DINAMICA DEI CORSI D ACQUA

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1 DINAMICA DEI CORSI D ACQUA OPERE DI SISTEMAZIONE FLUVIALE con CENNI DI INGEGNERIA NATURALISTICA ITG A. POZZO TERZA LICEO TECNOLOGICO Prof. Romano Oss

2 Premessa all ingegneria naturalistica L insieme delle relazioni esistenti tra gli esseri viventi e dei loro rapporti con l ambiente circostante forma una unità funzionale chiamata ecosistema: la modifica di una delle componenti biotiche o abiotiche del sistema provoca inevitabilmente delle conseguenze sulle altre. Dipendenti da dinamiche e peculiari condizioni climatiche, pedologiche e morfologiche, le diverse specie vegetali ed animali si sono evolute e sviluppate in comunità, la biocenosi, in stretta interdipendenza con il circostante ambiente fisico.

3 Finalità dell ingegneria naturalistica tecnico-funzionali, per esempio antierosive e di consolidamento di una scarpata; naturalistiche, non di semplice copertura a verde ma di ricostruzione o innesco di ecosistemi paranaturali; paesaggistiche, di "ricucitura" al paesaggio naturale circostante; economiche, in quanto strutture competitive e talvolta alternative ad opere tradizionali.

4 L Ingegneria Naturalistica è una disciplina tecnico naturalistica che utilizza piante vive autoctone come materiale da costruzione, in abbinamento a materiali inerti tradizionali e non. L ingegneria naturalistica utilizza: Tecniche di rinaturazione finalizzate alla realizzazione di ambienti idonei a specie o comunità vegetali e/o animali; Le piante vive, o parti di esse, quali materiali da costruzione, da sole o in abbinamento con altri materiali; Materiali, anche solo inerti, infrastrutture ed altri provvedimenti volti a fornire condizioni favorevoli alla vita di specie animali.

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6 Quantità d acqua presenti sul pianeta: negli oceani 1370 x 10 6 km 3 nelle falde profonde 56 x 10 6 km 3 (acque fossili inaccessibili riserve per il futuro) nei Poli e nei ghiacciai 29 x 10 6 km 3 nelle falde più superficiali 4 x 10 6 km 3 umidità del suolo km 3 nell atmosfera km 3 acque interne di laghi e fiumi 1200 km 3 acqua della componente biologica 700 km significa milioni DATI RELATIVI ALL ACQUA

7 Stima del tempo medio di residenza delle molecole d acqua nei diversi ambienti: negli oceani qualche milione di anni nei ghiacciai anni nelle falde superficiali 300 anni nell atmosfera 9 giorni nelle acque interne 12 giorni nella componente biologica 7 giorni Dati allarmanti: persone al mondo non hanno accesso all acqua potabile; In Italia il consumo giornaliero pro capite è di 140 litri.

8 I CORSI D ACQUA L'uomo fin dai primordi è costretto a convivere con gli eventi naturali legati all'azione dell'acqua sulla terra ferma: esondazioni, divagazione degli alvei, erosione, frane e colate detritiche. Da sempre ovunque sul pianeta l'uomo interviene sul territorio per porre sotto controllo questo elemento prezioso e pericoloso al tempo stesso: al fine di difendersi, di rendere disponibili nuove terre e per sfruttarlo (uso a fini energetici, agricoli, potabili). A partire dal XIX secolo, questa convivenza si è modificata significativamente per due ragioni: da un lato la pressione antropica in certe aree del pianeta è cresciuta a dismisura e dall'altro la capacità di intervento, anche in forma diffusa, da parte dell'uomo si è notevolmente potenziata. Le conseguenze di questi cambiamenti possono sintetizzarsi sotto due aspetti fondamentali: l'occupazione di aree pianeggianti sempre più vaste in competizione con i corsi d'acqua che le hanno create ed il conseguente moltiplicarsi di interventi incisivi in grado di alterare fortemente la dinamica dei processi naturali.

