ARMATI PRATI. contro le frane superficiali e l erosione dei suoli: una tecnologia viva ed intrinsecamente antisismica

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1 contro le frane superficiali e l erosione dei suoli: una tecnologia viva ed intrinsecamente antisismica

2 INDICE DEI CONTENUTI Premessa 4 1. La Tecnologia dei 1.1 Le caratteristiche La tecnologia d impianto Le applicazioni L abbinamento alle opere 11 tradizionali 1.5 La staffetta ecologica L attività di ricerca 2.1 La selezione delle specie La ricerca biologica, 19 botanica e agronomica 2.3 La ricerca agro-geo- 23 ingegneristica 2.4 Le prove in campo Le ulteriori applicazioni 3.1 Le variazioni della 29 portanza dei terreni 3.2 La phytoremediation La storia della tecnologia 4.1 Dal Vetiver ai La Società 34 Appendice: rassegna stampa, convegni e fiere fino a maggio ARMATI Srl. Tutti i diritti riservati. L'uso non autorizzato dei marchi registrati, delle immagini e delle informazioni contenute nel presente manuale verrà perseguito a termini di legge. La società si riserva il diritto di modificare in tutto o in parte le informazioni qui contenute. Per ulteriori informazioni, nonché per le specifiche tecniche e i prezzi da inserire in capitolato, si rimanda al sito internet e NOTA BENE: I sono una Tecnologia esclusiva, protetta da marchio registrato, per la quale il know-how principale, relativo alle specie utilizzate e alla tecnologia globale da applicare per l ottimale riuscita degli impianti è nota solo alla società ARMATI Srl. Segnaliamo che alcune società o persone fisiche utilizzano immagini ed informazioni tratte senza alcuna autorizzazione da nostro materiale esclusivo. Per quanto siano in corso opportune azioni legali, risulta impossibile prevenire e bloccare completamente tali atti, ed invitiamo quindi tutti gli interessati a rivolgersi direttamente ed esclusivamente a ARMATI Srl, tel e a segnalare eventuali contraffazioni.

3 contro le frane superficiali e l erosione dei suoli: una tecnologia viva ed intrinsecamente antisismica

4 PREMESSA PREMESSA Il problema della degradazione ed erosione dei suoli è diventato in questi ultimi anni sempre più grave e sentito dall opinione pubblica, per le vistose conseguenze che esso ha sulla società umana e sull ambiente. L erosione consiste nella rimozione degli strati fertili superficiali del suolo a causa dell azione dell acqua e del vento. La conseguenza più immediata è la riduzione della produttività delle colture, ma i suoi effetti sono assai più gravi quando, in Paesi densamente popolati come il nostro, i fenomeni assumono a volte carattere di vere e proprie catastrofi naturali, con danni a persone e cose e costi ingenti per la collettività. La risposta a queste gravi e complesse problematiche è stata tradizionalmente affrontata con opere civili di contenimento in cemento armato od altre strutture tradizionali che, oltre ad indubbi vantaggi, presentano alcuni inconvenienti: agiscono solo sugli effetti finali e non sulle cause; hanno un rilevante impatto ambientale; comportano elevati costi di messa in opera e di manutenzione; presentano spesso una scarsa efficacia sul dilavamento superficiale, essendo opere concentrate, concepite per bloccare l effetto finale (invece che prevenirne le cause iniziali), che agiscono solo su zone circoscritte. In tal modo anche l ambiente viene vincolato in opere rigide, che a volte addirittura aggravano alcuni fenomeni: si pensi ad esempio alla cementificazione di letti di torrenti che causano una maggior velocità e quindi una maggiore forza erosiva dell acqua. Dalla seconda metà degli anni sessanta, tuttavia si è cominciato a riconsiderare l ambiente come un ecosistema complesso; nel frattempo la ricerca nel settore agro-geo-ingegneristico ha fatto passi da gigante ed ha messo a disposizione dell uomo delle innovative e straordinarie tecniche naturali, con enormi vantaggi rispetto a quelle utilizzate nei tempi passati. Oggi, l accresciuta sensibilità nei confronti di interventi ambientalmente ed economicamente sostenibili fa sì che sia sempre più importante per le Amministrazioni Pubbliche e per i privati: coniugare la realizzazione degli interventi di conservazione dei suoli con la salvaguardia dell ambiente e la tutela del paesaggio; rendere tali interventi efficaci e duraturi; migliorare l economicità ed eco-compatibilità complessiva dei progetti. Per fornire una risposta a queste esigenze, è stata sviluppata una nuova tecnologia che sfrutta le eccezionali caratteristiche di alcune specie erbacee perenni, i TI, per ripristinare la copertura vegetale del terreno e prevenire i fenomeni erosivi, oltre a controllare quelli già in atto. Il blocco dell erosione superficiale con copertura vegetale è una tecnica da sempre utilizzata (basti pensare ai problemi di dissesto idrogeologico legati ad un disboscamento esteso ed incontrollato). L aspetto fortemente innovativo della tecnologia dei è stato quello di utilizzare alcune piante erbacee dalle eccezionali prestazioni, che non presentano gli inconvenienti tipici delle coperture arboree o arbustive (lentezza dello sviluppo, appesantimento del terreno, effetto vela, ovvero fenomeni di instabilità dovuti a momenti flettenti per l azione dei venti, ecc.) ed al tempo stesso hanno caratteristiche eccezionali di profondità radicale, resistenza a trazione e velocità di accrescimento delle radici, ecc. che le rendono non paragonabili alle tradizionali specie erbacee. Viste le eccezionali caratteristiche di questa Tecnologia (descritte nel dettaglio nelle pagine seguenti) geologi, agronomi, ingegneri ed esperti di consolidamento hanno identificato nei l anello mancante tra le opere di consolidamento tradizionali (che risolvono i problemi di erosione ma hanno un significativo impatto sull ambiente) e le idrosemine tradizionali che si limitano a rinverdire i pendii, senza risolvere il problema dell erosione profonda. 4 a) b) c) Opere civili Rinverdimenti tradizionali

