Definizione di una metodologia di indagine e classificazione idromorfologica dei corsi d acqua

Transcript

1 I Convegno Italiano sulla Riqualificazione Fluviale Sarzana 18 Giugno 2009 Definizione di una metodologia di indagine e classificazione idromorfologica dei corsi d acqua Massimo RINALDI 1, Nicola SURIAN 2, Francesco COMITI 3, Martina BUSSETTINI 4 1 Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università di Firenze 2 Dipartimento di Geografia, Università di Padova 3 Facoltà di Scienze e Tecnologie, Università di Bolzano 4 Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale, Roma ISPRA, Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università di Firenze

2 I Convegno Italiano sulla Riqualificazione Fluviale Sarzana 18 Giugno 2009 Definizione di una metodologia di indagine e classificazione idromorfologica dei corsi d acqua Collaboratori: Corrado Cencetti, Andrea Colombo, Federica Filippi, Maria Rita Minciardi, Luisa Pellegrini, Carmen Rosskopf, Tommaso Simonelli

3 Introduzione Importanza crescente riconosciuta agli aspetti idromorfologici per la gestione e riqualificazione di alvei fluviali, testimoniata anche da crescente numero di metodologie e procedure finalizzate a valutare le condizioni idromorfologiche ed il grado di alterazione delle forme e dei processi (es. Francia, Spagna, Australia, ecc.) Assenza di una metodologia geomorfologica a scala nazionale basata su interpretazione processi e dinamiche evolutive che tenga conto dello stato delle conoscenze di fiumi italiani

4 Obiettivo Sviluppare un sistema di indagine, valutazione e classificazione idromorfologica con una serie di requisiti fondamentali (scale spaziali adeguate per comprensione processi fisici, considerazione tendenze evolutive, ecc.)

5 Stato ecologico e processi fisici Immagine guida : stato dinamico ecologico (Palmer et al., 2005) o equilibrio dinamico in geomorfologia. Reference processes Reference Process-Form Interactions Trajectory concept

6 Approcci e metodi (1) Analisi GIS da immagini telerilevate (corsi d acqua grandi: larghezza > 30 m) (2) Analisi e misure sul terreno

7 Scale spaziali Approccio gerarchico (hierarchical nested approach) (1) Bacino (2) Unità fisiografica / segmento (3) Tratto: unità morfologica elementare per analisi telerilevamento (4) Sito: sottotratto campione, unità elementare analisi terreno (5) Unità sedimentaria: punto campionamento sedimenti

8 Scale spaziali Bacino Unità fisiografica Tratto Sito Unità sedimentaria Profilo longitudinale 1. (A) Continuità longitudinale Zone laterali 1. (B) Continuità laterale Planimetria Sezione trasversale 2. Configurazione morfologica 3. Configurazione sezione Fondo 4. Struttura e substrato alveo Fascia perifluviale 5. Vegetazione fascia perifluviale

9 Scale temporali Channel width (m) Sediment supply reduction at basin scale Sediment mining, dams, etc. VARIAZIONI MORFOLOGICHE PASSATE (ultimi 50 anni) Time Partial recovery? TENDENZE FUTURE

10 Struttura generale FASE 1: Classificazione iniziale FASE 2: Valutazione attuale FASE 3: Monitoraggio

11 Struttura generale Fase 1: Classificazione iniziale Fase 2: Valutazione attuale Fase 3: Monitoraggio 1. Ambiti fisiografici 2. Confinamento 3. Morfologia 4. Altre discontinuità Vegetazione Morfologia Idrologia 1. Modificazioni regime idrologico 2. Deflusso minimo vitale 3. Portate formative 1. Continuità (A) longitudinale; (B) laterale 2. Configurazione morfologica 3. Configurazione sezione 4. Struttura e substrato alveo 5. Vegetazione fascia perifluviale Funzionalità geomorfologica / artificialità Variazioni morfologiche Tendenze attuali / Recupero morfologico 2A: Valutazione delle condizioni idromorfologiche dei singoli tratti 2B: Valutazione e analisi a scala di sistema (cause) 3: Valutazione (post monitoraggio) delle tendenze evolutive

12 Struttura generale 2A: Valutazione delle condizioni idromorfologiche del tratto F.Cec ina F.Cec ina T.Fosc i T.Sterza T.Possera T.Pavone F.Cec ina

