fondo). La principale sfida consiste nell’individuare i processi e i parametri
chiave per migliorare le caratteristiche geomorfologiche degli alvei, in presenza di
condizioni al contorno piuttosto rigide. I
primi tentativi di riqualificazione fluviale
consistevano principalmente in interventi
localizzati (a piccola scala). Tuttavia, affinchè la riqualificazione possa avere successo e la gestione dei sedimenti possa
essere sostenibile in condizioni di alta energia e di trasporto solido al fondo dominante, è necessario considerare l’intero spettro
delle scale spaziali e, soprattutto, favorire
processi di automodellamento morfodinamico. In questo lavoro viene discusso il
problema dell’incisione fluviale e del deficit di sedimenti nel contesto Alpino e
pedealpino francese, illustrando come le
modificazioni fluviali hanno sollevato
l’esigenza di una gestione sostenibile dei
sedimenti, talora favorendo l’alimentazione artificiale di trasporto solido al fondo o permettendo le erosioni di sponda,
talaltra con misure tese a mitigare l’impatto ecologico dell’incisione. A tal fine si
presenta una sintesi di esperienze, casi di
studio ed esempi tratti in gran parte dai
lavori di BRAVARD et al. (1999), AMOROS et
al. (2005), PIEGAY et al. (2005), HABERSACK
& PIEGAY (in stampa).
blems, limitations of flood regulation
works, biodiversity decrease) has made
river restoration and sustainable management of the bedload an important issue in the French Alps and their surrounding areas.
This policy must take into account the
European Water Framework Directive
(WFD), which aims to ensure that rivers
reach good ecological status by 2015
(EUROPEAN PARLIAMENT AND COUNCIL OF
EUROPE, 2000).
In the Alpine and piedmont environments, the energy available due to steep
slopes is important, and channel features
are sensitive to changes in control parameters (peak flow regime and bedload
input).
The main challenge is therefore related to identifying the processes and key
parameters to improve the geomorphic
conditions under often restricted boundary conditions.
Whereas early attempts at river restoration mainly designed small-scale measures, successful restoration and sustainable sediment management projects in
high-energy and bedload transport-dominated conditions have to include the full
spectrum of scales and should concentrate on initiating self-forming morphodynamics.
In this context, we present the problem of the river incision and the bedload deficit, and discuss how this evolution has led to the necessity of sustainable management of sediment, and notably the promotion of artificial bedload
supply, the bank erosion preservation
and restoration, but also measures for
mitigating ecological impacts of channel incision.
This paper is a synthesis of information and examples mainly reported in
BRAVARD et al. (1999), AMOROS et al.
(2005), PIEGAY et al. (2005), HABERSACK
& PIEGAY (in press).
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
INCISIONE D’ALVEO
E DEFICIT DI SEDIMENTI
Le escavazioni di sedimenti dagli alvei
fluviali cominciarono nella maggior parte
dei principali corsi d’acqua negli anni ’60,
ma il picco si verificò negli anni ’70-primi
anni ’80. Tale attività è stata finalmente
proibita nel 1994. Tale attività, intrapresa
originariamente per l’alta qualità e disponibilità della risorsa (alvei attivi larghi), il
basso costo dell’estrazione e la vicinanza
ai centri urbani, si proponeva anche di
contribuire alla protezione dalle piene abbassando il letto ed aumentando così la
capacità di deflusso (RINALDI et al., 2005).
Le agenzie statali generalmente autorizzavano un’estrazione pari al “trasporto solido al fondo annuo”. Tuttavia, i calcoli
erano basati su formule idrauliche che spesso sovrastimavano il tasso di trasporto al
fondo. Inoltre, le società estrattive tendevano a superare i volumi autorizzati, approfittando del fatto che gli impatti erano
poco conosciuti e che, secondo il senso
comune, si trattava di un qualcosa di positivo per prevenire le inondazioni.
L’attività di escavazione creò problemi inattesi. i) Nelle Alpi interne, lo strato
di ghiaia era sottile e l’erosione regressiva e progressiva (verso valle) raggiunse
rapidamente i depositi lacustri (principalmente costituiti da sabbia e torba) accumulati all’inizio dell’Olocene a seguito
dello scioglimento dei ghiacciai. Ciò indusse un’incisione molto rapida e generalizzata (dai 12 ai 14 m nelle Alpi settentrionali: fiumi Fier e Arve), difficile e
costosa da arrestare. ii) In molti corsi
d’acqua l’abbassamento fu maggiore del
previsto e causò la sottoescavazione di
manufatti, il collasso di numerosi ponti e
la destabilizzazione di chilometri di pennelli costruiti nel XIX secolo. Nel Fiume
Ubaye, dove l’estrazione ebbe luogo alla
confluenza tra il fiume ed uno dei suoi
maggiori affluenti, nel 1986 furono osservati 5 m di abbassamento e l’erosione
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CHANNEL INCISION
AND SEDIMENT DEFICIT
Mining activities in river channels began along most of the main branches in
the 1960s, but peak activity was attained
in the 1970/early 1980s. Such mining
was finally forbidden in 1994. This activity, as in other countries (RINALDI et al.,
2005), was originally promoted because
of the high quality and high resource
availability (large active channel), and
the low cost of extraction near development centres.
Moreover, the activities were thought
to contribute to flood protection by lowering the bed and increasing the flow
capacity. State agencies usually authorised the extraction of a volume corresponding to the “annual bedload transport”. Unfortunately, the calculation was
based on hydraulic formulae that often
over-estimate the bedload transport rate.
Moreover, the mining companies tended
to surpass the authorized volume because the impacts of such activities were
poorly understood and the public thought it was a positive approach to prevent
flooding.
Mining activities created unexpected
problems, listed as follows. i) In the inner Alps, the gravel layer was thin, and
regressive and progressive erosion rapidly attains the lacustrine deposits (mainly
sand and peat) accumulated at the beginning of the Holocene period after the ice
melting. This induced very rapid and
widespread degradation by 12 to 14 m in
the northern Alps (Fier and Arve Rivers), which is very costly to stop. ii)
Degradation has been more severe than
expected along most of the branches,
undermining local infrastructures. Numerous bridges collapsed, kilometres of
dikes built during the 19th century were
destabilised. In the Ubaye River, where
extraction took place at the confluence
with the river and one of its main tributa-
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PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
regressiva verso monte destabilizzò i tratti arginati. iii) Lungo alcuni fiumi l’abbassamento della falda conseguente all’incisione provocò l’esaurimento di pozzi, compromettendo la disponibilità di risorsa idrica. iv) All’interno dell’alveo
bagnato, la semplificazione degli habitat
(affioramenti rocciosi, riscaldamento dell’acqua per la ridotta velocità nei tratti
con briglie, profondità e velocità di corrente omogenee) indusse impatti sulle comunità animali acquatiche.
Anche le comunità vegetali nelle aree
ripariali risentirono dell’abbassamento
della falda che, in alcuni casi, ha indotto
un’intensa mortalità degli alberi. Lungo il
Fiume Doubs, negli anni ’70 è stata osservata una evidente riduzione nella superficie delle aree umide di pianura inondabile, soprattutto nei tratti dove era stata
effettuata l’escavazione. I problemi associati con l’attività di escavazione rimangono irrisolti.
