Bilancio dei sedimenti nel fiume Adige a scala di bacino

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1 Bilancio dei sedimenti nel fiume Adige a scala di bacino Giampaolo Di Silvio^, Paolo Ronco^ e Michael Nones^, Luca Guarino* ^ Università di Padova - Dipartimento di Ingegneria Idraulica Marittima Ambientale Geotecnica - Via Loredan, Padova * Autorità di Bacino dell Adige, Piazza A. Vittoria 5, Trento Introduzione. Fino alla metà del secolo scorso la parte valliva dell Adige, completamente arginata, si presentava ancora come pensile e, cioè, con la quota del fondo fluviale superiore alla quota del circostante piano di campagna. La tendenza ad un eccessivo deposito dell alveo (pericoloso dal punto di vista del transito delle grandi piene) si accompagnava ad un altrettanto chiara tendenza della foce atesina ad espandersi verso il mare, e cioè al progressivo aumento della superficie dell isola del Bacucco (oggi denominata Isola Verde) segnalato, fino agli anni 50, dalle cartografie (1:25.000) I.G.M. del 1897, 1908, 1918, 1931, 1944 e A partire dagli anni '50, la tendenza si inverte e l intero apparato di foce dell Adige comincia a retrocedere, come indicato dal confronto con i rilievi aerofotogrammetrici del 1954, 1979 e 1977 e con la carta tecnica regionale (1:10.000) del Questo iniziale eccesso di sedimenti depositati, nella prima parte del secolo, seguito da un successivo deficit, nella seconda parte, è confermato dalla corrispondente diminuzione del trasporto solido misurato sia a Trento sia a Boara Pisani nei due periodi e Il confronto delle batimetrie eseguite nel 1954 e 1996 in alcuni tratti fluviali, infine, mostra che in quest ultimo mezzo secolo il processo di erosione si manifesta in tutto il corso dell Adige a valle di Verona, ad esclusione (un po sorprendentemente) dell estremo tratto di foce, mentre mancano ancora le elaborazioni a monte di Verona. Le cause, spesso fra loro collegate, di questa evoluzione sono state di volta in volta riconosciute: (a) nelle variazioni dell apporto solido dalle pendici al reticolo fluviale, in relazione al diverso uso del suolo ed alle opere anti-erosione e di consolidamento dei versanti realizzate nella parte alta del bacino; (b) nell azione di trattenuta dei sedimenti ad opera dei serbatoi artificiali; (c) nella modificazione della curva di durata delle portate liquide in relazione all utilizzazione idroelettrica; (d) nella riduzione dei deflussi liquidi per le aumentate derivazioni irrigue; (e) nella modificazione della vegetazione fluviale nelle isole e nelle golene; (f) nelle estrazioni di sabbia e ghiaia nelle cave in alveo. Non è stato, peraltro, ancora possibile istituire un analisi attendibile delle diverse cause.

2 Il bilancio a scala di bacino. Le osservazioni svolte nel precedente paragrafo indicano che un bilancio dei sedimenti può essere significativo solo se eseguito sull intero bacino fluviale ed esteso a un lungo intervallo di tempo (uno o più secoli). Solo ricostruendo i vari termini del bilancio (ingresso, uscita e trasporto) nei diversi periodi storici e lungo i diversi tronchi del reticolo fluviale, sarebbe infatti possibile individuare le cause che hanno prodotto la successione delle erosioni e dei depositi nello spazio e nel tempo, valutare le reciproche interazioni di queste cause e, soprattutto, individuare possibili azioni di mitigazione da mettere in atto. Per eseguire un bilancio a scala di bacino, d altra parte, è necessario poter disporre di un modello che descriva compiutamente il trasporto di sedimenti a diversa granulometria (dai grossi ciottoli, alla sabbia, al limo) lungo l intero corso del fiume Adige, dalle sorgenti al mare, e dei suoi principali affluenti.