5 LA TECNOLOGIA DEI 1. LA TECNOLOGIA DEI I sono una Tecnologia (insieme di metodologie, processi, attrezzature e prodotti) del tutto innovativa che impiega una miscela di piante erbacee perenni dalle radici profonde fino ad alcuni metri ed estremamente resistenti, per il consolidamento e la conservazione del suolo, la protezione di opere infrastrutturali, il ripristino di zone inquinate. La Tecnologia dei è un sistema complesso, in cui confluiscono esperienze di botanica, agronomia, geologia, ingegneria, di cui ARMATI Srl detiene l esclusiva mondiale ed il relativo marchio registrato. 1.1 LE CARATTERISTICHE I TI : comprendono una miscela di sementi di piante erbacee perenni, rustiche, completamente naturali, con portamento generalmente cespitoso; hanno un apparato radicale che presenta le seguenti eccezionali caratteristiche: notevole velocità di accrescimento che, in suoli sciolti, può raggiungere e superare i 2 metri di profondità in soli 12 mesi di sviluppo; eccezionale profondità radicale che può raggiungere e superare i 5 metri in terreni sciolti; rapporto tra sviluppo verticale ipogeo (apparato radicale della pianta misurato in profondità) e sviluppo verticale epigeo (parte aerea della pianta) superiore a 3; densità radicale elevata - più di 10 radici per centimetro quadrato - misurata a 50 cm sotto il colletto dopo un anno dalla semina; radici sottili (con diametro compreso fra 0,1 e 3 mm) ed omogenee per tutto lo sviluppo radicale (caratteristica questa di estrema importanza che evita che le radici, ingrossandosi nel terreno, vadano a creare punti di instabilità); resistenza media a trazione delle radici fino a 205 MPa (20,5 kg/mm 2 ), con valori massimi sensibilmente superiori; non sono piante infestanti; non sono stati modificati geneticamente e costituiscono oltretutto un ottimo foraggio animale; si adattano ai terreni fini limoso argillosi fino ai grossolani sabbioso ghiaiosi; crescono anche su rocce deboli e alterate; si adattano a terreni con ph compreso tra 4 e 12; sopportano condizioni climatiche estreme con temperature comprese tra circa -45 C e circa +60 C; resistono al fuoco, con capacità di ricaccio elevata anche dopo incendi; sono piante pioniere, capaci di vegetare anche in suoli poveri di sostanze organiche ed elementi nutritivi, contribuendo a ripristinare un substrato favorevole all attecchimento di specie arbustive ed arboree; possono resistere anche in zone estremamente siccitose grazie alla profondità dell apparato radicale che consente alla pianta di reperire l acqua sempre presente negli strati profondi del terreno; a) possono sopravvivere anche in presenza di forti inquinanti (idrocarburi, metalli L eccezionale apparato radicale dei pesanti, liquami, rifiuti organici), e sono quindi adatti per il ripristino di siti inquinati; hanno un evapotraspirazione significativamente maggiore rispetto ai prati tradizionali grazie all apparato fogliare molto più sviluppato ed all eccezionale profondità e densità dell apparato radicale, che consente il drenaggio dell acqua fino ad alcuni metri di profondità. L evapotraspirazione può superare i 5 litri d acqua al giorno per m 2 ; assorbono rilevanti quantità di anidride carbonica (CO 2 ) e migliorano la compatibilità ambientale delle opere civili; sono in grado di imbrigliare e rinforzare il terreno, consolidando rilevati e scarpate stradali e ferroviarie, arginature, aree a mare, cave, miniere e discariche; si abbinano perfettamente alle opere civili tradizionali e di ingegneria naturalistica. 3,2 m Una radice di di circa 18 mesi b) 5

6 LA TECNOLOGIA DEI Per comprendere appieno la differenza tra la Tecnologia dei e le specie erbacee tradizionali, occorre considerare che i presentano caratteristiche fisiologiche e funzionali superiori anche di 10 volte rispetto alle piante erbacee utilizzate per le normali idrosemine. In particolare le radici dei TI : possono superare anche di dieci volte la profondità delle radici delle specie erbacee tradizionali, che non superano generalmente i cm di profondità; crescono fino a 10 volte più rapidamente di quelle delle altre specie erbacee, consolidando rapidamente la superficie, ed evitando che il dilavamento asporti le specie appena seminate; hanno resistenza a trazione anche 10 volte superiore a quella delle normali specie erbacee ANTISISMICITÀ Ulteriore caratteristica di estremo interesse è l antisismicità intrinseca dei i quali imbrigliano gli strati profondi del terreno con un armatura di radici sottilissime e resistenti, con un duplice effetto. In primo luogo, nel caso di terreni costituiti da materiali coesivi, tipo le argille, queste in condizioni di alta saturazione o sovrassaturazione possono anche restare in equilibrio, se non soggette a vibrazioni. Quando si verificano fenomeni sussultori o ondulatori tipici di eventi sismici, questi materiali fluidificano e presentano un tipico comportamento non newtoniano, diminuendo la loro viscosità, con conseguente scivolamento a valle. Tale fatto è impedito dalla fitta armatura delle radici dei (vedere foto d-e-f) In secondo luogo, poiché le radici presentano un elevata resilienza, elasticità e deformabilità, il terreno può riassestarsi anche a seguito di grandi deformazioni, senza rotture fragili come accade invece in manufatti caratterizzati da un elevata rigidezza INTEGRAZIONI E' possibile migliorare ulteriormente le caratteristiche dei con alcune integrazioni. I ARMATI AUTOCONCIMANTI OCONCIMANTI : particolari specie vegetali in grado di autoconcimare l impianto dei concentrando l azoto atmosferico a livello radicale, portandolo in profondità e consentendo quindi una fertilizzazione perenne dell impianto. a) b) c) La miscela di sementi di Tipico aspetto esteriore dei Le radici in grado di imbrigliare il terreno d) e) f) Impianto sperimentale a file che, nel tempo, si sono deformate trattenendo le argille e assorbendo le spinte dovute alla fluidificazione delle stesse: è la deformazione che assorbe, in modo naturale, le sollecitazioni. Nella foto f) la zona non consolidata e crollata a seguito della liquefazione delle argille 6 g) h) i) ARMATI FIORITI sulla grande frana di Ancona. Vista d insieme (foto g) ARMATI FIORITI e particolare della fioritura (foto h) al porto di Genova