Nel Fiume Drome, nel Dicembre 2003
(10 anni dopo l’interruzione dell’attività
estrattiva), un ponte è collassato a causa
della sottoescavazione. Gli amministratori si trovano oggi di fronte al problema
del ripristino di argini ed altre opere per
decidere sulle strategie future di controllo
delle piene. Sul Fiume Doubs, le buche
ancora presenti continuano ad intrappolare sedimenti e ad indurre erosione verso
valle (Fig. 1). Nella maggior parte dei
casi, non è possibile ripristinare le precedenti condizioni di trasporto al fondo, a
causa delle numerose disconnessioni nei
processi di flusso di sedimenti (scavi, dighe, aree urbane protette dalle piene). Ne
deriva la necessità di misure di riqualificazione che mitighino gli impatti ecologici e che risolvano problemi tra loro
concatenati.
Le conseguenze delle escavazioni in
alveo sono accentuate dall’attività antropica nel bacino. Alla fine del XIX
secolo sono stati realizzati rimboschi-
ries, 5 m of degradation at the mining
site was observed in 1986 and regressive
erosion upstream destabilised the embanked reach. iii) Water resource availability was disrupted along some rivers
because wells dried due to water table
lowering. iv) Within the aquatic channel,
simplifying the habitat conditions (rock
outcropping, temperature increase in the
water column with lower gradient between control gradient weirs, homogenised
water depth and velocity) had ecological
consequences.
Vegetation communities were also
modified in the riparian areas, where the
groundwater table declined and in some
cases created drier conditions with intense tree mortality. Along the Doubs
River, we observed a clear decrease in
surface area of the floodplain wetlands
in the 1970s, mainly in the reaches where extraction occurred. The problems associated with mining remain unresolved.
In the Drôme River, 10 years after
mining activity stopped, a bridge collapsed due to undermining in December
2003. The question of dike restoration is
now being posed to local elected people
in order to decide on future flood control
strategies in urban areas. On the Doubs
River, the pits are still active and continue to trap sediments, continuing to induce progressive erosion downstream
(Fig. 1).
In most cases, it is not possible to
restore former bedload transport conditions because of numerous sediment transfer disruptions (pits, dams, protecting
urban areas from floods). This calls for
restoration measures that mitigate ecological impacts and solve cascading problems.
The consequences of in-channel mining activity were reinforced by human
activity within the catchments. At the
end of the 19th century, foresters restored
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
menti sui versanti che, nei secoli precedenti (XVIII e XIX) erano stati destabilizzati dalla deforestazione e dal sovrappascolo conseguenti alla pressione demografica. Questo si è verificato in ma-
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the hillslopes that had been destabilised
due to overgrazing and deforestation
throughout the 18th and 19th century as a
result of demographic pressure. Similarly, this occurred in other European coun-
A
B
Fig. 1. Immagini da satellite del 1986 (immediatamente dopo la fine dell’attività di escavazione in
alveo) (sopra) e 1997 (sotto) per la stessa portata liquida. Nel 1986 sono visibili due scavi. Quello più
a monte (A) è riempito nel 1997, ma in quello a valle (B) il profilo longitudinale è ancora disturbato
dallo sviluppo di un conoide a monte. Si noti anche che il tratto compreso tra i due scavi contiene
molti meno sedimenti nel 1997 in confronto al 1986, a causa dell’erosione regressiva e verso valle
indotta dai due scavi.
Fig. 1. Spot images from 1986 (immediately after the end of in-channel gravel mining activity)
(above), and 1997 (below) for the same discharge. It is possible to see two pits in 1986. The upstream
(A) one is filled in 1997 but the downstream one (B) is still affecting the long profile with a fan
developed upstream. Note also the channel reach between the two pits which has much less sediment
in it in 1997 compared to 1986 due to regressive and progressive erosion from the pits.
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PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
niera molto simile anche in altri paesi
europei (ad es. in Italia: SURIAN & RINALDI, 2003).
In Francia gli RTM (Restoration of
Mountain Terrains) attuarono rimboschimenti montani e costruirono briglie per
ridurre la pendenza dei torrenti e stabilizzarne le sponde (Fig. 2), contribuendo
nel complesso ad intercettare il trasporto
solido al fondo. Tutti questi interventi,
riducendo l’immissione di sedimenti nel
reticolo fluviale, indussero in alcuni casi
una vera e propria metamorfosi degli
alvei fluviali. Gli effetti del rimboschimento furono inoltre accentuati da notevoli variazioni di uso del suolo: in Francia, tra il 1930 ed il 1970, l’abbandono
di migliaia di ettari di arativi e di pascoli
da parte degli agricoltori che migrarono
nelle città, portò ad un rimboschimento
spontaneo il quale, a sua volta, aumentò
la capacità di intrappolamento di sedimenti del bacino, causando un deficit di
sedimenti nel lungo termine, come avvenuto nel caso del bacino del Drome.
tries (i.e. in Italy: SURIAN & RINALDI,
2003).
This approach was taken in France with
the RTM services (Restoration of Mountain Terrains). Different measures were
implemented, such as the afforestation of
slopes along with the construction of check-dams to break the slope of torrents and
stabilise the valley sides (Fig. 2); these
efforts also helped to store the bedload
sediment and remove it. All this work
also contributed to modifying the sediment input in the channel network, sometimes initiating clear channel metamorphosis. This planned afforestation work
was strongly reinforced by major land use
changes: thousands of hectares of ploughed and grazed land were abandoned by
farmers migrating to the cities, leading to
spontaneous afforestation between 1930
and 1970 in France. This, in turn, increased the sediment trapping capacity of the
catchments and provided a long-term sediment deficit downstream, as shown on
the Drôme.
Fig. 2. Esempi di interventi eseguiti in Francia dall’RTM alla fine del XIX secolo per stabilizzare i
versanti ed i profili del fondo di aste torrentizie.
Fig. 2. Examples of works done by the RTM service at the end of the 19th century in France for
stabilising hillslope and torrent long profiles.
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
GESTIONE SOSTENIBILE DEL
TRASPORTO SOLIDO AL FONDO
Nel 1997, le agenzie di Stato e le autorità regionali del bacino del Rodano hanno intrapreso un piano di gestione del
fiume che individua nel trasporto solido
al fondo l’elemento chiave per gli ecosistemi fluviali, da gestire perciò in maniera sostenibile. Il piano raccomanda studi
sul trasporto solido al fondo prima di
permettere la rimozione di ghiaia dall’alveo per la protezione del rischio di esondazione, e promuove nuovi approcci per
la gestione delle erosioni di sponda, quali
la stesura di mappe della pericolosità di
erosione e l’individuazione di fasce entro
le quali permettere l’erosione di sponda.
