APPUNTI DI IDRONOMIA MONTANA parte prima

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1 APPUNTI DI IDRONOMIA MONTANA parte prima -1- IL MECCANISMO DEL LETTO FLUVIALE Poiché i fiumi scorrono generalmente entro alvei formati da materiale omogeneo e quindi facile da corrodersi, essi hanno per caratteristica un larghezza sempre maggiore della profondità. Se vengono mantenuti stretti entro argini, scavano, mentre se si lasciano larghi, si dividono in rami, alzano il fondo (depositano). A stabilizzare l alveo concorrono di regola, le tre seguenti cause: 1. la natura della materia di cui sono costituite le rive e il fondo (terreni sabbiosi cedono assai più facilmente alla forza di corrosione dell acqua, di quelli argillosi o rocciosi); 2. la configurazione del fondo (quanto più sarà declive, tanto più la forza dell acqua riuscirà a scavarlo; 3. la forza dell acqua (quanto maggiore è, tanto meno resistono il fondo e le rive, specie quando queste sono acclivi) Un alveo si dice stabilizzato quando esso conserva inalterata la forma e la sostanza. Erosione fluviale L erosione fluviale esercita tre azioni: 1. denudatrice, 2. trasportatrice, 3. accumulatrice Forza centrifuga dei vortici e nell asse delle curvature della corrente (si ha scavo nella parte esterna, mentre si ha spiaggia o arenile nella parte interna). Rapide e cascate si formano quando la pendenza è accentuata e la corrente si stacca dal letto del corso d acqua. Ruscellamento (erosione apparentemente superficiale operata dalle acque selvagge, cioè quelle acque che scorrono in alvei temporanei) Burronamento (erosione accentuata che porta sempre alla formazione di franamenti) Classificazione dei corsi d acqua La portata, ossia la quantità di acqua in mc/sec che passa attraverso una determinata sezione trasversale di un fiume, dipende, oltreché dalle condizioni climatiche e litologiche del bacino idrografico o d impluvio, anche dalla sua estensione. Più regolare portata hanno i corsi d acqua con grande bacino imbrifero rispetto a quelli con bacino più piccolo i quali ultimi risentono maggiormente dell alternarsi delle precipitazioni fino ad essiccarsi per lunghi periodi e gonfiarsi invece repentinamente al sopraggiungere delle piogge. Nel linguaggio comune questo diverso comportamento porta alla distinzione tra fiumi e torrenti. Per fiume si deve appunto intendere quel corso d acqua ad esteso bacino e a moderata pendenza in cui prevale la fase di trasporto e di sedimentazione (deposito) Per torrente, di contro, si deve intendere quel corso d acqua a ristretto bacino e a notevole pendenza in fase prevalentemente erosiva (scavo) Per convenzione si dice che un torrente, per essere definito tale, deve avere una pendenza maggiore del 35 per mille. La correzione di un alveo comprende modificazioni del fondo e delle sponde di corsi d acqua sia in zone montane che di pianura. Prof. LUIGI MARINI Pag. -1-

2 -2- CORREZIONE DEGLI ALVEI CORREZIONE DEGLI ALVEI STABILIZZATI La correzione degli alvei stabilizzati naturalmente, non ha alcuna ragione di farsi. Tutt al più si potrà provvedere a difendere l equilibrio così raggiunto. Lo scopo potrà ottenersi con soglie appena affioranti o comunque di pochissima altezza, o con rivestimenti e combinazioni di tutti e due questi mezzi. CORREZIONE DEGLI ALVEI NON STABILIZZATI IN FASE DI INTERRIMENTO Quando un alveo è in fase di interrimento, generalmente non vi è motivo di intervenire, poiché non si intravedono pericoli immediati. Tuttavia talvolta è necessario intervenire per provocare un acceleramento della stabilizzazione (né scavo, né deposito), per esempio per evitare la formazione di contropendenze e ristagni di acqua: a questo scopo si può ricorrere all abbassamento della soglia che condiziona lo svolgimento della circolazione nel tronco da correggere e susseguentemente alla profilatura dell alveo a monte della soglia medesima. L operazione è facilmente ottenibile, trattandosi di lavori in terra, ma comporta spesso un ribaltamento della situazione: abbassando la soglia si provoca quasi sempre uno scavo. E quindi necessario andare cauti nel forzare la mano alla natura stessa. Per impedire l interrimento di un tronco d alveo si può