7 LA TECNOLOGIA DEI Tale integrazione evita a regime le concimazioni periodiche. Anche queste specie presentano un elevata resistenza a trazione delle radici. Inoltre, poiché le radici delle piante azotofissatrici selezionate si spingono a vari metri di profondità, tale intervento è decisamente migliore rispetto ad una tradizionale concimazione di copertura, che può portare alla riemergenza radicale dei TI. I ARMATI FIORITI : sementi fiorifere adatte a conferire particolari colorazioni e fioriture all impianto in vari mesi dell anno (foto g-h-i nella pagina precedente). Infine, è possibile introdurre, già in fase di idrosemina, sementi di arbusti ed alberi, per favorire la successiva rinaturalizzazione (si veda il capitolo sulla Staffetta Ecologica). 1.2 LA TECNOLOGIA D IMPIANTO La tecnologia d impianto, che prevede una cantieristica semplice e veloce, consiste nell irrorare la superficie franosa con una miscela di acqua, particolari concimi, collanti naturali, fibre vegetali e con un calibrato miscuglio di sementi tecniche che, con il tempo, producono piante erbacee con un formidabile apparato radicale. Si realizzano in tal modo vere proprie opere civili verdi in grado di imbrigliare la maggior parte dei terreni. Si tratta di una idrosemina tecnica, completamente differente dalle tradizionali idrosemine che impiegano specie erbacee con un apparato radicale poco resistente e superficiale, e materiali di qualità e in quantità completamente differenti. L idrosemina avviene mediante l utilizzo di particolari idroseminatrici, con cisterne da a litri, generalmente montate su camionicini (foto a-b-c). In alcuni casi è necessario utilizzare idroseminatrici montate su mezzi con quattro ruote motrici, o addirittura trattori gommati o cingolati, per transitare su terreni accidentati o particolarmente scoscesi. Per superare dislivelli elevati o per cantieri con difficoltà di accesso, si utilizzano manichette lunghe fino a 300 m, talvolta anche con il supporto di autogru con braccio lungo alcune decine di metri (foto d-e-f). In zone molto estese (superiori ai mq) o non accessibili in altro modo, è possibile utilizzare gli elicotteri, con particolari diffusori da cui vengono irrorati i (foto g-h-i). a) b) c) Cortina (BL): idrosemina di realizzata per l ANAS di Venezia su un ghiaione dolomitico completamente sterile, dove le idrosemine tradizionali avevano fallito d) e) f) Idrosemina realizzata con i in provincia di Reggio Calabria con idroseminatrice montata su mezzo a 4 ruote motrici ed utilizzo di manichetta e autogru per raggiungere le zone più alte del cantiere g) h) i) Idrosemina con elicotteri su siti non accessibili a mezzi meccanici 7

8 LA TECNOLOGIA DEI 1.3 LE APPLICAZIONI I servono per prevenire fenomeni erosivi e frane superficiali in vari ambiti: rilevati e scarpate stradali, autostradali, ferroviarie; arginature di torrenti, canali, fiumi, laghi, scarpate a mare; consolidamento di zone soggette a frane e smottamenti; ripristino e rinaturalizzazione di cave, miniere, discariche, siti inquinati; consolidamenti antisismici. Possono inoltre essere utlizzati per variare, anche in modo significativo, la portanza dei terreni. a) b) c) Scarpata stradale Grande frana di Ancona Scarpata stradale Bologna Scarpata ferroviaria Italferr Massa Sponda fiume Noncello Genio Civile di Pordenone d) e) f) Scarpata a mare Autorità Portuale di Genova Argine di canale irriguo Pavia Scarpate realizzate per l Immobiliare della Banca d Italia Como g) h) i) Scarpata stradale (aspetto autunnale) Bolzano Caseificio Mauri Lecco 8 l) m) n) Cava di sabbia Roma Discarica Reggio Emilia Disinquinamento da idrocarburi La Spezia

9 LA TECNOLOGIA DEI VERIFICA DEI RISULTATI SU SCALA REALE I cantieri realizzati con i hanno spesso resistito ad eventi eccezionali che hanno consentito di verificarne, su scala reale, le effettive prestazioni e peculiarità. Nelle immagini che seguono, si riporta un esempio particolarmente significativo, relativo al sito di difesa spondale realizzato a Pordenone per il Genio Civile, Ministero dei LL.PP., Magistrato delle Acque, lungo la sponda del fiume Noncello, affluente del Meduna, crollata a seguito di alluvioni. Realizzato tra il 1998 e il 2000, combinando con una corretta progettazione e opere tradizionali quali palizzate in castagno e drenaggi in pietra, l impianto ha retto a più piene stagionali e alle alluvioni del novembre 2000 e 2002, con innalzamento del livello dell acqua di oltre 20 metri, completa immersione dei e quote del pelo libero dell acqua di circa 2 metri al di sopra del piano di campagna. Tali fenomeni si sono protratti per circa 4 giorni ciascuno e le portate sono aumentate da 200 a 1400 mc/sec. Nelle immagini che seguono viene evidenziata anche l area dove non sono stati impiantati i TI, in cui la sponda non consolidata ha svolto la funzione di parcella testimone, franando a seguito degli eventi sopra citati ed arretrando di circa 10 metri. Questo ha dimostrato l effettiva efficacia dei che invece hanno impedito qualunque erosione e cedimento della parte trattata con gli stessi. 15 m a) b) c) Lavori di ripristino della sponda Idrosemina sul sito ripreso e preparato I dopo circa 1 anno d) e) f) Il cantiere sommerso dall alluvione del Nov Un albero trascinato dallo smottamento nella zona non trattata con i zona non consolidata zona consolidata g) h) i) Particolari della zona non consolidata e franata, con alberi divelti e arretramento della sponda di oltre 10 metri Vista di insieme del cantiere consolidato con i n) 9