9 Il bacino idrografico Il termine bacino idrografico, o bacino imbrifero, indica la porzione di superficie terrestre, limitata dalla linea di displuvio o spartiacque, entro la quale si raccolgono e defluiscono le acque derivanti dalle precipitazioni liquide (pioggia), dallo scioglimento delle nevi, da eventuali sorgenti. Le acque defluiscono in superficie attraverso la rete di drenaggio oppure in sotterraneo (falda freatica o artesiana) fino a giungere alla sezione di chiusura. Il bacino idrografico non solo è considerato come unità geomorfologica, ma viene assunto come territorio di riferimento in numerosi ambiti applicativi. In particolare, il bacino è l'unità spaziale più comune per lo studio degli impatti dell'utilizzazione del suolo sulla qualità e quantità dell'acqua. Il termine bacino compare inoltre nella denominazione di organizzazioni ed enti governativi di pianificazione e controllo.

10 Un bacino idrografico presenta, dal punto di vista morfologico, tre zone, in genere facilmente distinguibili : Il bacino di raccolta come produttore di sedimenti e di deflusso. Si identifica con la parte del sistema situata alle quote più elevate, altrimenti denominata zona di testata (upland o headwater). Il canale di trasferimento in cui avviene il deflusso dei sedimenti. I conoidi alluvionali, oppure le zone deltizie in cui il deflusso viene recapitato al recipiente (mare, lago o altro corso d'acqua). Vi si verifica principalmente deposizione dei materiali trasportati.

11 Ambiente fluviale Se in passato i corsi d'acqua erano considerati una risorsa importante soprattutto in termini di sfruttamento che se ne può fare (acqua potabile, acqua per irrigare, pesca, energia), in tempi più recenti si sta affermando sempre più l'importanza dei fiumi come risorsa di alto valore ecologico e paesaggistico. I fiumi sono caratterizzati da una elevata quantità di habitat che offrono possibilità di vita a pesci, mammiferi, uccelli, invertebrati e vegetazione. Le variazioni che presso un fiume avvengono in senso longitudinale, laterale, verticale e lungo la linea temporale, danno vita ad un ecomosaico estremamente vario e ricco di transizioni (ecotoni). Sono i cambiamenti che avvengono nella velocità e profondità dell'acqua, nelle caratteristiche granulometriche del fondo, nella tipologia di vegetazione delle sponde e delle aree golenali, che creano una successione e sovrapposizione di svariati habitat e nicchie ecologiche da cui dipende la biodiversità. Questa ricchezza non ha solamente un valore di carattere naturalistico ma anche una estrema importanza in relazione alle capacità omeostatiche (capacità di mantenere o recuperare il proprio equilibrio in seguito ad un disturbo) dei corsi d'acqua, quali ad esempio la capacità autodepurativa biologica delle acque e la protezione dall'erosione.

12 Gli interventi di sistemazione di corsi d'acqua possono avere effetti devastanti su questa varietà di habitat: rettificare, cementificare, semplificare le sezioni trasversali, creare degli ostacoli trasversali che interrompono la continuità longitudinale, ridurre la portata, sono azioni che possono avere effetti estremamente dannosi. Come si può facilmente comprendere i danni derivano dal tipo di materiale utilizzato ma anche e soprattutto dagli sconvolgimenti plano altimetrici apportati al corso d'acqua. Non possiamo considerare sufficiente, ad esempio, garantire semplicemente la crescita di vegetazione in seguito alla sistemazione dell'alveo, se a questa si accompagna la cancellazione di quei tratti morfologici da cui dipende l'alternarsi di habitat e microhabitat che rendono il fiume un complesso organismo vivente. I corsi d'acqua offrono anche un'altra importante opportunità: la realizzazione e/o il mantenimento di corridoi ecologici. La conservazione dell'ambiente è passata dalla creazione e tutela di isole ecologiche alla realizzazione di reti all'interno delle quali sono consentiti flussi di materia, di energia e di patrimoni genetici. I fiumi e la fascia di territorio a cavallo di essi, se mantengono la loro naturalità, si prestano in maniera ottimale allo scopo descritto sopra.

13 Le riflessioni sugli effetti di molti anni di azioni indiscriminate sull'ambiente fluviale e l'affermazione di un approccio scientifico sempre più rigoroso alle tematiche ecologiche hanno condotto ad importanti cambiamenti di mentalità e sensibilità nella progettazione delle sistemazioni fluviali quali: l affermarsi di un approccio multidisciplinare che permette di tenere conto della complessità strutturale e funzionale del corso d'acqua; studi a livello di bacino per tenere conto delle relazioni di interdipendenza tra gli ambienti che lo compongono; diminuzione dell'impatto ambientale delle opere per mezzo di nuovi materiali, materiali tradizionali usati secondo nuovi criteri e tecniche di ingegneria naturalistica.