intervenire anche con il restringere la sezione trasversale del tratto (varice) mediante argini longitudinali: diminuendo infatti la sezione, aumentala velocità della circolazione e quindi la capacità della corrente liquida di trasportare la componente solida, anziché depositarla. CORREZIONE DEGLI ALVEI NON STABILIZZATI IN FASE DI SCAVO Per impedire lo scavo degli alvei e accelerare la stabilizzazione degli alvei stessi, si può ricorrere alla sopraelevazione delle soglie naturali, nonché alla costruzione di serre artificiali da intercalare fra quelle naturali esistenti. A differenza della correzione per abbassamento delle soglie degli alvei in fase di interrimento, queste operazioni non riescono mai dannose. Per effetto dell innalzamento dell alveo, gli interrimenti esercitano sui versanti laterali un effetto consolidante, tant è che proprio per questo si creano soglie artificiali. Tuttavia l effetto principale dell azione correttrice delle soglie è quella della stabilizzazione dell alveo e l effetto complementare riguarda il consolidamento dei versanti. La briglia rappresenta il tipo di soglia idonea per impedire lo scavo del fondo con effetto utile anche su tutto il tratto coperto, per l interrimento prodotto dal manufatto. Tuttavia è necessario tenere conto dell altezza delle opere e ciò si fa calcolando il pendio normativo sulla base del profilo longitudinale del corso d acqua nel tratto considerato e di quello teorico, necessario per impedire lo scavo. Una volta stabilita la pendenza del pendio normativo, l alveo viene diviso in tratti e si interviene procedendo da valle a monte (questa è la regola anche se possono esserci valide eccezioni). E sempre preferibile fare più manufatti di piccole dimensioni (l altezza in media può variare da m.1 a m. 6), che minori opere di dimensioni più grandi e ciò, sia per le difficoltà operative, sia per i maggiori costi richiesti in questo ultimo caso. I mezzi utilizzati per la difesa di sponda sono quindi la briglia, l argine, il repellente, il rivestimento vegetale andante o mediante terrazzamento. L effetto della briglia dipende dalla sua altezza che influenza l interrimento a monte. L effetto del repellente dipende dalla lunghezza di esso, ma in genere è modesto. L effetto dell argine: la quantità di difesa di sponda è uguale alla lunghezza dell argine stesso. Dal punto di vista tecnico, se la sezione trasversale del corso d acqua è maggiore della lunghezza della sponda da difendere, allora è preferibile l argine alla briglia. Di conseguenza nella pratica, la difesa di sponda si fa normalmente con le briglie in montagna e con gli argini o repellenti in pianura. Prof. LUIGI MARINI Pag. -2-

3 -3- STRUMENTI PRINCIPALI PER IL GOVERNO DEI CORSI D ACQUA MONTANI a) Opere paramassi e avvisatori automatici Consistono in muri, stecconate, fossi e piantagioni, aventi la funzione di arrestare i massi prima che arrivino nell area da difendere (strade, ferrovie, piazzole, ecc). Si possono usare anche gallerie artificiali (quando la quantità e l estensione dell area sono elevate). Si possono utilizzare avvisatori automatici (reti metalliche in cui vi è corrente a bassa tensione che si interrompe con la caduta del materiale e che attiva semafori o altro) b) Stabilizzazione ed assicurazione della superficie dei pendii e dei fronti Nei pendii in cui si sono distaccati frammenti di roccia, si può provvedere al rastrellamento se il materiale non si può fermare. Altrimenti si provvede con mensole, tiranti, ingabbionamenti, oppure con rinsaldamenti ottenuti mediante iniezioni cementizie oppure mediante bullonature nella roccia. Quest ultima consiste nel serraggio della parte superficiale del terreno con quella più interna e più salda, mediante chiodi di ferro (bulloni). c) Arginature e spostamenti delle opere ricadenti in distretti di deiezione di una frana Nel caso che il materiale franante non sia costituito da singoli massi o blocchi, ma possa raggiungere in massa l area da proteggere, bisogna allora ricorrere ad alti muri o ad argini in terra o a scogliere capaci di trattenere la massa detritica. Nel caso che tali opere non siano efficienti o non possano essere realizzabili, allora sarà