13 Struttura generale 2B: Valutazione e analisi a scala di sistema (cause) Estensione scala spaziale: da tratto a bacino

14 Struttura generale 3: Monitoraggio e valutazione post monitoraggio (tendenze evolutive e recupero o ulteriore scostamento) Estensione scala temporale: da attuale a futuro

15 Fase 1: Classificazione iniziale STEP 1: Inquadramento e definizione delle unità fisiografiche STEP 2: Definizione del grado di confinamento STEP 3: Definizione della morfologia dell alveo STEP 4: Suddivisione in tratti

16 Step 1: Unità fisiografiche e segmenti Unità fisiografica: collinare Mar Tirreno Firenze Roma F.Cec ina T.Trossa F.Cecina T.Fosc i T.Sterza Unità fisiografica 3: pianura costiera T.Possera T.Pavone Unità Fisiografiche 1 2 Unità collinare - montuosa dei rilievi interni Unità collinare F.Cecina 3 Pianura costiera Alluvioni rec enti ed attuali Unità fisiografica: collinare montuosa dei rilievi interni

17 Step 1: Unità fisiografiche e segmenti Mar Tirreno Firenze Roma Segmento 3: collinare semiconfinato non confinato Segmento 2: collinare prevalentemente confinato F.Cec ina T.Trossa F.Cecina T.Fosc i T.Sterza Segmento 4: pianura costiera T.Possera T.Pavone Unità Fisiografiche 1 2 Unità collinare - montuosa dei rilievi interni Unità collinare F.Cecina 3 Pianura costiera Alluvioni rec enti ed attuali Segmento 1: montano - collinare

18 Step 2: Confinamento Alveo confinato: oltre 90% sponde a contatto con versanti o terrazzi antichi Alveo semiconfinato: tra 10 e 90% sponde a contatto con versanti o terrazzi antichi Alveo non confinato: meno del 10% sponde a contatto con versanti o terrazzi antichi

19 Step 3: Morfologia Ambito fisiografico Confinamento Numero canali I Livello (suddivisione in tratti) Alveo in roccia II Livello (configurazione fondo) Collinare - montano Pianura Confinato Semiconfinato o non confinato Canale singolo Transizionale o Canali multipli S > 2% S < 2% Canali intrecciati Anastomizzato Transizionale Rettilineo Alveo colluviale Alveo a fondo mobile Alveo a fondo artificiale Gradinata Letto piano Riffle pool A dune Canale singolo Sinuoso Meandriforme Criteri di classificazione morfologica basata sul tipo di ambito fisiografico, sul confinamento, sulla forma planimetrica e sulla configurazione del fondo

20 Step 4: Suddivisione in tratti Mar Tirreno Firenze Roma 1 2 Tratto 16 Unità Fisiografiche Tratto 17 F.Cec ina Unità collinare - montuosa dei rilievi interni Unità collinare Tratto 15 Tratto 14 Tratto 11 Tratto 13 T.Sterza Tratto 12 T.Trossa Tratto 10 F.Cecina Tratto 9 Tratto 8 T.Possera T.Fosc i Tratto 6 T.Pavone Tratto 7 F.Cecina Tratto 5 Tratto 4 Tratto 3 Tratto 2 3 Pianura costiera Alluvioni rec enti ed attuali Tratto 1

21 Fase 2: Valutazione attuale Avviene sulla base di tre componenti: (1) Funzionalità geomorfologica (2) Elementi artificiali ( artificialità ) (3) Variazioni morfologiche Condizione di riferimento (massimo punteggio): - Funzionalità dei processi (corso d acqua in equilibrio dinamico ) - Assenza di artificialità - Assenza di variazioni significative di forma, dimensioni e quota del fondo negli ultimi decenni (50 anni circa) (se libero di aggiustarsi)

22 Fase 2: Valutazione attuale Situazioni di riferimento: 1. Alvei confinati (canale singolo) 2. Alvei semiconfinati / non confinati a canale singolo (sinuosi, meandriformi) e transizionali (sinuosi a barre alternate) 3. Alvei transizionali (wandering) e a canali intrecciati