10 LA TECNOLOGIA DEI Lo stesso Assessore all Ambiente e LL.PP. della Regione Friuli Venezia Giulia, alla Conferenza dei Servizi del 9 Agosto 2003, cita questo cantiere, riferendosi a futuri interventi con i TI, come una tecnica già sperimentata con successo lungo un tratto arginale del Noncello e che ha resistito alla disastrosa piena del novembre scorso IMPIANTI DIMOSTRATIVI In alcuni casi, i risultati ottenuti con i sono stati verificati tramite la realizzazione di impianti dimostrativi che hanno consentito di confrontare tale Tecnologia con le tecniche tradizionali, applicate in parcelle differenti di uno stesso cantiere. L esempio illustrato nelle immagini da a) a c) si riferisce ad un impianto realizzato a Bolzano su un terreno di sabbia e sassi, tipico della zona. Nella parcella a sinistra della linea gialla sono stati idroseminati i TI. Al di sopra della linea rossa è stata inoltre posata una rete paramassi, mentre nell area al di sotto della linea rossa sono stati applicati i soli TI. Nella parcella a destra della linea gialla è stata invece realizzata un idrosemina tradizionale, abbinata alla rete paramassi e ad una geogriglia in plastica. In questo caso è stato anche necessario apportare del terreno di coltura. Nel caso particolare del cantiere in oggetto, sono stati ottenuti ottimi risultati anche nella zona al di sotto della linea rossa, trattata con i soli (senza rete paramassi e georete). Anche nel caso del cantiere recentemente realizzato nella discarica di Trento (foto d-e-f), su una lingua di origine glaciale completamente sterile, sono stati riscontrati in soli due mesi ottimi risultati di rinverdimento e blocco dell erosione superficiale con la sola idrosemina di TI. In questi casi infatti, in cui si è in presenza di pendii intrinsecamente stabili, la Tecnologia dei può efficacemente sostituire le tradizionali opere di consolidamento, con evidenti benefici economici e di cantieristica (minori tempi e complessità dell intervento). In altri casi invece (come ampiamente descritto nel capitolo seguente) è opportuno abbinare in modo sinergico questa innovativa Tecnologia verde con opere tradizionali che risolvano i problemi urgenti di instabilità e messa in sicurezza del versante, e che al contempo, grazie proprio ai TI, non si deteriorino, mantenendo invece la propria efficacia nel tempo. Bolzano: la scarpata su cui è stato realizzato l impianto a) b) c) L idrosemina di effettuata sulla parcella a sinistra della linea gialla Le due parcelle a distanza di un anno dall idrosemina 10 Il sito durante l idrosemina d) e) f) Dopo soli due mesi il sito mostra già un buon rinverdimento, con blocco dell erosione superficiale

11 LA TECNOLOGIA DEI 1.4 L ABBINAMENTO ALLE OPERE TRADIZIONALI A differenza dei sistemi di consolidamento tradizionali, questa Tecnologia innovativa si presenta come una vera e propria barriera vegetale: viva ed autoadattante; di durata illimitata; che a regime non necessita di manutenzione. Essa appartiene alle cosiddette soft technologies, ovvero quelle tecnologie distribuite sul territorio in grado di prevenire i fenomeni erosivi, prima che questi si verifichino, contribuendo inoltre all abbellimento e rinaturalizzazione del paesaggio ed alla sottrazione dall atmosfera di ingenti quantità di anidride carbonica (CO 2 ) ed altri inquinanti. In questo senso i sono vere e proprie opere civili verdi (il cemento verde), in grado di prevenire l erosione e le frane superficiali. Rispetto alle opere tradizionali i presentano interessanti caratteristiche, sintetizzate nella tabella seguente: Azione di consolidamento Opere civili tradizionali Basata sull utilizzo di materiali tradizionali inerti, le cui forze si concentrano in determinati punti critici della superficie da consolidare: "hard technology" Opere civili verdi Basata su una coltre vegetale viva ed autoadattante, distribuita su tutta la superficie da consolidare: "soft technology" Effetti sull erosione Costi di messa in opera Costi di manutenzione Impatto ambientale Applicazione Antisismicità Blocco dell erosione solo nei punti in cui sono applicate Elevati Elevati, crescenti nel corso degli anni Rilevante in termini di alterazione del paesaggio e cementificazione dello stesso Necessarie per determinati interventi di blocco dell erosione e delle frane (es. consolidamento dei piedi delle scarpate, di argini dei fiumi, ecc.) In generale, rigidità nel contrastare i fenomeni. L antisismicità è ottenibile con particolari accorgimenti Prevenzione dell'erosione superficiale e del dilavamento su tutta la superficie interessata Ridotti Ridotti o nulli: più passa il tempo più la Tecnologia dei aumenta la propria efficacia Positivo: rinverdimento e rinaturalizzazione, riduzione degli inquinanti con assorbimento di rilevanti quantità di anidride carbonica (CO 2 ) Spesso abbinabili alle tradizionali opere civili per integrarle, migliorarle e proteggerle. In alcuni casi possono anche sostituire alcune tradizionali opere civili Intrinseca: capacità di deformazione in seguito alle sollecitazioni esterne con conseguente capacità di assecondare i fenomeni sismici assorbendo le sollecitazioni in modo elastico Come affermato nella premessa, l aspetto più interessante di queste opere civili verdi è proprio che in molti casi completano, integrano e migliorano le opere civili tradizionali, agendo in sinergia con le stesse: ne completano le funzionalità di protezione del suolo, agendo in modo "distribuito" su tutta la superficie da consolidare; proteggono le opere civili tradizionali; ne riducono l impatto sull ambiente, restituendo al paesaggio un aspetto naturale e rinverdito. Il grafico seguente rappresenta (in modo esemplificativo) il confronto tra: le opere tradizionali, che raggiungono immediatamente i risultati di consolidamento attesi, ma iniziano a degradarsi, in tempi più o meno rapidi, dal momento stesso in cui vengono installate;. i TI, che necessitano di un certo periodo di tempo per entrare in azione, ma poi incrementano la loro efficacia nel tempo; l abbinamento tra le due tipologie di opere, che garantisce: risultati immediati, grazie alle opere tradizionali che esercitano fin da subito la propria azione; un mantenimento dell efficacia nel tempo, grazie ai che evitano l erosione superficiale e proteggono le opere tradizionali, riducendone e rallentandone il degrado. 100% OPERE TRADIZIONALI Efficienza delle diverse soluzioni nel tempo TECNOLOGIE ABBINATE 11