Questo approccio riconosce che il deficit
di sedimenti dell’alveo è una conseguenza dell’attivià estrattiva, della rimozione
di sedimenti per scopi di riduzione del
rischio idraulico e della riduzione a lungo
termine nell’alimentazione di sedimenti
dal bacino, causata dall’aumento di copertura vegetale conseguente ai rimboschimenti diffusi (sia programmati che
spontanei) e dalla disconnessione degli
alvei dalle sorgenti di sedimenti.
In questo contesto, sono state proposte
varie misure per gestire una risorsa in
riduzione. Nei piani di gestione condotti
dal 1992, è stato largamente promosso un
approccio integrato (scala di bacino/scala
locale). Le opzioni di gestione dei sedimenti alla scala locale dipendono dalle
condizioni osservate alla scala di bacino.
I gestori privati delle dighe, che tradizionalmente rimuovevano la ghiaia dai loro
bacini per mantenere la capacità di invaso, devono ora trasferire la ghiaia immediatamente a valle dello sbarramento per
garantire il trasferimento di sedimenti.
Nelle aree montane, dove l’RTM aveva
creato numerose strutture per intrappolare la ghiaia, oggi lo stesso ente si occupa
di spostare la ghiaia a valle delle strutture,
particolarmente nei tratti con un deficit di
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SUSTAINABLE MANAGEMENT
OF BEDLOAD TRANSFERS
In 1997, a master management plan
has been initiated by the State services
and the regional water authorities of the
Rhône catchment. The plan indicated
bedload as a key element for river ecosystems which must be managed in a sustainable manner. It recommended studies on bedload transport before allowing
gravel removal from the channel for flood risk protection. It also promoted new
approaches to bank erosion involving
the development of erosion hazard mapping and the definition of corridors in
which bank erosion could be allowed.
This approach recognized that the deficit in bed sediment was a consequence
of gravel mining activity, of channel clearing for flood risk purposes, of longterm reduction in bed-load supply from
catchments due to vegetation encroachment following widespread afforestation
(both planned and spontaneous), and of
disconnected channel and hillslope sources.
In this context, certain measures have
been proposed to manage a dwindled
resource. The nested approach (catchment scale/local scale) has been largely
promoted in the integrative management
plans, which have been conducted at the
catchment scale since 1992. The options
in sediment management at the local scale
depend on conditions observed at the
catchment scale. In clearing their installations, the private managers of weirs,
who traditionally removed the gravel
from their reservoir to maintain water
abstraction, have now to transfer the gravel immediately downstream of the weirs
to preserve the sediment transfer. In
mountain areas, the RTM services had
created numerous artificial areas for trapping and then systematically clearing
gravel; they are now also pushing the
gravel downstream of these structures,
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PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
sedimenti e problemi connessi. In un invaso del Rodano superiore (Seyssel), che
viene riempito da sedimenti grossolani
trasportati dal Fiume Les Usses, la ghiaia
è prelevata da una pompa e trasportata a
valle della diga attraverso una condotta
per mantenere la continuità di sedimenti.
Nel bacino del Drome, che ha un deficit
generalizzato di sedimenti, sono state osservate localmente situazioni di sedimentazione. Piuttosto che rimuovere la ghiaia
da queste aree, sono stati fatti interventi
nell’alveo attivo per creare una geometria
temporanea (alveo più stretto con argini
in ghiaia) che accresca la capacità di trasporto (tensioni tangenziali più elevate,
sia come frequenza che come intensità),
riducendo localmente il rischio di esondazione. Tali interventi, ripetuti lungo i
tratti più sensibili, permettono ai sedimenti di migrare nei tratti in deficit.
Dove l’incisione risulta da una ridotta
alimentazione di trasporto solido al fondo
(es. a valle di dighe, escavazione), aumentare il rifornimento di sedimenti per il
trasporto al fondo è una strategia rivolta
ad intervenire sui processi che causano
l’incisione, piuttosto che semplicemente
a limitarne gli effetti. Sul Fiume Reno a
valle dello sbarramento di Iffezheim, per
compensare l’intrappolamento di sedimenti a monte delle dighe, viene scaricata
nell’alveo a valle una media annuale di
170.000 tonnellate di sabbia e ghiaia per
mezzo di chiatte. Simili approcci sono
stati sperimentati lungo il Danubio austriaco a valle di Vienna dopo la realizzazione della centrale idroelettrica Fredenau (circa 300.000 m3 di ghiaia per anno);
in futuro si pensa di ridurre questa quantità compensandola con un aumento granulometrico dei sedimenti. Sul Fiume Rodano vicino Chautagne, la sabbia e la
ghiaia depositati a monte di una diga sono
meccanicamente trasferiti al tratto inciso
a valle della Diga Motz ad un costo annuo
di 170.000 euro. Seguendo questi lavori
particularly in reaches with a recognised
deficit and associated problems. In a reservoir of the upper Rhône River (Seyssel), which is silted by coarse sediment
from the Les Usses River, gravel is captured by a pump and conveyed downstream of the dam by a pipe to maintain
the sediment continuity. On the Drôme
catchment, which has a general deficit,
local aggradation has been observed.
Rather than removing the gravel from
these areas, work was done within the
active channel to create a temporary geometry (narrower channel with gravel
levees) which can transport more gravel
(higher shear stress in frequency and
magnitude), locally reducing the flood
risk. Such work is done repetitively along
the sensitive reaches, allowing the sediment to migrate into the deficit reaches.
Where incision results from reduced
bedload sediment supply (e.g., from upstream dams, gravel mining), increasing
the supply of bedload is a strategy that is
directed more at the processes causing
incision rather than simply limiting the
effects.
On the Rhine River below the Barrage of Iffezheim, an annual average of
170,000 tonnes of sand and gravel are
dumped on the river bed from barges to
compensate for trapping of bedload by
upstream dams. Similar approaches have
been tested in the Danube River after the
erection of the hydropower plant Freudenau at the Austrian Danube downstream of Vienna (about 300,000 m³ of gravel per year), aiming to reduce this
amount in future by a granulometric bed
improvement (increase in grain size). On
the Rhône River near Chautagne, sand
and gravel deposited upstream of a dam
is being mechanically moved to the incised reach downstream of the Motz Dam
at an annual cost of 170,000 Euros. following these pioneer works and those of
KONDOLF and MATTHEWS (1993) along
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
pionieristici e quelli di KONDOLF & MATTHEWS (1993) a valle della diga Shasta
lungo il Fiume Sacramento in California,
scienziati ed amministratori stanno inoltre effettuando esperimenti preliminari di
reintroduzione di ghiaia nei fiumi Ain e
Drome, nell’ambito di un progetto finanziato dalla Comunità Europea (Life Environment, programmi Life Natura).