14 Sezione di un tratto naturale di corso d acqua alpino

15 Il sistema fiume con l acqua, l alveo, le sponde e le rive costituisce un variegato insieme di habitat per un elevato numero di organismi viventi. Modellati dagli agenti atmosferici ed in base alle caratteristiche litologiche delle zone attraversate, i corsi d acqua presentano una notevole diversità strutturale che conferisce a ciascun fiume una propria personalità.

16 L aspetto di un corso d acqua dipende anche dagli interventi operati dall uomo. Nella maggior parte dei paesi industrializzati, i corsi d acqua hanno subito pesanti interventi di regimazione ed i tratti rimasti ancora naturaliformi sono diminuiti drasticamente negli ultimi decenni.

17 Interessi economici basati su logiche di breve periodo hanno spesso influito in maniera determinante sulla scelta degli interventi da attuare sul territorio. L evoluzione dei modi di vivere e di pensare, così come i comportamenti sociali, hanno portato negli ultimi cinquant anni ad un impoverimento di molti ambienti naturali, con una conseguente tendenza all uniformità ed alla banalizzazione del territorio: i corsi d acqua, purtroppo, non sono sfuggiti a questa regola.

18 Situazioni paesaggistiche che l ingegneria naturalistica vorrebbe evitare.

19 I fenomeni naturali legati all acqua come: precipitazioni infiltrazioni percolazioni ruscellamenti agiscono in modo complesso, sia a causa della variabilità dei fattori climatici che li regolano, sia per la natura dei suoli che li subiscono.

20 L acqua forma dei deflussi che possono essere permanenti o temporanei, superficiali o sotterranei, caratterizzati anche da fenomeni chimici di dissoluzione (carsismo). Per comprendere le origini delle erosioni e delle inondazioni si deve tenere presente che, da un punto di vista idraulico, l acqua è un fluido e quando scorre dissipa una parte della propria energia per attrito; questa energia perduta si trasmette al materiale presente nell alveo sotto forma di una forza che, in condizioni particolari, ne determina lo spostamento: la capacità dell acqua di trasportare i materiali è direttamente proporzionale a tale energia.

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22 L erosione ed il conseguente trasporto di materiale, in sintesi, dipende principalmente dalle seguenti caratteristiche del fiume:. portata idrica;. pendenza delle sponde;. altezza delle sponde;. pendenza dell alveo;. larghezza dell alveo;. granulometria del materiale litoide del fondo.

23 In funzione dei sopracitati parametri si possono verificare diverse forme di trasporto: per trascinamento: fenomeno che si verifica nel caso di piene eccezionali durante le quali i materiali inerti di una certa dimensione vengono spostati per brevi distanze, ma agendo come una fresa, provocano notevoli erosioni al fondo; per rotolìo: ciò accade soprattutto nei corsi d acqua a regime torrentizio; per saltazione: i ciottoli ed i sassi compiono dei salti (da qualche centimetro a parecchi metri) in funzione delle loro dimensioni; in sospensione: i materiali di dimensioni molto piccole, come le argille, i limi e le sabbie, sono presenti nell acqua senza esservi disciolti. Non va infine dimenticato il trasporto in soluzione, nel quale gli elementi sono legati alle molecole d acqua conferendone diverse e complesse proprietà fisico-chimiche.

24 CARATTERISTICHE DEI TRATTI DI UN CORSO D ACQUA In generale un corso d acqua si suddivide i tre tratti: aste montane: caratterizzate da forte pendenza ed erosione aste intermedie: caratterizzate da elementi di deposito e minore erosione aste di pianura: caratterizzate da velocità dell acqua bassa, prevalenza di deposito, formazione di meandri

25 aste montane: caratterizzate da forti pendenze, da substrato litoide da un azione erosiva o di scavo e da un elevata azione di trascinamento che mobilita periodicamente materiale detritico di varia pezzatura, dalla sabbia ai grossi blocchi.