12 LA TECNOLOGIA DEI CRITERI PER UNA CORRETTA IMPOSTAZIONE PROGETTUALE Come accennato nei precedenti capitoli, nei casi di erosione superficiale che interessino pendii intrinsecamente stabili e in assenza di rischio immediato, la Tecnologia dei può efficacemente sostituire le tradizionali opere di consolidamento nella lotta all erosione superficiale, con evidenti benefici economici e di cantieristica (minori tempi e costi). Negli altri casi invece, in cui la pendenza della scarpata o le caratteristiche del terreno non garantiscono la stabilità intrinseca del versante o vi sia presenza di trovanti in equilibrio instabile, o comunque problemi di sicurezza con elevato rischio ecc., è necessario abbinare in modo sinergico questa innovativa Tecnologia verde con le opere civili tradizionali o con interventi di ingegneria naturalistica. Questo al fine di ottenere risultati immediati, che risolvano i problemi urgenti di instabilità del versante e di rischio immediato e che, al contempo, grazie proprio ai TI, siano duraturi ed incrementino la propria efficacia nel tempo. SI Stabilità intrinseca del versante e assenza di rischio immediato NO + opere tradizionali Opere tradizionali + Opzioni progettuali in funzione delle caratteristiche di stabilità intrinseca del pendio da consolidare E evidente la criticità di una corretta impostazione progettuale: nel caso ad esempio di pendii che non siano in equilibrio stabile, è impensabile che i possano bloccare gli scollamenti profondi, soprattutto nei primi mesi dall intervento, quando le piante ed i loro apparati radicali devono ancora svilupparsi ed essere in grado di esercitare la propria azione antierosiva. In questi casi, franamenti di porzioni più o meno estese delle scarpate su cui sono stati realizzati gli impianti TI, vanificano in tutto o in parte l intervento di ripristino e consolidamento non ancora andato a regime. E quindi necessario che, in funzione del particolare tipo di terreno, venga anzitutto identificato l angolo d attrito interno e di conseguenza la pendenza massima che il pendio potrà assumere. Dovranno inoltre essere valutate e definite le eventuali ulteriori opere di consolidamento (quali drenaggi, gabbionate, scogliere o palizzate al piede, reti paramassi, ecc.) che si rendono necessarie. Nelle immagini seguenti (a-b-c) si riportano alcuni esempi di soluzioni progettuali non corrette, in cui la tecnologia dei TI, che ha l obiettivo di bloccare l erosione e le frane superficiali, nulla può contro problemi geotecnici di ben altra portata. In questi casi si verificano degli scivolamenti più o meno profondi in quanto la pendenza della scarpata è nettamente superiore all angolo di attrito interno del terreno e le prime piogge e nevicate appesantiscono il terreno, aumentando la saturazione e riducendone la coesione, con conseguente franamento di rilevanti porzioni di terreno. 12 a) b) c) Esempi di pendii con evidenti problemi di instabilità non risolvibili dai soli

13 LA TECNOLOGIA DEI ABBINAMENTO CON LE RETI PARAMASSI Nelle pagine che seguono si illustrano alcuni possibili e sinergici abbinamenti tra i e le opere tradizionali. Per quanto riguarda in particolare i versanti consolidati con le reti paramassi (soprattutto nel caso di terreni misti o conglomerati di diversa dimensione immersi in materiali coesivi) questi presentano spesso problemi di degradazione nel tempo, dovuta ad una serie concomitante di fenomeni di crescente gravità: dilavamento superficiale; caduta di frammenti di materiale e sassi di piccole/medie dimensioni; cadute di grossi massi e trovanti. I tre fenomeni sono connessi: il dilavamento superficiale continua ad asportare la struttura più fine del terreno, che scopre il materiale più grossolano. Questo, senza più supporto, si distacca, scoprendo a propria volta il piede di massi e trovanti di più grosse dimensioni che a loro volta possono franare rovinosamente a valle. In questi casi, un intervento che preveda le sole reti paramassi non risolve il problema dell erosione superficiale, ma può solo impedire i danni derivanti dalla caduta dei trovanti di maggiori dimensioni. Tuttavia il continuo dilavamento fa sì che, nel tempo, le reti paramassi si distanzino sempre più dalla superficie del terreno, spancino alla base, riempite dai detriti, e perdano progressivamente la loro funzione. Anche eventuali chiodature profonde o putrelle infisse in profondità finirebbero col tempo per essere esposte, perdendo di efficacia. Non si tratta evidentemente di un difetto o malfunzionamento delle reti stesse, bensì di problemi intrinseci dovuti alla tipologia geologica, a cui i possono contribuire in modo definitivo. rete paramassi rete paramassi versante in continua erosione versante in erosione materiale eroso Sistemazione di versante con rete paramassi: nel tempo i fenomeni erosivi scalzano il materiale sotto la rete. Il materiale eroso si accumula a valle all interno della rete con deformazione di questa, distacco della rete dal suolo e progressivo indebolimento della sua tenuta. Di fatto l erosione non viene bloccata distacco del perno sacche di materiale eroso a) b) Gli evidenti effetti dell erosione sulle reti paramassi: accumulo di detriti e formazione di sacche a valle della rete (foto a sinistra); sacche di materiale eroso e distacco del perno nella foto a destra 13