Il Fiume Ain, nel suo tratto vallivo, ha
subìto un’erosione progressiva a seguito
della realizzazione di una serie di dighe
tra il 1933 ed il 1968. La progressione
verso valle del deficit è stata stimata in
una media di circa 500 m per anno sulla
base della scomparsa di barre osservate
da foto aeree (ROLLET et al., 2004). Questo è un problema rilevante in termini di
preservazione ecologica, dal momento che
si prevede che l’erosione raggiungerà ed
interesserà nel prossimo decennio aree di
grande valore ecologico. Per ridurre questo processo e ripristinare i tratti già disturbati, si sta conducendo una reintroduzione di sedimenti. Il trasporto solido al
fondo potenziale è stato stimato sulla base
di formule idrauliche e di misure di campo, mentre i sedimenti ghiaiosi immagazzinati nella piana inondabile sono stati
stimati in base a campioni e calcoli in
GIS. Da queste stime, la reintroduzione
artificiale dei sedimenti immagazzinati
nella piana inondabile è stata considerata
una strategia sostenibile per parecchi decenni. Tale approccio è efficiente nel senso che esso ripristinerà il trasporto solido
al fondo del fiume (metà del trasporto
solido al fondo annuo potenziale) e gli
habitat associati: esso, infatti, creerà una
piana inondabile ad un livello topografico inferiore a quello precedente, in modo
che si vengano a creare zone umide più
frequentemente inondate e connesse nuovamente con la falda. La prima reintroduzione di sedimenti ha avuto luogo nell’agosto 2005 con materiali provenienti
dall’approfondimento e allargamento di
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the Sacramento River in California downstream from Shasta dam, scientists and
managers are also gaining preliminary
experience in gravel reintroduction in
the Ain and Drôme Rivers, within
projects funded by the European Community (Life Environment, Life Nature
programs).
The Ain River, in its downstream valley, underwent progressive erosion following a chain of dams built between
1933 and 1968. The downstream progression of the deficit is estimated to
average 500 m per year based on bar
disappearance observed on historical
aerial photos (ROLLET et al., 2004). This
is a major problem in terms of ecological
preservation, whereby the most valuable
areas will be affected by this progression
within the coming decade. In order to
reduce this process and to restore the
already disrupted reach, sediment reintroductions are being conducted. The
potential bedload transport has been estimated based on hydraulic formulae and
field bedload surveys, and the gravel
sediment stored in the floodplain has
been estimated from sediment cores and
GIS calculations.
From these estimations, artificial reintroduction from floodplain storage has
been considered a feasible strategy for
several decades. Such an approach is
efficient in the sense that it will restore
the bedload transport of the river (1/2 of
the potential annual bedload transport)
and the associated habitats by coupling
this with floodplain habitat restoration:
it will create floodplain habitat at a lower
topographical level than previously, so
that these areas will be more frequently
flooded and again connected to the
groundwater table. The first reintroduction has taken place in August 2005 and
the material has been provided from deepening and widening a former channel
(Fig. 3).
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PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
Fig. 3. Sito di alimentazione artificiale di sedimenti lungo il tratto Varambon/Priay, Fiume Ain,
Francia. 19 Luglio 2005, poco prima della reintroduzione, 22 Febbraio 2006, immediatamente dopo,
e 30 Luglio 2006 dopo le piene annuali. Foto a bassa quota gentilmente fornite da Jerome Lejot
(dottorando di ricerca).
Fig. 3. Site of artificial sediment supply along the reach Varambon/Priay, Ain River, France. 19th July
2005, just before the reintroduction, 22th February 2006 immediately after the reintroduction and 30th
July 2006 after annual floods (low elevation pictures kindly provided by Jerome Lejot, PhD student).
un canale abbandonato (Fig. 3).
L’alimentazione di trasporto solido al
fondo può essere inoltre incrementata permettendo al fiume di erodere le sue sponde a monte. È stata proposta o adottata
una fascia erodibile lungo diversi affluenti
pedemontani francesi del Rodano (ad es.
lungo il Fiume Drome) al fine di permettere l’immissione di sabbia e ghiaia dalla
piana inondabile precedente.
Bedload supply can also be increased
by permitting the river to erode its banks
upstream. An erodible corridor has been
proposed or adopted along several French piedmont tributaries to the Rhône River to permit recruitment of sand and
gravel from the former floodplain such as
the buffer zone along the Drôme River
based on the probability of channel erosion.
CONSENTIRE L’EROSIONE DELLE SPONDE PER UNA GESTIONE
SOSTENIBILE DEL TRASPORTO
SOLIDO AL FONDO
L’erosione di sponde fluviali è uno dei
problemi centrali nella gestione degli alvei fluviali. Esiste una vasta letteratura
che si concentra sui principali impatti
THE PARTICULAR CASE OF
BANK EROSION PRESERVATION
FOR BEDLOAD SUSTAINABLE
MANAGEMENT
River bank erosion is a major management problem in alluvial corridors.
There is an extensive literature that focuses on the many negative impacts of
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
negativi delle erosioni di sponda, quali la
perdita di terreni, delle risorse associate e
i danni a proprietà ed infrastrutture. Perciò l’erosione di sponda è quasi sempre
considerata come un pericolo naturale da
prevenire. Tuttavia vi è oggi un ripensamento sulle politiche tradizionali per gestire le erosioni di sponda, grazie all’accresciuta consapevolezza (i) del carattere
insostenibile di alcune protezioni ingegneristiche delle sponde (es. riducendo i
sedimenti riforniti al fiume, tali protezioni possono innescare una incisione locale
che può destabilizzare strutture e/o semplicemente spostare l’erosione a valle);
(ii) dei costi economici per realizzare tali
protezioni; (iii) del ruolo chiave dell’erosione di sponda nella dinamica d’alveo; e
(iv) del riconoscimento che l’erosione di
sponda fornisce benefici agli ecosistemi
(in precedenza non considerati nelle analisi costi-benefici). Per esempio, in fiumi
incisi, permettere l’erosione delle sponde
può contribuire ad una riqualificazione
spontanea sia dell’alveo, attraverso il rifornimento di sedimenti grossolani, che
delle fasce riparie, per le quali l’erosione
di sponda è spesso l’agente chiave di
creazione e rinnovamento del loro complesso mosaico di habitat.
Pertanto, i gestori dei corsi d’acqua
stanno adottando in maniera crescente
l’idea di consentire ai fiumi di migrare
liberamente all’interno di un corridoio
definito, ottenendone i diritti di proprietà
attraverso la negoziazione con i proprietari o acquistanto i terreni. Il Corpo degli
Ingegneri Americano (US Army Corps of
Engineers) ha per anni erogato incentivi
ai proprietari per permettere al fiume di
erodere liberamente, sebbene tale politica sia stata attuata essenzialmente caso
per caso. Più recentemente, in Francia
sono stati intrapresi progetti più ambiziosi (a scala di tratto) (MALAVOI et al., 1998;
HYDRATEC, 1999, 2001).
L’esperienza francese è istruttiva in
69
bank erosion, including the loss of land,
associated resources and damage to property and infrastructure. Therefore bank
erosion is often considered as a natural
hazard to be prevented. Traditional policies for managing bank erosion is currently reconsidered by increased awareness of: (i) the unsustainable nature of
some engineered bank protections (e.g.
by reducing the supply of sediment to
the river, such protection may either initiate local incision that can undermine
the structure and/or merely relocate bank
erosion downstream); (ii) the economic
costs of providing that protection; (iii)
the key role of bank erosion in channel
dynamics; and (iv) the recognition that
bank erosion provides ecosystem services and other benefits that were not previously considered in the cost-benefit
analyses used to plan bank protection
works.