23 Simboli limiti tratto barra/isola vegetazione nord sponda in arretr. opere direzione corrente riffle/pool foto Nota: inserire in questo spazio se necessario codici foto e relative coordinate GPS ( W <10% larghezza attuale) ( W <10% larghezza attuale) (-0.5< Z<0.5 m) presenza terrazzo assenza terrazzo sommità barre > piana pile ponte esposte pile ponte normali pile ponte sepolte esposizione pile (m) contropendenza piana epoca ponte (se nota) Dislivelli superfici omologhe (m): 1. terrazzo - piana inondabile 2. sommità ghiaia (scarpata terrazzo) - sommità barra numero totale misure (altre eventuali misure o note) Livello confidenza molto basso / basso / medio / alto / molto alto a soli indicatori di campo) (1) Inquadramento e classificazione iniziale Generalità 1. SCHEDE DI RILEVAMENTO GEOMORFOLOGICO Data Rilevatori Fiume Tratto Numero/Sigla tratto Posizione GPS Estremità monte N E Estremità valle N E Caratteristiche morfologiche generali Non confinato Semiconfinato Confinato Morfologia alveo R=rettilineo, S=sinuoso, R-S BA=rettilineo o sinuoso a barre alternate M=meandriforme, W=wandering, CI=canali intrecciati, A=anastomizzato Barre LA=laterali, M=meandro, C=confluenza, LO=longitudinali LS=losanga, D=diagonali, LD=linguoidi o dune Sedimenti (dominanti) alveo A=argilla, L=limo, S=sabbia, G=ghiaia, C=ciottoli, M=massi Configurazione fondo R=rapide, SP=step/pool, LP=letto piano, RP=riffle/pool, DR=dune/ripple Controlli fondo N=nessuno, S=substrato roccioso, A=artificiale Schema morfologico planimetrico Note e commenti Schede di supporto (2) Valutazione dello stato attuale Categorie Funzionalità geomorfologica Classi Continuità 1. Continuità longitudinale nel flusso di sedimenti e A B C materiale legnoso 2. Presenza di piana inondabile (solo 1.1<Ic<1.5) A B C 3. Connessione tra versanti e corso d acqua A B C Configurazione 4. Morfologia del fondo e pendenza della valle A B C morfologica Configurazione 5. Variabilità di larghezza e profondità A B C sezione Struttura e 6. Struttura del substrato A B C substrato alveo 7. Presenza di materiale legnoso di grandi A B C dimensioni (LW) Vegetazione 8. Vegetazione presente nella fascia perifluviale A B C fascia perifluviale 9. Ampiezza delle formazioni funzionali presenti in fascia perifluviale 10. Continuità delle formazioni funzionali presenti in fascia perifluviale A A B B C C Scheda inquadramento (3) Monitoraggio Schede valutazione (funzionalità, artificialità, variazioni) 2. SCHEDA DELLE VARIAZIONI MORFOLOGICHE Variazioni di larghezza Dati disponibili (cartografie/foto aeree) 1. XIX secolo anno larghezza (m) 2. anni '50 XX secolo anno larghezza (m) 3. Ultimo volo disponibile anno larghezza (m) Variazioni misurate W rispetto a XIX secolo Ristretto m % Invariato m % Allargato m % W rispetto ad anni '50 XX secolo Ristretto m % Invariato m % Allargato m % Variazioni pattern rispetto a: XIX '50 XX braiding D=diminuito, I=invariato, A=aumentato sinuosità D=diminuita, I=invariata, A=aumentata numero/estensione barre D=diminuito, I=invariato, A=aumentato migrazione alveo (D, S, N) D=destra, S=sinistra, N=nessuna max spostamento (m) XIX '50 XX attuale tipologia barre da a a LA=laterali, LO=longitudinali, M=meandro, I=isole morfologia alveo da a a R=rettilineo, S=sinuoso, M=meandriforme W=wandering, CI=canali intrecciati, A=anastomizzato Variazioni altimetriche Dati disponibili (profili/sezioni) 1. Primo rilievo disponibile anno quota (m s.l.m.) 2. Ultimo rilievo disponibile anno quota (m s.l.m.) Variazioni misurate Inciso m Invariato m Aggradato m Indicatori di campo Inciso Invariato Aggradato Classificazione variazioni Inc.limitata (-1< Z<-0.5 m) Invariato (-0.5< Z<0.5 m) Aggradazione Inc.moderata (-2< Z<-1 m) (non è possibile una stima in base Inc.intensa (-4< Z<-2 m) Inc.molto intensa ( Z<-4m) Note e commenti Categorie Funzionalità geomorfologica Classi Continuità 1. Continuità longitudinale nel flusso di sedimenti e A B C materiale legnoso 2. Presenza di piana inondabile (solo 1.1<Ic<1.5) A B C 3. Connessione tra versanti e corso d acqua A B C Configurazione 4. Morfologia del fondo e pendenza della valle A B C morfologica Configurazione 5. Variabilità di larghezza e profondità A B C sezione Struttura e 6. Struttura del substrato A B C substrato alveo 7. Presenza di materiale legnoso di grandi A B C dimensioni (LW) Vegetazione 8. Vegetazione presente nella fascia perifluviale A B C fascia perifluviale 9. Ampiezza delle formazioni funzionali presenti in fascia perifluviale 10. Continuità delle formazioni funzionali presenti in fascia perifluviale A A B B C C Schede raccolta dati Schede valutazione post-monitoraggio