14 LA TECNOLOGIA DEI Un sistema innovativo per realizzare un opera definitiva, che non perda efficacia nel tempo, garantendo l immediata sicurezza del versante, è quindi quello di abbinare alle reti paramassi (così come ad altre opere tradizionali) un inerbimento rapido, con radicazione sottile, profonda, estremamente resistente, in modo che la coltre vegetale impedisca sul nascere i fenomeni erosivi, impedendo lo sgretolamento superficiale, il distacco di piccole porzioni di terreno, la successiva caduta di trovanti più grossi e quindi il progressivo distacco della rete dalla superficie in erosione ed il conseguente spanciamento della rete stessa. L utilizzo di inerbimenti con specie tradizionali, che presentano apparati radicali superficiali, con scarsa resistenza a trazione e di lenta crescita, non possono efficacemente risolvere i problemi esposti in precedenza. Nelle condizioni di riferimento, le specie tradizionali verrebbero continuamente asportate dall erosione e dallo sgretolamento superficiale causato dalle piogge e dal vento. La tecnologia dei risponde invece a tutti i requisiti sopra richiesti: grande profondità, rapida crescita, elevata resistenza, sottigliezza ed omogeneità delle radici che non creano cuspidi e rigonfiamenti nel terreno. Inoltre, la fitta e rigogliosa coltre vegetale che si sviluppa, ricopre nel tempo le reti paramassi, con evidenti benefici sia dal punto di vista estetico, sia tecnico. rete paramassi rete paramassi sistema versante in erosione radici di che consolidano il versante Sistemazione di versante con rete paramassi e TI : il rapido sviluppo dei permette di contrastare e bloccare i fenomeni erosivi. Il suolo non viene eroso e la rete mantiene costante nel tempo la sua tenuta a) b) c) Sito realizzato per la Provincia di Bolzano, consolidato con reti paramassi abbinate ai TI. Foto a) prima dell intervento. Foto b) il sito rinverdito e consolidato, in via di rinaturalizzazione dopo circa 3 anni dall intervento. Cerchiata in rosso, l area non trattata in cui c è stata una profonda erosione. Foto c) particolare dell area non trattata ed erosa 14 d) e) f) e reti paramassi in un cantiere realizzato a Como. Foto d) l emergenza delle piantine tra le maglie della rete. Foto e) dopo alcuni mesi i hanno in buona parte coperto la rete paramassi. Foto f) dopo circa 18 mesi il sito è rinverdito e consolidato e la rete paramassi è completamente nascosta

15 LA TECNOLOGIA DEI ABBINAMENTO CON ALTRE OPERE Oltre all abbinamento con le reti paramassi, i sono particolarmente interessanti per il completamento di opere di ingegneria naturalistica quali palizzate e palificate in legno e biostuoie, nonché gabbioni e terre rinforzate, come illustrato nelle immagini seguenti. I possono essere utilizzati sia per il consolidamento e rinverdimento delle scarpate sovrastanti i gabbioni e le terre rinforzate, sia per il rinverdimento delle strutture stesse. a) b) c) a completamento di opere di ingegneria naturalistica (palizzate e biostuoie) a Brescia. L idrosemina (foto a); dopo 5 mesi (foto b); dopo 7 mesi (foto c) d) e) f) e Vetiver (cfr. pag 33 oppure abbinati a palizzate in legno - Azienda di agricoltura biologica Serramarina (MT). Foto d) il trapianto a file prima della posa delle palizzate. Foto e) Dopo 6 mesi le palizzate rinverdite e consolidate hanno resistito a un alluvione di 300 mm di acqua in un giorno. Foto f) il crollo delle palizzate a pochi metri di distanza, nelle zone non rinforzate con le nostre specie 15

16 LA TECNOLOGIA DEI Bolzano: esempio di rinaturalizzazione con flora locale arbustiva dopo alcuni anni dal consolidamento con i a) b) 1.5 LA STAFFETTA ECOLOGICA La tecnologia dei TI, opportunamente concepita e realizzata, può consentire di creare una staffetta ecologica ideale fra le specie selezionate e la flora locale arbustiva ed arborea. Le caratteristiche di questa innovativa tecnologia verde consentono infatti un armatura molto rapida dei terreni che, nel tempo, può essere oggetto di rinaturalizzazione con specie arbustive ed arboree. Infatti i semi portati dal vento, dagli uccelli o altri animali, oppure appositamente seminati dall uomo, possono attecchire con facilità su un terreno già consolidato senza correre il rischio di essere asportati da eventi climatici avversi. In altri termini, i si comportano da piante pioniere che, grazie all eccezionale apparato radicale, sono in grado di reperire, in qualsiasi condizione climatica, l umidità presente negli strati profondi che ne garantisce la sopravvivenza. Inoltre, il naturale degradamento del folto apparato fogliare arricchisce il terreno di sostanza organica, permettendo alle piante di vegetare anche in suoli poveri di sostanze organiche ed elementi nutritivi. Dal punto di vista prettamente idrologico, l evapotraspirazione riduce il contenuto dell acqua nel terreno anche negli strati profondi, ritardando la saturazione, diminuendo la pressione nei pori, impedendo la perdita dell effetto di coesione apparente e quindi limitando il deflusso superficiale. In questo modo si andranno a creare condizioni favorevoli affinché nel terreno si generi l humus necessario, perso a causa dell azione dilavante delle acque superficiali, e quindi si ricrei uno spessore di suolo fertile adatto allo sviluppo di forme di vita vegetale ed animale. Anche il microclima superficiale migliora grazie all evapotraspirazione delle piante che assorbono l acqua dagli strati profondi portandola in superficie. Attorno alle radici si sviluppa poi una fitta flora batterica che rende più fertile il terreno. La quantità di batteri è proporzionale alla superficie complessiva radicale ed è quindi particolarmente favorita dall enorme massa di radici sottili dei TI, rispetto a piante arbustive od arboree che hanno radici generalmente di notevole spessore ma in numero limitato. Anche la profondità radicale consente ai batteri di operare positivamente negli strati profondi del terreno, migliorandone la struttura lungo tutto lo sviluppo verticale. 16 I hanno bisogno, per crescere e vivere, di elevate quantità di luce e calore (sono infatti piante eliofile, alcune anche C4, cioè fotosinteticamente molto efficienti). Quando vengono ombreggiate dalle specie arbustive od arboree, incominciano lentamente a regredire, lasciando spazio via via a queste ultime. Dato che i tempi di questa staffetta ecologica possono variare da pochi anni ad oltre 10 anni, a seconda delle tecnologie e metodologie usate, oltre che dalle condizioni pedoclimatiche locali e dall intervento dell uomo (che può apportare sementi di alberi e arbusti in grande quantità, molto di più di quanto possano fare vento ed animali) si ha il seguente positivo effetto: I consolidano rapidamente, umificano e migliorano la struttura organica del terreno; nell arco degli anni, introducendo sementi di specie arboree e arbustive, queste cominciano a germinare e a crescere su terreni consolidati e con condizioni pedoclimatiche decisamente migliorate; dopo alcuni anni le specie arboree ed arbustive prendono lentamente il sopravvento sui TI, avendo tutto il tempo di sviluppare in profondità i loro apparati radicali nel terreno preconsolidato, fertilizzato ed umificato; quando le piante erbacee ed arbustive avranno incominciato ad ombreggiare e ad oscurare le piante erbacee dei TI, queste lentamente inizieranno a regredire fino anche a scomparire del tutto in caso di completa e forte ombreggiatura da parte delle specie arbustive ed arboree.