26 Se il bacino d impluvio è situato al di sotto del limite dei boschi, l alimentazione avviene da sorgenti perenni e il deflusso è più regolare; in queste zone possono essere utilmente previsti interventi mirati alla conservazione della copertura boschiva e al raggiungimento di una buona regimazione dei deflussi superficiali, limitando il trasporto solido a valle. I problemi maggiori si hanno per i tratti posti al di sopra del limite del bosco, dove non è possibile utilizzare la vegetazione per rallentare la velocità dell acqua e diminuire il trasporto solido. In questi tratti possono rendersi necessarie opere di imbrigliamento;

27 aste intermedie: caratterizzate da una forza erosiva inferiore, tratti di deposito di materiali grossolani (ciottoli, ghiaie), l alveo è ampio, ramificato, intrecciato, a morfologia instabile. La pendenza dell alveo diminuisce via via che si procede verso la confluenza di fondovalle dove, in conseguenza dello spagliamento della corrente, si determinano ampi depositi di materiale detritico coni di deiezione.

28 In queste zone, la presenza di insediamenti richiede spesso la regolarizzazione e regimazione dell alveo. Tali interventi riducono la scabrezza aumentando le velocità e la capacità di trasporto solido del torrente. Ciò causa la distruzione temporanea delle comunità vegetali e animali,oltre che aumentare le probabilità di esondazione a valle

29 aste di pianura: caratterizzate da alvei unici, sinuosi con anse e meandri. Le zone in erosione si alternano a quelle di deposito, formando appunto i meandri caratterizzati da erosione in sponda esterna alla curva e depositi in sponda interna. Gran parte dei corsi d acqua di questo tipo sono caratterizzati da un sostanziale equilibrio tra erosione e sedimentazione, pur essendo talvolta notevole l apporto solido proveniente dagli affluenti. Dinamica della corrente nei meandri

30 Dal punto di vista ecologico le aste di fondovalle ricoprono oggi l importantissimo ruolo di corridoi ecologici, dato il drastico impoverimento ecosistemico delle aree coltivate e l intensificazione dell uso antropico dei suoli pianeggianti. In particolari tratti, tuttavia, l azione di trascinamento delle acque è paragonabile a quella del corso inferiore dei torrenti montani e quindi è in grado di causare fenomeni di escavazione intensi. Tali fenomeni possono poi essere esaltati dall uomo, dal disboscamento e dalla messa coltura del suolo forestale e dalla costruzione di edifici e sovrastrutture che, essendo spesso realizzate all interno delle aree di pertinenza fluviale, causano ostacoli di deflusso, riduzione delle sezioni trasversali, aumento della velocità e dell azione di trascinamento delle correnti idriche.

31 Caratteristiche delle aste montane Le aste montane nella maggioranza sono di carattere torrentizio. Secondo la classificazione Montgomery Buffington il torrente rispetto al corso d acqua di pianura ha: pendenza superiore al 2% tempo rapido di risposta alla piena carattere della portata impetuoso granulometria grossolana del materiale trasportato ampiezza del bacino inferiore a 100 Kmq

32 STRUTTURA DEI TRATTI DI UN ASTA MONTANA Steep Pool Gradini e piscine Pendenza superiore al 3-4% Grossi massi messi trasversalmente al torrente Si formano cascatelle

33 Riffle Steep Pool Presenza di scivoli Base di deposizione addossata alle sponde Presenza di rapide o raschiere

34 Cascata salto maggiore di 3 metri Rapida serie di salti che non occupano tutta la sezione trasversale dell alveo

35 Piazze di deposito cluster: dividono il fiume longitudinalmente barre: trasversali o laterali raggruppamenti: possono portare vegetazione

36 INTERVENTI SULLE ASTE MONTANE Con le nuove tecniche di sistemazione delle aste torrentizie (step pool e log step) si cerca di copiare i modi naturali di autosistemazione del torrente. Queste tecniche vengono adottate su tratti torrentizi dove i rischi idrogeologici sono minori. I torrenti in equilibrio infatti cercano di autosistemarsi disponendo in modo caratteristico i materiali presenti nell alveo. In molti corsi d acqua montani, con pendenza superiore al 2-3% ed una granulometria in alveo molto assortita, i riffle o raschiere si raccorciano, dando luogo ad un unità morfologica comunemente indicata con il termine di step.