24 Fase 2: Valutazione attuale Funzionalità Classi Continuità F1, F2, F3, F4, F5 A B C Configurazione morfologica F6, F7, F8 A B C Configurazione sezione F9 A B C Struttura e substrato alveo F10, F11 A B C Vegetazione fascia perifluviale F12, F13, F14 A B C Artificialità Opere di alterazione della continuità A1, A2 A B C longitudinale a monte Opere di alterazione della continuità A3, A4, A5, A6 A B C longitudinale nel tratto Opere di alterazione della continuità laterale e/o di morfologia A7, A8, A9 A B C Opere di alterazione del substrato A10 A B C Interventi di manutenzione e A11, A12, A13 A B C prelievo Variazioni morfologiche Configurazione morfologica V1 A B C Configurazione sezione V2, V3 A B C

25 Funzionalità geomorfologica Categorie Funzionalità geomorfologica Classi Continuità F1. Continuità longitudinale nel flusso di A B C sedimenti F2. Presenza di piana inondabile A B C F4. Processi di arretramento delle sponde A B C F5. Presenza di una fascia potenzialmente A B C erodibile Configurazione morfologica F7. Forme e processi tipici della configurazione morfologica F8. Presenza di forme tipiche di pianura A A B B C C Configurazione F9. Variabilità di larghezza e profondità A B C sezione Struttura e F10. Struttura del substrato A B C substrato F11. Presenza di materiale legnoso di grandi A B C alveo dimensioni (LW) Vegetazione fascia perifluviale F12. Vegetazione presente nella fascia perifluviale F13. Continuità della fascia perifluviale A A B B C C Scheda funzionalità per alvei semiconfinati / non confinati a canale singolo

26 Artificialità Artificialità Classi Opere di alterazione della continuità longitudinale a monte A1. Presenza di opere a monte che causano alterazione delle A B C portate liquide formative A2. Presenza di opere a monte che causano alterazione delle A B C portate solide Opere di alterazione della continuità longitudinale nel tratto A3. Dighe A B C A4. Altre opere di alterazione delle portate liquide e/o solide A B C A5. Opere trasversali di trattenuta A B C A6. Opere trasversali di consolidamento A B C Opere di alterazione della continuità laterale e/o di morfologia A7. Difese di sponda e pennelli A B C A8. Arginature A B C A9. Variazioni di tracciato A B C Interventi di manutenzione e prelievo A11. Rimozione di sedimenti A B C A12. Rimozione di materiale legnoso in alveo A B C A13. Taglio di vegetazione nella fascia perifluviale A B C Scheda artificialità per alvei semiconfinati / non confinati a canale singolo

27 Variazioni morfologiche Categorie Variazioni morfologiche Classi Configurazione V1. Variazione della configurazione morfologica A B C morfologica Configurazione V2. Variazioni di larghezza A B C sezione V3. Variazioni altimetriche A B C Scheda variazioni per alvei semiconfinati / non confinati a canale singolo (larghezza > 30 m)

28 Valutazione Categoria Funzionalità Artificialità Variazioni morfologiche Continuità (C) F1+F2+F3+ A1+A2+A3+ F4+F5 A4+A5+A6+ Configurazione morfologica (CM) Configurazione sezione (CS) Sistema complessivo di valutazione Parziali C=F1+ + F5+A1+ +A8 A7+A8 F6+F7+F8 A5+A6+A9 V1 CM=F6+ +F8+A5 +A6+A9+V 1 F9 A5+A6+A7 V2+V3 CS=F9+A 5+A6+A7+ V2+V3 Substrato (S) F10+F11 A8+A11+A12 S=F10+F1 11+A8+A1 1+A12 Vegetazione (VE) F12+F13+F1 4 Parziali F=F1+ +F1 4 Indice IdroMorfologico A13 A=A1+ +A1 3 IIM=F+A+VM VM=V1+ +V 3 VE=F12+ +F14+A 13