3 Su tale modello dovrà essere ricostruita al meglio delle conoscenze la serie temporale degli interventi (consolidamento dei versanti, serbatoi artificiali, impianti idroelettrici, derivazioni, cave di inerti, ecc.) realizzati nelle varie zone del bacino e dovrà essere simulata la propagazione dei relativi effetti, caratterizzata da risposte molto lente (decenni e secoli) su estensioni molto ampie (decine e centinaia di chilometri). Modello morfodinamico a grande scala. Il modello di cui si parla non può essere un convenzionale modello, bidimensionale o unidimensionale, che risolve numericamente le equazioni differenziali complete del moto dell acqua e dei sedimenti. Questi ultimi modelli vengono applicati per riprodurre l evoluzione morfologica dettagliata di tratti relativamente limitati nello spazio e con condizioni al contorno relativamente costanti nel tempo, conseguente all inserimento di una qualche opera localizzata. La loro applicazione, peraltro,

4 richiede un elevata quantità di dati topografici ad alta risoluzione, difficilmente disponibile a scala di bacino. Inoltre la risoluzione delle equazioni differenziali complete (anche solo in forma unidimensionale) richiede tempi di calcolo insopportabili quando fossero estesi a tutto il reticolo idrografico e su periodi pluridecennali, con interventi diffusi e differenziati nello spazio e nel tempo. A tale scopo è necessario mettere a punto un apposito modello che preservi il più possibile il comportamento fisico dei sedimenti (trasporto solido differenziato per classi granulometriche, selezione granulometrica nei fenomeni di erosione e deposito, evoluzione spazio-temporale della composizione del letto) ma che sia molto meno esigente dei modelli convenzionali da punto di vista dei dati necessari e del tempo di calcolo. Un modello di questo genere è stato sviluppato ed applicato già da diversi anni (Di Silvio e Peviani, 1989) ed è basato sostanzialmente sulle seguenti semplificazioni delle equazioni del moto dell acqua: propagazione cinematica (o anche istantanea) delle onde di piena e moto localmente uniforme. Queste ipotesi semplificative consentono numerosi vantaggi per la modellazione. Prima di tutto le caratteristiche geometriche del corso d acqua necessarie e sufficienti per l implementazione del modello (larghezza e pendenza media) sono agevolmente ottenibili da foto aeree o immagini satellitari, senza bisogno di dettagliati rilievi batimetrici. Secondariamente le grandezze idrologiche necessarie per ciascun tratto del corso d acqua o affluente principale, consistenti nella portata di piena ordinaria annua ed nel volume annuo di deflusso (portata media), sono estrapolabili con sufficiente attendibilità dai dati idrologici disponibili sullo stesso corso d acqua ovvero dalle informazioni pluviometriche. Quest ultima circostanza, fra l altro, consente di valutare anche il trasporto solido complessivo per ciascun anno e pertanto di impostare le simulazioni con intervalli di tempo più lunghi (in linea di principio fino a un anno). Si ricorda che le ipotesi semplificative di cui sopra (ed il relativo codice di calcolo MORIMOR) sono state finora principalmente utilizzate per corsi d acqua di montagna (cioè ad elevata pendenza). E stato peraltro recentemente dimostrato (Ronco et al., 2007; Di Silvio, 2007) che le stesse semplificazioni possono essere applicate anche a corsi d acqua di pianura (per es. il basso Zambesi in Africa), purchè il corso d acqua venga schematizzato per mezzo di tratti, aventi caratteristiche geometriche medie, abbastanza lunghi. La lunghezza minima del tratto sul quale è necessario mediare i dati di input (e quindi anche i risultati del modello) dipende da un ben definito parametro, principalmente funzione della pendenza media. Come è intuitivo, per valori maggiori della pendenza (fiumi di montagna), tale lunghezza risulta essere più piccola che non nei tratti di pianura. In compenso, tuttavia, i fiumi di pianura presentano configurazioni abbastanza regolari ed uniformi lungo tratti molto più lunghi, talché la corretta applicazione dei modelli semplificati per elaborazioni a scala di bacino è generalmente garantita.

5 Applicazioni del modello al fiume Adige. L applicazione del modello al fiume Adige è in corso. Attualmente si sta procedendo con la validazione dei dati, la precisazione delle condizioni al contorno (interventi), la taratura del modello e la sua verifica. Riferimenti bibliografici essenziali Ronco, P., Fasolato, G. and Di Silvio, G., 2007, Simulating the profile evolution of large unsurveyed rivers: the case of Zambezi (Austral Africa), 32nd Congress IAHR, Venice, 1-6 July. Di Silvio, G., 2007, Simulating long-term river morphodynamics at watershed scale, Invited Speech, Symposium to honour Professor Selim Yalin, Winnipeg, Maritoba, Canada, Aug. 24. Di Silvio, G. e Peviani, M., 1989, Modelling short- and large-term evolution of mountain rivers: an application to the torrent Mallero (Italy), Int. Workshop on fluid hydraulics of mountain regions, Trento.

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