37 Gli step sono costituiti da un gruppo di massi saldamente incastrati fra loro e posti trasversalmente rispetto alla corrente, lungo una linea retta o curva, in modo tale da costituire una sorta di gradino. Lo spazio fra uno step ed il successivo è occupato dalle pool, composte da materiale notevolmente più fine rispetto agli step. La pool viene costruita in leggera contropendenza.

38 Lo step pool è una opera trasversale di nuova concezione, costituita da soli massi di pietra di diverse dimensioni (alcuni grandi ed altri più piccoli) sistemati in modo da riprodurre (o copiare, se si preferisce) il modo naturale con il quale i torrenti tendono ad auto-sistemarsi. Lo log step è una opera trasversale, simile allo step pool, in cui i massi di pietra di diverse dimensioni (alcuni grandi ed altri più piccoli) vengono combinati con tronchi di diverse dimensioni, sistemati in modo da riprodurre un altro modo modo naturale con il quale i torrenti tendono ad auto-sistemarsi.

39 Gli step pool si possono presentare isolati o in sequenza (almeno tre step consecutivi). In questo ultimo caso il profilo longitudinale del fondo assume un andamento a gradinata abbastanza simile a quello che si ottiene con una serie di soglie di consolidamento. Nei bacini idrografici con un elevata copertura arborea e/o arbustiva possono innescarsi, durante gli eventi più intensi, dei fenomeni di discreto trasporto di materiale vegetale. La ramaglia ed i tronchi caduti accidentalmente in alveo e successivamente incorporati nel letto del corso d acqua divengono parte integrante della morfologia torrentizia, edificando un unità morfologica a cui si attribuisce il nome di log step quando il deposito è dislocato trasversalmente rispetto alla direzione della corrente.

40 Il ruolo della vegetazione Lo sviluppo e l utilizzazione di tecniche di Ingegneria Naturalistica pone il problema di valutare gli effetti che possono aversi in seguito all impianto di nuova vegetazione su una sponda fluviale. Viceversa, la parziale o totale asportazione di vegetazione da un tratto di sponda, che ha spesso costituito durante gli ultimi decenni una pratica estremamente comune da parte degli Enti preposti all intervento sui corsi d acqua, pone un problema di tipo opposto e solo recentemente si è messa in discussione l opportunità e la convenienza di tale tipo di intervento, anche in conseguenza della contemporanea affermazione delle tecniche di Ingegneria Naturalistica.

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42 La vegetazione ha molteplici effetti su: fenomeni di esondazione arretramento di una sponda sedimentazione trasporto solido

43 La valutazione degli effetti della vegetazione ed il bilancio tra quelli stabilizzanti e quelli destabilizzanti dovrebbero costituire il punto di partenza sul quale basare qualsiasi criterio di gestione e strategia di intervento.

44 Gli effetti principali della vegetazione nei confronti dei processi di erosione fluviale sono: aumento della scabrezza nella zona prossima alla sponda; riduzione della velocità e delle azioni tangenziali della corrente; deviazione della corrente dal perimetro bagnato; azione di protezione indiretta nei riguardi della sponda stessa. La presenza di vegetazione ha pertanto l effetto di aumentare notevolmente la resistenza all erosione dovuta alla corrente fluviale.

45 Affinché la presenza di vegetazione sia efficace contro l erosione essa deve estendersi fino al livello di magra, altrimenti la corrente può facilmente esercitare un azione di erosione alla base della sponda destabilizzandone anche la porzione superiore. Criteri progettuali Gli interventi di Ingegneria Naturalistica vanno visti nel quadro della rinaturazione dei corsi d acqua che devono comprendere non solo interventi antierosivi con le specie vegetali vive, ma anche azioni volte al massimo della diversità morfologica nel tracciato o nella sezione dell alveo, per offrire nicchie specializzate alle comunità ittiche e bentoniche.

46 I principi e le tecniche dell'ingegneria naturalistica possono essere applicate lungo i corsi d'acqua, nelle zone umide e sui versanti adiacenti ai corsi d'acqua con le seguenti finalità: Corsi d'acqua: gli interventi possono riguardare il consolidamento delle sponde, con relativo rinverdimento; azioni per limitare il trasporto solido o per rallentare la corrente; costruzione di briglie e pennelli; creazione di rampe di risalita per agevolare la presenza dell'ittiofauna. Zone umide: realizzazione di ambienti idonei alla sosta ed alla riproduzione degli animali. Versanti: consolidamento ed inerbimento di pendici, sistemazione di frane.