For example in incised rivers, preservation of bank erosion can contribute to
self-restoration by supplying coarse sediments, while bank erosion is often the
key agent for preserving riparian diversity through its impact on the recreation
of habitat patches.
Hence, river managers are increasingly adopting the idea of allowing rivers
to migrate freely within a defined corridor, property rights within the corridor
usually being obtained either by negotiation with land owners or by buying the
land outright.
The US Army Corps of Engineers
have for years used ‘sloughing easements’ to provide an incentive for landowners to allow rivers to erode freely, though this policy is implemented essentially
on a site-by-site basis. More recently,
more ambitious (reach-scale) stream corridor projects have been adopted in France (MALAVOI et al., 1998; HYDRATEC,
1999, 2001).
The French experience is instructive in
70
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
relazione all’evoluzione normativa sul
concetto di fascia erodibile (ECC: PIEGAY
et al., 2005). Nelle linee guida del Piano
di Bacino del Rodano Mediterraneo Corsica pubblicate nel 1998, il corridoio erodibile, chiamato ‘Spazio di Libertà’, è
definito come “la piana inondabile in cui
l’alveo attivo può naturalmente muoversi
in modo da mantenere una alimentazione
di sedimenti grossolani ed un funzionamento ottimale degli ecosistemi acquatici
e terrestri” (MALAVOI et al., 1998). Un
decreto del 24 Gennaio 2001 approvato
dal Ministero dell’Ambiente ha indicato
che non saranno più permessi siti di escavazione nello “spazio di mobilità” dei
fiumi, definito come il corridoio di piana
inondabile in cui l’alveo si può muovere.
Analogamente, il decreto 2002/202 (13
febbraio 2002) modifica le norme per
autorizzare le strutture di protezione delle
sponde maggiori di 50 m (per fiumi con
larghezza inferiore a 7,5 m) o di 200 m
(per fiumi con larghezza maggiore di 7,5
m). La legge indica che le protezioni di
sponda non devono ridurre significativamente lo “spazio di mobilità” dell’alveo,
definendo tale corridoio sulla base di analisi storiche della mobilità dello stesso.
Non è quindi tanto il concetto di corridoio erodibile ad essere una novità di per
sé, ma piuttosto la combinazione (i) di un
quadro normativo in evoluzione che ora
richiede la concreta delimitazione del corridoio erodibile, e (ii) dell’applicazione
pratica del concetto ad un numero crescente di problemi a più larga scala (di
tratto) che sta oggi configurando nuove
sfide per le comunità scientifiche e professionali. La fascia erodibile (ECC) è
solo una delle numerose strategie disponibili per la gestione dell’erosione di sponda. Queste, infatti, comprendono anche le
tecniche tradizionali di stabilizzazione di
sponda derivate dall’ingegneria civile e
naturalistica. Queste opzioni differenti non
sono contrapposte, bensì complementari
relation to the impacts of evolving legislation on implementation of the Erodible Corridor Concept (ECC: PIEGAY et
al., 2005). In guidelines published in
1998, the erodible corridor is called the
‘Space of Freedom’, being defined in
the Water Master Plan of the Rhône
Mediterranean Corsica basin as “the floodplain in which the active channel can
naturally move in order to maintain coarse sediment supply and optimal terrestrial and aquatic ecosystem functioning”
(MALAVOI et al., 1998). A décret of 24th
January 2001 issued by the Environmental ministry indicated that mining sites
would no longer be permitted in the “space of mobility” of rivers. Importantly,
this legislation requires the space to be
mapped on a channel length of at least 5
km in the vicinity of the mining site
concerned, the space being defined as a
floodplain corridor in which the channel
can move. Similarly, décret 2002-202
(13th February 2002) modifies the rules
authorizing bank protection structures
greater than 50 m (for rivers less than 7.5
m wide) or 200 m (for rivers wider than
7.5 m) in length. The law indicates that
bank protections must not significantly
reduce the “space of mobility” of the
channel, the corridor being defined on
the basis of an historical analysis of channel mobility.
Thus it is not the erodible corridor
concept itself that is new but a combination of (i) an evolving legal framework
that now requires the extent of erodible
corridors to be defined in practice; and
(ii) practical application of the concept
to a growing number of larger (reach)
scale problems that is setting new challenges for scientific and practitioner communities. The ECC is just one of many
strategies that are available for managing river bank erosion. These strategies
include the traditional techniques of bank
stabilisation derived from the civil and
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
l’una all’altra: la scelta dell’approccio più
adatto dipende dal contesto locale e dalla
dinamica del fiume (es. mobilità naturale
del fiume, benefici ecologici del processo
e sensibilità umana all’erosione di sponda). Pertanto, mentre la definizione di
una fascia erodibile può essere valida in
un bacino, in un altro possono essere
richieste tecniche di stabilizzazione più
tradizionali. È importante riconoscere
quindi che l’approccio della fascia di
mobilità non è universalmente applicabile. Nel definire quei fiumi che possono
trarre benefici dall’applicazione della fascia di mobilità, è necessario considerare
(i) l’intensità dei processi di erosione di
sponda e (ii) il risultato di una analisi
costi-benefici associata con le previsioni
di erosione di sponda. Dove l’erosione di
sponda è di entità minima o solo a scala
locale, molto probabilmente l’ecosistema
acquatico non ne è significativamente influenzato e l’applicazione della fascia di
mobilità non è necessaria. Analogamente, il concetto non è ben adatto ai casi in
cui l’erosione di sponda è un processo
‘nuovo’, sintomatico di qualche causa più
profonda (es. creazione di un nuovo canale di ‘avulsione’). Probabilmente i casi
in cui la fascia erodibile è meglio applicabile sono quelli di fiumi meandriformi o a
canali intrecciati liberi di muoversi in piane alluvionali e che ragionevolmente ci si
può attendere che rimangano all’interno
di un corridoio definito nella scala temporale di interesse (alcuni decenni) (Fig. 4 e
5). La fascia di mobilità ha maggiore potenzialità di essere un utile strumento di
gestione nei casi dove c’è un movimento
generalizzato delle sponde (ad es. qualche metro di arretramento annuo per un
tratto sufficientemente lungo di fiume), e
dove le attività antropiche nella fascia di
pertinenza non sono talmente sviluppate
da entrare in forte conflitto con altri obiettivi di gestione (ad es. dove il risultato
dell’analisi costi-benefici è favorevole).