necessario provvedere a spostare in zone sicure le opere in pericolo. d) Raddolcimento del pendio ed opere di sostegno Quando una pendice instabile è costituita da terreni sciolti, l instabilità può dipendere esclusivamente dall inclinazione eccessiva. Quando non è possibile provvedere allo sbancamento per ridurre la pendenza, si dovrà provvedere con opere di sostegno artificiali come speroni, contrafforti, banchettoni, muri, da realizzarsi in muratura di pietrame e malta, o in calcestruzzo e a secco, o anche a struttura mista. Tali opere dovranno essere ben fondate, cioè al di sotto della presumibile superficie potenziale di scorrimento, e dovranno essere munite di vespai, drenaggi e feritoie per alleggerire la spinta. e) Terreni lapidei stratificati a franapoggio I terreni lapidei stratificati a franapoggio possono essere stabili quando l angolo di scarpata della trincea con il piano di campagna è maggiore di quello di inclinazione degli strati stessi, quando i giunti di stratificazione non sono aperti (non vi sia la possibilità di scivolamento fra uno strato e l altro). Negli altri casi è necessario adottare provvedimenti come quelli dei casi a), b), d) e f). f) Terreni lapidei molto fratturati Se lo stato di fratturazione delle rocce assume quello di materiale sciolto, allora si ricorre ai criteri esposti alla lettera d). Se interessano grossi blocchi di roccia vale invece quanto esposto alla lettera i) g) Opere di rivestimento Si tratta di opere da effettuarsi su terreni in pendenza costituiti da materiale a basso grado di coesione (argille, marne, sabbie, tufi vulcanici, ecc), i quali sono di per sé stessi stabili, ma soggetti a lenta degradazione ad opera degli sbalzi termici e degli altri agenti climatici. Si interviene con murature a secco, a malta o a solette di calcestruzzo purché ben fondate e dotate di feritoie nonché di un conveniente strato di materiale sciolto a grossa grana con funzione di vespaio a monte. L esecuzione dell opera deve essere preceduta dalla ripulitura del fronte, asportando i blocchi di materiale già distaccati. h) Opere di sostegno nei terreni soggetti a scorrimento Prof. LUIGI MARINI Pag. -3-

4 Quando la pendenza del versante è troppo forte in rapporto alle caratteristiche geotecniche della formazione o ai carichi incombenti in prossimità del ciglio superiore della scarpa, s interviene, non più per proteggere la superficie del pendio, ma per contrastare l azione della forza-peso. Per assicurare la stabilità della massa si rende necessario asportare il prisma in eccesso o sostenerlo con opere resistenti a spinte orizzontali o servendosi di ambedue i sistemi. Si impiegano contrasti murari consistenti in muri di sostegno in pietrame a malta o in calcestruzzo (talora armato), o in gabbioni. Quando i terreni risultano compressibili o comunque instabili è necessario il ricorso ad opere deformabili (murature a secco e gabbioni). i) Singole discontinuità pendenti verso valle e separanti masse instabili di grandi dimensioni Si tratta di casi in cui il pericolo di una frana è reale. Nel caso in cui le condizioni statiche del masso instabile siano prossime a quelle dell abbandono di ogni resistenza, ne va allora provocata la caduta, regolandola opportunamente. Nel caso diverso si deve ricorrete ad opere di sostegno vere e proprie (muri, tiranti, intelaiature) dello stesso tipo di quelle accennate alla lettera b) ma di robustezza adeguata alle masse da sostenere e con cementazione (mediante iniezioni sotto pressione) tale da potere restituire la stabilità al sistema. l) Prosciugamento con drenaggi e con elettrosmosi I casi precedentemente esaminati, nei quali l acqua ha importanza irrilevante, sono i meno frequenti. Per lo più l acqua costituisce invece un fattore determinante del franamento. Salvo qualche caso particolare, il provvedimento principale consiste pertanto nella eliminazione di quest acqua (prosciugamento) per poi procedere alle opere già elencate alle lettere d) e) f) g) h) i). E necessario distinguere queste acque interne a seconda che esse siano localizzate o diffuse e che la zona d infiltrazione sia esterna oppure interna. Per acqua diffusa nella massa si intende quella che imbeve