47 Posizionamento di rifugi per la fauna ittica in legno di castagno che fungono anche da diversori della corrente

48 Va quindi valutata la possibilità di realizzare: modifiche morfologiche al corso d acqua, diminuendo la monotonia dei tratti canalizzati; recupero, ove possibile, dei vecchi meandri; ampliamento delle sezioni in area golenale; creazione di casse di espansione arginate;. interventi di sola rinaturalizzazione a lato dei corsi d acqua (creazione di biotopi umidi) anche in tratti senza necessità di interventi idraulici; provvedimenti di uso faunistico quali: rampe a blocchi, scale di risalita per pesci, tane, stagni per riproduzione degli anfibi.

49 Gli interventi sull asta fluviale vanno concepiti secondo il principio che la diversità morfologica si traduce in biodiversità: è necessario, pertanto, invertire la tendenza alla riduzione delle aree di pertinenza del corso d acqua, alla loro rettificazione e alla cementazione dell alveo, non considerando che la vegetazione igrofila sia un ostacolo al rapido deflusso delle acque; quest ultima deve essere considerata una risorsa non solo naturalistica, ma anche di interesse idraulico per la protezione flessibile dall erosione.

50 Alcuni tipi di interventi di rinverdimento per la protezione antierosiva dei versanti in erosione per consentire l aumento del tempo di corrivazione delle acque e la diminuzione del trasporto solido a valle; sul corso d acqua tesi a diminuire l energia cinetica tramite la riduzione della pendenza; ove sia necessario ridurre la pendenza longitudinale dell alveo al posto delle briglie in calcestruzzo, in molti casi si possono impiegare le briglie in legname e pietrame eventualmente combinate con elementi vivi quali le talee di salice.

51 per garantire la continuità biologica all ittiofauna, ove le caratteristiche morfologiche dell alveo lo consentano, è possibile realizzare, al posto delle briglie, le rampe in pietrame per la risalita dei pesci; realizzazione di casse d espansione, anche di piccole dimensioni, per abbassare i picchi delle piene, ottenendo aree da sistemare secondo la biodiversità; realizzazione, ove possibile, di aree umide in corrispondenza delle immissioni dei canali di drenaggio o dei fossi affluenti; favorire la meandrificazione del corso d acqua nei tratti compatibili, con conseguente asimmetria della sezione idraulica significa ricomporre la morfologia naturale ed aumentare le capacità depurative del corso d acqua; eliminazioni dei tratti cementificati per spezzare l isolamento tra l acqua ed il substrato, ricostruendo il rapporto con la falda ed il corso d acqua e rendendo possibile la rivitalizzazione del corso d acqua

52 CONTROLLO DELL EROSIONE IDROMETEORICA È l'insieme dei provvedimenti che limitano l'insorgere e le conseguenze dell'erosione. Non si limita alle zone in pendio ma riguarda anche la pianura dove le piene sono dovute sia all'innalzamento del letto dei fiumi a causa della sedimentazione sia alla diminuzione dei tempi di corrivazione a seguito del denudamento dei versanti. Le opere principali si suddividono in quattro grandi gruppi: Sistemazioni idrauliche di pianura per il controllo della portata d'acqua Sistemazioni idraulico-forestali montane per regolare le portate e ridurre il trasporto solido Stabilizzazione dei versanti per arrestare l'erosione Sistemazioni idraulico agrarie per la conservazione del suolo e la disponibilità d'acqua

53 ELEMENTI DI SISTEMAZIONE DEI TORRENTI ALPINI Le opere trasversali (briglie di contenimento, briglie di trattenuta, briglie filtranti, step pool, log step) e longitudinali (difese spondali e muri di sponda, scogliere) condizionano la morfologia del torrente e possono considerarsi delle soglie morfologiche di tipo artificiale. Le opere tradizionali di sistemazione dei torrenti vedono le regioni dell arco alpino particolarmente esperte. La Serenissima Repubblica di Venezia si preoccupava dei disastri dei fiumi che terminavano nella laguna (il fiume Brenta fra questi) e poneva in essere degli interventi sui torrenti del Lagorai, nel Primiero e nel Vanoi. Sul torrente Fersina sono state costruite delle briglie già nel 1500, per interessamento del cardinale Bernardo Clesio. La lunga tradizione viene portata avanti dall Azienda Speciale di Sistemazione Montana della Provincia Autonoma di Trento, che ha esportato know-how anche in Venezuela, in occasione delle disastrose alluvioni (colate detritiche) di qualche anno fa.