71
bioengineering communities. These different options are not necessarily in contrast but are instead complementary to
each other, the suitability of any given
approach being defined by the local river style and context (e.g. the natural
mobility of the river, the ecological benefit of the process, and the human sensitivity to bank erosion). Thus, while the
ECC may be valid in one catchment,
along another more traditional bank stabilisation techniques may still be required. It is important to recognise that the
ECC is not an approach that is universally applicable. In defining those rivers
that might benefit from application of
the ECC, it is necessary to consider: (i)
the intensity of the bank erosion process;
and (ii) the outcome of cost-benefit analysis (CBA) associated with the anticipated bank erosion. Where bank erosion is
either minimal in scale or local in extent,
there is no significant influence on the
aquatic ecosystem, and application of
the ECC is not necessary. Similarly, the
concept is not well suited to avulsing
rivers or rivers characterised by episodic
planform changes. The ECC is not suited to instances where bank erosion is a
‘new’ process symptomatic of some deeper underlying cause. The ECC is perhaps most usefully applied to free-moving meandering and braided rivers in
alluvial plains that can reasonably be
expected to remain within a defined corridor on the time scale of interest (several decades) (Fig. 4 and 5). The ECC
therefore has most potential to be a helpful management tool in cases where
there is generalised movement of the
bank (e.g. a few meters of bank erosion a
year along a significant length of river),
and where human activities within the
corridor are insufficiently developed to
conflict strongly with other management
goals (i.e. where the outcome of the CBA
is favourable with respect to establishing
72
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
Nel contesto europeo, tali criteri possono
essere soddisfatti in fiumi montani e pedemontani che sono spesso caratterizzati
da rimboschimento, sistemazioni idrauliche degli affluenti e conseguente riduzione dell’alimentazione di sedimenti. Molti
di questi fiumi europei, che trasportano
meno sedimenti, stanno diventando più
stretti e più incisi e possono essere considerati come sistemi senescenti che generalmente erodono porzioni di piana inondabile corrispondenti a canali attivi recenti, non ancora fortemente occupati da
attività antropica. Quel che è fuori dubbio
è che l’applicazione della fascia di mobilità deve essere preceduta da una approfondita analisi geomorfologica per accertare l’applicabilità di tale concetto a ciascun caso particolare.
an erodible corridor). In the European
context, these criteria are matched to
mountain and piedmont rivers which are
often characterized by catchment afforestation, regulation of steep tributary gradients and associated decreases in bedload supply. Many of these European
rivers, which are conveying less sediment, are becoming narrower and more
incised and can be considered as senescent systems which usually erode floodplain landforms that correspond to recent active channels, not yet strongly
occupied by human activities. What is
clear is that application of the ECC must
be preceded by a thorough geomorphological analysis to ascertain the applicability of the concept in each particular
case.
Fig. 4. Esempio di diagnosi che evidenzia il movimento dell’alveo lungo un tratto di 10 km del
Fiume Eygues, Francia, tra il periodo 1945-1970 ed il 1970-1995 in un contesto di restringimento
d’alveo (da PIEGAY et al., 2005).
Fig 4. Example of graphic diagnosis highlighting channel movement along a 10 km reach of the
Eygues River, France, between 2 periods 1945-1970 and 1970-1995 in a context of channel narrowing (from PIEGAY et al., 2005).
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
73
Fig. 5. Esempio di mappatura della pericolosità di erosione laterale ottenuta in base ad una analisi
GIS di foto aeree lungo il Fiume Asse, un affluente del Durance, Francia merid. (da PIEGAY et al., 2005).
Fig. 5. Example of erosion hazard mapping provided by GIS analysis of air photo series along the
Asse River, a tributary of the Durance, South France (from PIEGAY et al., 2005).
MITIGARE GLI IMPATTI ECOLOGICI DELL’INCISIONE D’ALVEO
E DEL DEFICIT DI TRASPORTO
AL FONDO
In alcuni casi, non è possibile migliorare la portata o il trasporto di sedimenti a
causa di molteplici disturbi e discontinuità a monte e/o della presenza di infrastrutture. Possono allora essere proposte misure di riqualificazione per migliorare la
struttura degli ecosistemi alterati o per
connettere le comunità viventi con l’acqua. In alcuni casi sono state adottate
misure per innalzare il livello di falda,
aumentando le portate minime rilasciate
da impianti idroelettrici, oppure attraverso la riconnessione di canali abbandonati
o invasi artificiali (La Platière, Rodano) o
ancora approfondendo canali secondari
per ripristinare il loro livello idrico.
MITIGATE THE ECOLOGICAL
IMPACTS OF CHANNEL INCISION AND BEDLOAD DEFICIT
In some cases, it is not possible to
improve the discharge or the sediment
transfer because of multiple disruption
upstream and strategic infrastructures
whose impact cannot be mitigated. Restoration measures can then be proposed
to improve the structure of the altered
ecosystems, to connect the living communities with the water. Efforts have been
performed to raise the groundwater level,
increasing the minimum flow by changing hydroelectric power plant procedures, promoting groundwater input from
reconnected former channels or artificial
water reservoirs (La Platière, Rhône) but
also to deepen former channels to restore
74
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
In altri casi si è cercato di ristabilire il
livello di falda anche se la quota del fondo non poteva essere ripristinata dopo
l’incisione. Nel caso del Red Clover
Creek, California, sono state costruite alcune traverse per creare una serie di invasi ed innalzare il livello di falda. Lungo il
Fiume Gardon, Francia, è stata creata una
soglia impermeabile, sepolta nella pianura inondabile, per sbarrare la falda e ripristinare condizioni umide nella zona riparia (M. Masson, CETE Mediterranee,
com. pers., 1996). Nella foresta riparia
del Peage-de-Roussillon lungo il Fiume
Rodano è stato previsto un canale permeabile per permettere l’approvigionamento
idrico della foresta (FRUGET & MICHELOT,
1997; STROFFEK et al., 1996). La rilocalizzazione del tratto può essere un’altra soluzione per ripristinare il livello della
falda freatica. Un esempio di questo tipo
è quello relativo al Danubio nello stato di
Bade-Wurttemberg in Germania (KERN,
1992).
Lungo il Rush Creek, California, sono
stati risommersi alcuni canali laterali costruendo basse berme ghiaiose nel corso
d’acqua principale inciso, immediatamente a valle dell’entrata del canale laterale.
Canali laterali abbandonati a causa dell’incisione dell’alveo principale rappresentano una importante perdita di habitat
anche lungo il Rodano ed i suoi maggiori
affluenti. Nel caso del Rodano, è stata
prevista una escavazione (approfondimento ed allargamento) dei canali laterali per
favorirne la riconnessione con l’alveo
principale. Il primo intervento sperimentale è stato realizzato nel 1999, mentre è
tuttora in corso la riqualificazione di 80
canali abbandonati a monte di Lione; in
futuro si prevede di estendere tale intervento anche al tratto a valle. I primi risultati pubblicati dimostrano l’efficienza ecologica di queste misure.
Il Fiume Rodano tra Lione e Givors
illustra molti dei problemi di strategie di
their aquatic stage.
Because of the channel incision consequence of lowered water tables, efforts have been made to restore alluvial
water tables even if the bed elevation
cannot be restored. On Red Clover Creek,
California, large check dams were constructed to impound water and thereby
raise alluvial water tables. Along the
Gardon River, France, an impermeable
dike was buried at depth in the floodplain to dam groundwater, and to restore
moist conditions in the riparian floodplain (M. Masson, CETE Méditerranée,
pers.com., 1996). In the riparian forest
of Péage-de-Roussillon along the Rhône
river, a permeable canal has been proposed (FRUGET & MICHELOT, 1997; STROFFEK et al., 1996) to supply the forest with
water. Reach relocation can be another
solution to restore the phreatic water
level. This has been accomplished on
the River Danube in the state of BadeWürttemberg in Germany (KERN, 1992).