29 Valutazione

30 Fase 3: Monitoraggio Elemento morfologico Metodo di misura, scala spaziale e temporale 1. Continuità 1.1 Portate liquide - Misure idrometriche in corrispondenza di stazioni di misura esistenti / In continuo 1.2 Estensione laterale e - Telerilevamento (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) continuità piana inondabile 1.3 Lunghezza sponde in - Telerilevamento (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) arretramento e tassi di arretramento 2. Configurazione morfologica 2.1 Indice di sinuosità - Telerilevamento o misura terreno (corsi d acqua piccole dimensioni) (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) 2.2 Indice di intrecciamento - Telerilevamento (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) - Misura terreno (solo sito) / Ogni 3 anni 2.3 Indice di anastomizzazione - Telerilevamento (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) - Misura terreno (solo sito) / Ogni 3 anni 2.4 Lunghezza barre e area isole - Telerilevamento (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) 2.5 Configurazione morfologica - Telerilevamento (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) - Misura terreno (sito e/o tratto) / Ogni 3 anni 2.6 Pendenza del fondo - Rilievo profilo fondo, possibilmente esteso dal sito al tratto / Ogni n anni (3<n 6)

31 Elemento morfologico Metodo di misura, scala spaziale e temporale 3. Larghezza e profondità 3.1 Larghezza (alveo attivo) - Telerilevamento (tratto) / Ogni n anni (3<n 6) - Rilievo sezioni (sito) / Ogni 3 anni 3.2 Profondità (alveo attivo) - Rilievo sezioni: 2 o 3 sezioni nel sito (preferibilmente estremità monte, centro, estremità valle) / Ogni 3 anni 3.3 Rapporto larghezza / - Da valori misurati in base a rilievo sezioni (sito) / Ogni 3 profondità anni 3.4 Variazione di quota del fondo - Rilievo profilo fondo esteso dal sito all intero tratto / Ogni n anni (3<n 6) 4. Struttura e substrato alveo 4.1 Dimensioni granulometriche sedimenti del fondo - Misura granulometrica (alvei ghiaioso-ciottolosi guadabili: metodo pebble counts) (unità sedimentaria) / Ogni 3 anni - Misura granulometrica (alvei sabbiosi e/o di elevata profondità: metodo volumetrico) (unità sedimentaria) / Ogni n anni (3<n 6) 4.2 Struttura del fondo: grado di - Valutazione qualitativa (sito) / Ogni 3 anni corazzamento e clogging 4.3 Abbondanza materiale legnoso di grandi dimensioni (LW) Fase 3: Monitoraggio - Conteggio sul terreno (sito) / Ogni 3 anni - Telerilevamento (sito) / Ogni n anni (3<n 6) 5. Vegetazione nella fascia perifluviale 5.1 Vegetazione presente nella - Rilievo sul terreno (tratto) / Ogni 3 anni fascia perifluviale 5.2 Ampiezza e continuità delle - Rilievo sul terreno (tratto) / Ogni 3 anni formazioni funzionali presenti in fascia perifluviale

32 Categorie 1. Continuità (longitudinale e laterale) 2. Configurazione morfologica Elementi antropici 1.1 Dighe 1.2 Briglie, traverse e soglie 1.3 Diversivi o scolmatori 1.4 Casse di espansione 1.5 Arginature 1.6 Eliminazione, riduzione o modifica di forme fluviali nella pianura 1.7 Difese di sponda longitudinali 1.8 Variazioni areali della fascia erodibile 2.1 Pennelli 2.2 Difese di sponda longitudinali 2.3 Tagli di meandro (rettificazioni) e altre variazioni artificiali di tracciato 2.4 Dighe 2.5 Briglie, traverse e soglie 2.6 Rampe in massi 3. Larghezza e profondità 3.1 Pennelli 3.2 Difese di sponda longitudinali 3.3 Dighe 3.4 Briglie, traverse e soglie 3.5 Rampe in massi 4. Struttura e substrato alveo 5. Vegetazione nella fascia perifluviale Fase 3: Monitoraggio 3.6 Interventi di escavazione e/o rimodellamento dell alveo 4.1 Interventi di stabilizzazione totale o parziale del fondo 4.2 Interventi di escavazione e/o ricalibratura alveo 4.3 Interventi di rimozione del materiale legnoso in alveo 5.1 Modifica della vegetazione nella fascia perifluviale