17 LA TECNOLOGIA DEI Si realizza così in modo assolutamente naturale una staffetta ecologica, in molti casi impossibile da attuare con altre tecniche oggi disponibili. Nell'immagine seguente è visibile l esempio del consolidamento spondale realizzato in provincia di Pordenone con i che, dopo circa cinque anni dall impianto, si sta rinaturalizzando con flora locale, come nelle intenzioni del Committente (Ministero LL.PP - Magistrato delle Acque - Genio Civile di Pordenone). Emergenza dei dopo alcuni mesi dall impianto a) Il sito perfettamente consolidato e rinverdito, che ha resistito a diverse alluvioni e piene stagionali b) c) Il sito in via di rinaturalizzazione dopo 5 anni dall intervento d) REALIZZAZIONE DELLA STAFFETTA ECOLOGICA IN BASE AGLI OBIETTIVI DEL COMMITTENTE E importante sottolineare come la staffetta ecologica possa essere favorita o contrastata in base alle effettive esigenze del Committente, come illustrato nello schema alla pagina seguente. Come illustrato nello schema a pagina seguente, nel caso in cui si voglia impedire alla flora arborea ed arbustiva di prendere il sopravvento - caso a) - e mantenere inalterato nel tempo l impianto di TI, è normalmente necessario prevedere più diserbi pre-impianto (a1) ed una manutenzione periodica post-impianto (a4) per il controllo delle infestanti che dovessero svilupparsi nel tempo. 17

18 LA TECNOLOGIA DEI Nel caso invece in cui si intenda ottenere una rinaturalizzazione del sito - caso b) - è possibile promuovere lo sviluppo delle specie locali reintroducendo semi o talee delle specie desiderate già in fase di idrosemina (b5), oppure in un secondo momento (b4), quando i avranno avuto il tempo di svilupparsi, in base alle condizioni pedoclimatiche ed alle specie che si intende impiantare. In entrambi i casi è comunque opportuno che i abbiano il tempo di svilupparsi e consolidare il versante (a3, b3 e b6), per cui anche in questo secondo caso, in presenza di infestanti, è opportuno prevedere uno o più diserbi pre-impianto (b1). Si sottolinea che i diserbanti utilizzati si degradano rapidamente ed hanno un bassissimo impatto ambientale. Obiettivo finale del Committente a b Rinaturalizzazione a1 { a2 a3 1 diserbo pre-impianto 2 diserbo pre-impianto... Idrosemina di Sviluppo dei Eventuale manutenzione periodica con controllo a4 delle infestanti operazioni previste Idrosemina di b2 Sviluppo dei b3 b4 b1 Reintroduzione di sementi o talee di alberi e arbusti Eventuale diserbo pre-impianto b5 Idrosemina di e semi di alberi e arbusti b6 b7 Sviluppo dei Sviluppo delle specie arbustive ed arboree (3-10 anni dopo l impianto) a) b) c) Como, impianto realizzato per l Immobiliare della Banca d Italia: uno dei diserbi pre-impianto, foto a). Il sito diserbato (foto b). Il sito consolidato e libero da infestazioni dopo circa 2 anni (foto c) Un tipo particolare di staffetta ecologica consiste nella colonizzazione da parte di piante annuali o biennali, che in alcuni periodi dell'anno si diffondono sui siti consolidati con i TI, per poi regredire al termine del loro ciclo vitale, ma diffondendo sul terreno i semi per la successiva stagione vegetativa. Questo tipo di rinaturalizzazione, spontanea o indotta, consente ai di continuare a svolgere la propria azione di consolidamento, pur presentando, in alcuni periodi, un aspetto omogeneo con la vegetazione locale circostante. 18 Sito realizzato per il Comune di Ancona, con fioritura della flora autoctona annuale (colza) ad Aprile d) e) Lo stesso sito nel mese di Luglio. La colza dissecca e lascia il posto ai