Along Rush Creek, California, side
channels have been ‘rewatered’ by constructing low gravel berms in the incised
mainstem immediately downstream of the
side channel inlets. Side channels abandoned by incising main channels represent important lost habitats also along the
Rhône and its major tributaries. Excavation has been proposed to improve the
connection between former channels and
the main channel of the Rhône. Improving the former channel restoration by
deepening, widening and reconnecting
with the main channel has therefore become a major challenge. The first experimental site was restored in 1999, and the
restoration of 80 former channels is actually in development upstream from
Lyon. A third future step also involves
the downstream reach. The first results
are now published and demonstrate the
ecological efficiency of these measures.
The Rhône River between Lyon and Gi-
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
potenziale mitigazione associate a fiumi
in incisione.
Come risultato della costruzione di argini e pennelli per la navigabilità, e per gli
effetti della Diga Pierre Benite, l’alveo ha
subito una incisione tale che la superficie
corrispondente alla precedente piana inondabile è ora oltre 6 m sopra il livello del
fiume. Alcuni canali secondari sono ora
inondati, in media, solo 25 giorni l’anno,
e le superfici della precedente piana inondabile sono inondate solo da piene con
tempo di ritorno di 100 anni. Come risultato, gli habitat acquatici nei canali laterali sono andati persi. Poiché il ripristino
degli ecosistemi alle loro condizioni originarie non è più fattibile, gli esperimenti
di riqualificazione si sono proposti di regredire la successione ecologica ed incrementare la biodiversità all’interno di tre
canali laterali che erano stati abbandonati. Due sono stati progettati in modo tale
da essere erodibili da parte delle piene
(uno di questi con una alimentazione addizionale di acqua di falda), l’altro è stato
riconnesso al fiume da entrambe le estremità attraverso aperture negli argini. La
diversità di habitat all’interno del braccio
laterale è stata ottenuta realizzando un
percorso sinuoso, combinato con variazioni della profondità della corrente, della larghezza e della granulometria del
substrato. Il monitoraggio di 5 anni delle
condizioni fisico-chimiche dell’acqua, del
regime dei sedimenti e della vegetazione
acquatica conferma le differenze previste
tra i tre rami laterali ripristinati. Il numero
di specie presenti in uno solo dei rami
laterali dimostra il contributo di ogni ramo
secondario alla diversità regionale (Fig.
6). Se da una parte il monitoraggio di 5
anni ha accertato che il progetto di riqualificazione ha avuto successo su una breve scala temporale, la sua sostenibilità
nella lunga scala temporale rimane discutibile e richiede un periodo di monitoraggio più lungo.
75
vors illustrates many of the problems
and potential mitigation strategies associated with incising rivers. As a result of
construction of embankments and groins for navigation, and the effects of the
Pierre Bénite Dam, the channel has incised such that the former floodplain surface is over 6 m above river level. Some
former side channels are now inundated,
on average, only 25 days per year, and
former floodplain surfaces are inundated only by 100-year floods. As a result,
aquatic habitats in the side channels have
been lost.
Because returning the ecosystems back
to their pristine conditions is no longer
feasible, the rehabilitation experiments
aimed to regress the ecological succession and to increase biodiversity within
and between 3 side-channels that were
filled.
Two were designed to be flood scoured, one having an additional supply of
groundwater, the other being connected
to the river at both ends by embankment
opening. The third cannot be scoured by
floods because of upstream constructions, and was designed to be supplied
by river backflow through a downstream
connection. Habitat diversity within sidechannel was aimed through the design of
sinuous pathway combined with variation of water depth, width and substrate
grain size. The 5 years monitoring of
water physical-chemistry, sediment regime and aquatic vegetation demonstrate the expected differences between the
3 rehabilitated side-channels. The species number occurring only within a single side-channel indicates the contribution of each side-channel to the regional
diversity (Fig. 6). If the 5-years monitoring assessed that the rehabilitation
project was successful on a short-term
scale, its sustainability on a long-term
scale remains questionable and needs
further monitoring.
76
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
Fig. 6. Numero di specie vegetali acquatiche presenti solo in un singolo canale prima (1996) e dopo
gli interventi di riqualificazione (1999) e l’aumento di portata nel tratto di fiume che oltrepassa la
diga di Pierre Benite, Rodano (2000) (lône= canale secondario; Irigny è il tratto di riferimento, non
affetto dai lavori di riqualificazione) (da AMOROS et al., 2005).
Fig. 6. Number of aquatic vegetation species occurring only in a single channel before (1996) and
after the rehabilitation works (1999) and the discharge increase in the by-passed river reach of Pierre
Bénite, Rhône (2000) (lône = former channel; Irigny is the reference, not affected by the rehabilitation works) (from AMOROS et al., 2005).
CONCLUSIONI
L’incisione può produrre una varietà di
effetti ambientali e sociali, che comprendono l’erosione delle sponde, il corazzamento del fondo e l’esposizione del substrato roccioso, la sottoescavazione di ponti
o altre strutture, la riduzione della frequenza di inondazione (con perdita di connessione idraulica tra alveo e piana inondabile
ed aumento del rischio di esondazione a
valle) e l’abbassamento della falda in acquiferi alluvionali (con perdita di risorsa
idrica sotterranea ed impatti ecologici da
scarsità idrica). Le strategie di rimedio
possono variare dall’installazione di strutture solide sul fondo per contrastare l’ulteriore incisione (corrispondenti in pratica
ad affioramenti rocciosi artificiali), a strategie per consentire l’erosione di sponda
ed incrementare l’alimentazione di sedimenti. La scelta della strategia da adottare
dovrebbe essere basata sulla comprensione delle cause di incisione. Sebbene queste siano frequentemente indotte dall’uomo, devono essere considerate anche le
CONCLUSIONS
Incision can produce a range of environmental and societal effects, including
bank erosion, bed coarsening and exposure of bedrock, undermining of bridges
and other structures, reduced overbank
flooding (with attendant loss of floodplain-channel connectivity and increased downstream flooding), and decline
in alluvial groundwater tables (with loss
of groundwater storage and ecological
changes from dewatering). Remedial
strategies can range from installation of
hard structures in the bed to resist further incision (in effect, artificial bedrock
outcrops), to strategies to preserve bank
erosion and increase bedload sediment
supply.
The choice of remedial strategy should
be based on an understanding of the
underlying causes of incision. While these are frequently human-induced, natural causes of incision should not be overlooked and should be considered in planning remediation. Natural causes of in-
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
cause naturali di incisione. Queste ultime
includono qualunque variazione delle variabili che controllano la quota del fondo,
quali ad esempio un aumento nella frequenza delle portate di picco in intervalli
decennali, un disequilibrio nel bilancio di
sedimenti causato da variazioni climatiche
o eventi idrologici estremi, o una erosione
regressiva da variazioni naturali a valle (le
quali possono essere indotte dal clima o
causate dalla dinamica stessa dell’alveo).