54 BRIGLIE TRADIZIONALI Le tradizionali briglie di contenimento sono delle opere d ingegno, generalmente in cemento armato, spesso con paramento a valle in pietra del luogo, trattengono molto materiale e lasciano passare poco materiale in sospensione nell acqua. sono dei manufatti che costruiti trasversalmente alla direzione del corso d'acqua hanno lo scopo di: limitare la velocità dell'acqua diminuendo la pendenza dell'asse, trattenere il materiale di erosione, limitare l'erosione di fondo e laterale, consolidare con le spalle le sponde laterali.

55 Gli elementi di una briglia sono: le spalle di sponda, la briglia vera e propria costituita da due ali, le feritoie per l'acqua, la gaveta antierosione.

56 BRIGLIE FILTRANTI Le briglie filtranti sono delle opere d ingegno, generalmente in cemento armato, spesso in ferro, che come le briglie di contenimento servono a consolidare i versanti vallivi ed a ridurre la pendenza dell alveo, dando una velocità ideale all acqua. Permettono di selezionare i materiali portati a valle dai torrenti, fermando i materiali di dimensioni maggiori e lasciando filtrare i materiali più fini. Hanno il vantaggio di lasciare passare i materiali più fini, consentendo il mantenimento dell alveo dei fiumi di valle (evitano lo scalzamento delle fondamenta dei ponti e degli argini dei fiumi) e consentono la formazione degli arenili marini. Hanno indubbi vantaggi in certe situazioni, come quelle dei torrenti che danno origine a colate detritiche (debris-flow), costano e richiedono interventi in fase di esercizio per togliere i materiali fermati (alberi e massi di grosse dimensioni.

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58 CLASSIFICAZIONE DELLE OPERE DI SISTEMAZIONE FLUVIALE OPERE PER L AUMENTO DELLA PORTATA CONVOGLIABILE Argini OPERE PER LA RIDUZIONE DELLA PORTATA. 2 Serbatoi di piena Casse di espansione Canali scolmatori OPERE DI REGIMAZIONE DELLA FALDA Canali di bonifica OPERE DI CONTROLLO DEL TRASPORTO SOLIDO Sistemazioni con briglie di trattenuta Piazze di deposito Cunettoni

59 OPERE DI DIFESA DALL EROSIONE Sistemazioni a gradinata Briglie di consolidamento, Soglie Repellenti Opere spondali di sostegno Murature: pietrame a secco, terre rinforzate. Palificata viva spondale Rivestimenti con materiali inerti, materiali vivi Presidi al piede OPERE DI DIFESA DALLE COLATE DI DETRITO E DI FANGO Strutture di intercettazione Strutture aperte, Strutture chiuse Strutture di diversione

60 Argini Gli argini sono costituiti da rilevati artificiali in terra con funzione di tenuta d'acqua, di altezza generalmente inferiore ai 10/12 m, che si realizzano specialmente nel bacino inferiore di corsi d'acqua, allo scopo di contenere le acque di piena, e preservare da inondazioni le aree poste lateralmente.

61 La rotta di un argine è un evento che può avere conseguenze catastrofiche e può avvenire in vari modi, tra i quali il meccanismo principale (60-70 % dei casi) è quello del sormonto. Il sifonamento attraverso l'argine invece rappresenta circa il 20% delle rotture; queste rotture si prevengono rafforzando l'argine od impedendo la filtrazione dell'acqua attraverso e sotto l'argine con diaframmi in argilla o calcestruzzo. La rottura degli argini può avvenire anche per scorrimento sulla base. Infine può accadere che l'argine sia intaccato dall'erosione; in tali casi è opportuno intervenire realizzando dei rivestimenti protettivi con tecniche diverse a seconda della velocità della corrente.