19 L ATTIVITÀ DI RICERCA 2. L ATTIVITA DI RICERCA L attività di ricerca si sviluppa in parallelo ed in sinergia con l'attività impiantistica. Questa attività di ricerca multidisciplinare ha dato vita ad una nuova scienza: l'agro-geo-ingegneria che comprende tutta una serie di attività descritte in questa e nelle seguenti sezioni. a) b) 2.1 LA SELEZIONE DELLE SPECIE La Tecnologia dei si sviluppa e migliora continuamente grazie anche ad apporti e collaborazioni internazionali: in tutto il mondo si ricercano e selezionano specie erbacee in presenza delle quali non si notano fenomeni erosivi, mentre a volte, a poche decine di metri, sugli stessi pedosuoli, l'erosione è imponente. Analizzando con agronomi, geologi, naturalisti ed ingegneri tali fenomeni, si è scoperto che essi sono dovuti alla particolare conformazione e sviluppo dell'apparato radicale posseduto da alcune piante erbacee. La ricerca e selezione delle specie sul campo, arricchita anche da approfonditi studi bibliografici, è stata avviata fin dagli anni 70 in collaborazione con università e centri di ricerca nazionali ed internazionali ed ha portato ARMATI Srl ad individuare fino al 2005, 16 specie di graminacee perenni dalle eccezionali caratteristiche anti-erosive. Il numero di specie così selezionate aumenta mediamente al ritmo di 2-3 all'anno. All interno delle singole specie sono state inoltre selezionate alcune varietà, adatte a diverse condizioni pedoclimatiche. c) d) e) f) g) h) Alcune delle specie selezionate 2.2 LA RICERCA BIOLOGICA, BOTANICA ED AGRONOMICA Una volta individuata una nuova specie potenzialmente valida, se ne verificano in laboratorio ed in campo le caratteristiche tecniche, botaniche ed agronomiche. Si provvede a coltivazioni protette di tipo sperimentale, al fine di studiare e selezionare ulteriormente il materiale vegetale, con prime verifiche di risposta ai principali parametri pedoclimatici (temperature, reazione del terreno, salinità, tolleranza a valori estremi di umidità o di carenza idrica, ecc.). In tal modo è possibile selezionare piante adatte ad applicazioni e a condizioni pedoclimatiche molto differenti. 19

20 L ATTIVITÀ DI RICERCA OSSERVAZIONI CONDOTTE SULL ACCRESCIMENTO EPIGEO (FOGLIARE) ED IPOGEO (RADICALE) Le graminacee si dividono, da un punto di visto termico in microterme, mesoterme e macroterme. Le microterme hanno un ottimale sviluppo, sia ipogeo (radici) sia epigeo (foglie), quando le temperature medie ambientali sono dell'ordine dei C, le mesoterme fra 20 e 25 C, mentre le macroterme fra i 25 e i 30 C e oltre. I grafici sotto riportati illustrano questo andamento per le graminacee tradizionali (figura a) e per le graminacee utilizzate nei (figura b). GRAMINACEE TRADIZIONALI Specie microterme Specie microterme tasso di crescita crescita radici crescita germogli tasso di crescita crescita radici crescita germogli G F M A M G L A S O N D mese G F M A M G L A S O N D mese Specie macroterme crescita germogli Specie macroterme tasso di crescita crescita radici G F M A M G L A S O N D mese Andamento della crescita delle tradizionali graminacee microterme e macroterme tasso di crescita crescita radici crescita germogli G F M A M G L A S O N D a) mese b) Andamento della crescita delle microterme e macroterme contenute nei 20 Si può notare che le microterme in condizioni pedoclimatiche medie (ad esempio quelle della Pianura Padana) hanno una crescita dell apparato ipogeo (curva rossa) ed epigeo (curva nera) abbastanza simile che inizia ad aprile e termina a dicembre, con due picchi di crescita. L area sottesa dalle curve (ovvero l integrale dell area) rappresenta la crescita della parte epigea ed ipogea. Ovviamente i grafici riportati sono di tipo qualitativo, in quanto ogni graminacea ha un differente sviluppo ipogeo ed epigeo, ma con caratteristiche analoghe. Più si sale verso quote elevate (montagna) più il ciclo vegetativo tende a stringersi per cui ad esempio a m sul livello del mare generalmente il ciclo vegetativo di una stessa graminacea (purché adattabile a quelle quote) si stringe di circa la metà e l integrale dell area sottesa si dimezza, così come lo sviluppo vegetativo sia epigeo sia ipogeo. Le graminacee, così come altre piante risentono infatti sia del fotoperiodo sia del termoperiodo e delle relative temperature. Viceversa, andando verso le zone più calde, il ciclo vegetativo si amplia e lo sviluppo ipogeo ed epigeo delle micro, meso e macroterme si allarga: generalmente l integrale dell area sottesa dalle curve epigee ed ipogee può significativamente aumentare ed il periodo utile di sviluppo si allunga. I sono una particolarissima miscela di graminacee 12 perenni composte da microterme, mesoterme e macroterme che hanno un andamento totalmente differente da quello di tutte le altre graminacee. 9 Innanzitutto i sviluppano molto più rapidamente 6 l apparato ipogeo (le radici) di quanto non sviluppino quello epigeo. Il rapporto è molto elevato come si può vedere anche dalla fotografia a 3 fianco, in cui sono messi a confronto gli sviluppi ipogei ed epigei di una 0 graminacea del miscuglio dei (a sinistra) e di una graminacea comune (a destra). 3 A parità di età, la graminacea comune (Lolium perenne) ha una parte epigea che è circa 10 volte più sviluppata della parte ipogea e una 6 radichetta di dimensioni e consistenza quasi insignificanti. Al contrario, 9 la graminacea dei (a sinistra) presenta un imponente apparato radicale, già fascicolato e con molte radici, in cui il rapporto fra 12 la parte ipogea ed epigea è circa 3 a 1. Il rapporto fra le parti radicali e c) fogliari dei è quindi almeno 10 volte superiore a Confronto tra una piantina di una specie quello delle graminacee tradizionali. dei (sx) e una graminacea tradizionale (dx) all inizio del loro sviluppo cm

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