Tale incisione indotta da cause naturali si
manifesta su una scala temporale dei decenni, più lunga della scala temporale nella quale sono spesso richieste le decisioni
da parte di amministratori o tecnici. Inoltre, può essere difficoltoso distinguere fasi
di incisione (o sedimentazione) naturale
da quelle indotte dall’uomo, nel qual caso
è richiesta cautela nei rimedi proposti.
Sebbene siano disponibili varie tecniche di riabilitazione, è importante considerare la loro potenziale durabilità ed il loro
funzionamento in una scala temporale più
estesa e nel contesto di potenziali variazioni nel bilancio di sedimenti. Inoltre, strutture installate per controllare l’incisione (o
anche per migliorare gli habitat in alvei
incisi) implicano l’introduzione di elementi
artificiali nell’alveo fluviale, un fatto che
dovrebbe essere controbilanciato dai benefici previsti dalla struttura stessa.
Da precedenti esperienze e dibattiti
nella comunità scientifica ma anche tra i
gestori dei corsi d’acqua, è possibile sollevare parecchi punti di discussione:
- Promuovere azioni di mitigazione e
gestione quotidiana.
La riqualificazione va oltre le azioni
spettacolari. Le moderne pratiche di gestione devono promuovere anche azioni
meno ambiziose ed implementarle in
maniera diffusa sul territorio. Ciò può
portare ad effetti molto utili in termini di
miglioramento degli ecosistemi. In bacini dove la ghiaia sta diventando rara,
devono essere promosse pratiche soste-
77
cision include any natural changes in the
factors controlling bed elevation, such
as successive decadal sequences of high
flood frequency, disequilibrium in the
sediment budget caused by climate changes or infrequent hydrologic events, or
regressive erosion from natural channel
changes downstream (be they climatically-induced or resulting from internal
river channel dynamics). Such naturally-induced incision is commonly manifest on a time scale of decades, longer
than the time scale on which decisions
are often required of managers and engineers.
Moreover, it may be difficult to distinguish natural incision (and aggradation) phases from human-induced ones,
in which case caution is required in all
our remediation.
While rehabilitation techniques are
available, it is important to consider their potential durability, and their functioning within a longer time scale and in the
context of potentially changing sediment
budgets.
Moreover, structures installed to control incision (or even to improve habitat
in incised channels) involve the introduction of artificial elements into river
channels, a fact that should be balanced
against the anticipated benefits of the
structures.
From the previous experience and debates in the scientific community but
also amongst managers, it is possible to
raise several discussion points:
- Promote mitigated day-to-day management actions.
Restoration goes beyond spectacular
actions. Modern management practices must also promote less ambitious
actions and also implement them
widely in a territory. This can yield
very helpful effects in terms of ecosystem improvement. In catchments
where gravel is becoming rare, sustai-
78
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
nibili per preservare questo materiale.
Seppure da un punto di vista scientifico
siano state individuate soluzioni tecniche per realizzare con successo una riqualificazione, esiste ancora una necessità di modificare la legislazione esistente.
- Considerare gli aspetti dinamici dei
fiumi.
Grazie a quanto appreso dalle esperienze di riqualificazione realizzate finora, i
professionisti hanno progressivamente
tenuto maggior conto dei processi e tentato il più possibile di “lavorare con la
natura”; si presta perciò sempre maggior attenzione al concetto di auto-riqualificazione e alla durata delle forme
ricreate. Anche l’analisi costi-benefici
degli interventi è considerata più frequentemente in maniera concreta.
- Ampliare la scala di approccio ai problemi.
Oggi la maggior parte dei gestori ha
compreso che un fiume non può essere
gestito come uno stato o una regione
senza considerare i confini naturali, le
dinamiche e gli aggiustamenti nel lungo termine. Per esempio, l’erosione di
sponda è considerata più ad una scala di
tratto che ad una scala locale, e protezioni di sponda non inserite in un piano
generale sono oggi proibite in Francia.
La rimozione di ghiaia dagli alvei può
essere permessa solo dopo aver stabilito che il bacino è in eccesso di sedimenti, non in difetto.
- Legare passato e futuro nelle azioni di
gestione.
Un’altra sfida è considerare il passato,
non in termini di obiettivi da ottenere ma
come una risorsa di informazioni per
comprendere le tendenze geomorfologiche e le condizioni di aggiustamento.
La maggior parte dei tratti di fiumi europei sembra mostrare un trend idromorfologico verso un collasso, in riferimento al depauperamento delle ghiaie, alla
degradazione fisica ed ambientale, ecc.
nable practices must be promoted to
preserve this material. Scientists have
been successful in promoting technical solutions for restoration but there
is still a critical need to modify existing legislation.
- Consider the dynamic aspects of rivers.
With the feedback from the previous
restoration experiences, practitioners
took progressively into account the
processes and try to work with nature
as much as possible; the concept of
self-restoration is more and more considered as well as the life span of
recreated forms. The question of costbenefit of the actions is more frequently posed in a concrete manner.
- Enlarge the scale to approach the
problems.
Currently, most managers have understood that a river cannot be managed
like a state or a region without considering the natural boundaries and dynamics or the long-term adjustment.
For example, bank erosion is considered more at a reach scale than at a local
scale, and local bank protection
without considering the overall plan is
now prohibited in France.
Gravel removal from channels can be
permitted after establishing that the
catchment has excess sediment, not a
deficit.
- Link past and future in the management actions.
Another challenge is to consider the
past, not in terms of goals to achieve
but as a source of information to understand the geomorphic trend, the
adjustment conditions.
Most free-flowing reaches of European rivers seem to show a hydromorphological trend towards a collapse
with respect to lack of gravel, degradation etc. Therefore, sediment transport and morphodynamics must be
PIÉGAY e RINALDI - Gestione sostenibile dei sedimenti fluviali in Francia
Pertanto, il trasporto di sedimenti e la
morfodinamica devono essere incorporati come elementi chiave nei progetti di
riqualificazione dalle autorità di gestione. In molti paesi e per molti fiumi, non
è nota l’evoluzione morfodinamica a
lungo termine. Poiché questo è un processo pluridecennale, la reazione al livello politico decisionale è, nella maggior parte dei casi, assente o insufficiente. C’è perciò bisogno di sviluppare
modelli previsionali e scenari, combinando modelli quantitativi con informazioni più qualitative. Ciò consentirebbe
di sfruttare i risultati delle precedenti
esperienze per meglio indirizzare le nuove azioni e comprendere cosa funziona
e cosa non funziona in differenti contesti
geografici.
79
incorporated as key elements in restoration projects by managing authorities in a scaling context. In many countries and for many rivers, the longterm morphodynamic development is
not known.
As this process is a multi-decadal one,
the reaction at the political decisionmaking level is mostly missing or insufficient. In such way, there is a need
to promote prospective modelling and
scenarios combining quantitative models with more qualitative information.
This would provide a clear feedback
of previous experiences to better target new actions, to better appreciate
what works and what does not work in
different geographical contexts.
BIBLIOGRAFIA (REFERENCES)
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