tutto il materiale sciolto, il quale pertanto si trasforma alla stato plastico o addirittura fluido. La stabilizzazione si può effettuare soltanto dopo avere ridotto il contenuto d acqua in tutti i punti della massa stessa. Per acqua localizzata o concentrata lungo una superficie consistente, si intende quella accumulatasi lungo l area di confine compresa fra due formazioni a permeabilità diversa e precisamente meno permeabile quella inferiore. L azione di questo tipo d acqua, detta lubrificante, può provocare la semplice plasticizzazione della striscia di terreno che ne è imbevuto, oppure arrivare a determinare il lavorio necessario al trascinamento delle particelle più piccole. I provvedimenti da adottare risultano i seguenti: raccogliere e allontanare le acque prima che penetrino nel terreno come detto alle lettere n) e p). intercettare le acque sotterranee a monte della massa da stabilizzare o comunque lungo il loro percorso mediante drenaggi in trincea o in galleria o anche a mezzo pozzi collegati da cunicoli (acque concentrate) richiamare le acque a valle mediante banchettoni drenanti o di pietrame (acque diffuse o concentrate) prosciugare uniformemente la massa mediante trincee, pozzi, gallerie drenanti e, se tali opere non fossero efficaci a causa di poca permeabilità del terreno, ricorrere all elettrosmosi (acque diffuse) m) Banchettoni permeabili L acqua sotterranea talvolta si incrosta, ma più spesso trascina le particelle del suolo sciolto che attraversa creando ingrottamenti che determinano poi il crollo degli strati compatti sovrastanti come generalmente accade nei terreni incoerenti. Si ricorre allora ai cosiddetti banchettoni di pietrame la cui stabilità e efficacia sono affidate al presupposto che la loro fondazione scenda al disotto della massa di terreno interessata dalla circolazione d acqua. n) Allontanamento delle acque superficiali dalla zona d infiltrazione Si deve impermeabilizzare il terreno per lo spessore necessario oppure ricoprirlo anche con pavimentazioni adatte allo scopo. Si può ricorrere inoltre a cunettoni o fossi di guardia che intercettino le acque superficiali provenienti da monte. L impermeabilizzazione si può ottenere con tecniche naturali provvedendo all inerbimento o rimboschimento e vietando in ogni caso le lavorazioni agricole del terreno. Prof. LUIGI MARINI Pag. -4-

5 o) Allontanamento delle acque dal ciglio superiore dei pendii e banchettoni di protezione degli strati più erodibili Contro l acqua che scorre su un pendio, erodendo gli strati più sensibili, i provvedimenti possono essere diretti ad evitare che l acqua scorra sul pendio stesso (mediante fossi di guardia a varie altezza), o che essa acquisti velocità (mediante interruzione del pendio con gradoni e cunette). E importante provvedere inoltre al rivestimento del pendio con zolle erbate, banchettoni in pietrame, muri a secco, ecc.. p) Disciplinamento delle acque superficiali Quanto si è esposto alle precedenti lettere (o) e (n) costituisce nell insieme ciò che si chiama disciplinamento delle acque selvagge scorrenti in superficie. Tale disciplina delle acque, nel caso che il pendio sia inciso da rigagnoli, rivi, torrenti è subordinata alla esecuzione di opere più specializzate come per esempio le briglie e rimboschimenti con terrazzamenti. q) Opere di difesa di pendii contro l erosione Contro l erosione della base di un pendio valgono le seguenti opere: argini longitudinali paralleli al corso d acqua: essendo paralleli al corso della corrente, contengono le piene e allontanano l acqua dal piede del pendio. Difese radenti: sono addossate alle sponde e costituite da muri, gabbioni, scogliere di massi o di pietrame, ecc. Difese trasversali: sono costituite dagli stessi materiali sopra esposti, ma disposte trasversalmente (repellenti o pennelli). Opere di sistemazione propriamente detta, che impegnano l intera sezione di un corso d acqua, sono costituite dalle briglie. Per i criteri di scelta, ubicazione, orientamento, conformazione e dimensionamento di queste opere, si rimanda alle successive lezioni di Idronomia e di Costruzioni. * * * * Prof. LUIGI MARINI Pag. -5-

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