62 OPERE PER LA RIDUZIONE DELLA PORTATA Le portate d'acqua che defluiscono in un fiume possono costituire una risorsa importante, ma al tempo stesso, se eccessive, possono procurare gravi danni. Le opere per lo sfruttamento delle risorse idriche generalmente influiscono sul regime delle portate e possono diventare un importante strumento di regolazione. Allo stesso modo le opere di riduzione delle portate, se opportunamente progettate, possono divenire un occasione di sfruttamento delle risorse idriche, ad esempio a scopo idroelettrico o irriguo.

63 La riduzione delle portate può ottenersi con: Serbatoi di piena, nella parte medio alta del bacini, ottenuti generalmente ricorrendo alla costruzione di piccole dighe; casse di espansione, nella parte medio bassa, sono veri e propri invasi posti sull'asta principale o su un suo affluente; scolmatori come per la galleria Adige-Garda Serbatoio Cassa di espansione

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65 Opere di regimazione della falda L'attività umana o semplicemente la presenza di insediamenti comportano, in genere, consumi di acqua che generalmente deriva da pozzi. Le acque sotterranee sono la principale fonte di approvvigionamento per usi idropotabili e devono essere adeguatamente difese sia qualitativamente dagli inquinamenti, sia quantitativamente favorendo l'infiltrazione nel sottosuolo (garanzia di deflussi di magra nei corsi d'acqua, campi di infiltrazione). Al contrario, in certe zone di pianura a debole pendenza o con difficoltà di drenaggio, la falda deve essere depressa mediante canali di bonifica che recapitano in vasche da cui impianti di idrovore provvedono al sollevamento per l'immissione nei corsi d'acqua naturali.

66 Canali di bonifica Col nome generico di bonifica si indica il complesso di quei lavori che si eseguono allo scopo di rendere coltivabili e salubri vaste aree altrimenti improduttive e malsane a causa di scarso drenaggio e conseguente ristagno delle acque. Ci sono due modi per eseguire le bonifiche: per prosciugamento; per colmata La bonifica si fa per prosciugamento, quando si raccolgono le acque di cui il terreno è imbevuto o coperto, e si recapitano entro un alveo naturale (fiume, laguna, mare) cui si dà il nome di recipiente o ricevente.

67 La bonifica si fa per colmata quando, per mezzo dei depositi alluvionali di acque limose deviate da un corso d'acqua naturale, si rialza la superficie del suolo depresso e paludoso, in modo da rendere possibile il drenaggio e la sistemazione. I canali dei sistemi di bonifica si estendono su aree molto vaste e, a causa della morfologia pianeggiante delle zone in cui di sviluppano, il loro tracciato deve essere accuratamente studiato in relazione alle relative condizioni di pendenza, ed al punto di sbocco dei singoli canali nei canali maggiori, e del collettore principale nell'alveo ricevente.

68 OPERE DI CONTROLLO DEL TRASPORTO SOLIDO Il controllo del trasporto solido è un problema che si presenta principalmente nei corsi d'acqua di montagna; questi generalmente sono alimentati da bacini caratterizzati da un rilievo geologicamente giovane, in evoluzione, e quindi interessato dalla presenza più o meno diffusa di fenomeni erosivi. l corsi d'acqua di montagna vengono distinti generalmente in: torrenti di erosione; torrenti di trasporto. I primi hanno capacità di trasporto maggiore rispetto al tasso di alimentazione di materiale eroso proveniente dal bacino e pertanto saturano la capacità di trasporto residua con materiale eroso lungo l'alveo; i secondi, invece, si limitano a trasportare il materiale eroso proveniente dalla superficie del bacino senza avere la capacità di prenderne in carico dal fondo e dalle sponde dell'alveo.

69 In certi casi, localmente, il volume di trasporto solido in eccesso viene depositato lungo l'alveo e può essere causa di esondazione o di ostacolo al deflusso delle acque. In quest'ultimo caso le conseguenze possono essere pericolose per la stabilità delle sponde e dei versanti che possono venire scalzati dalla corrente costretta a deviare rispetto al corso naturale. L'eccesso di trasporto solido inoltre può dar luogo ad accumuli negli alvei di materiale che può successivamente mobilizzarsi in forma di colate detritiche caratterizzate da elevata capacità distruttiva. Le soluzioni a problemi di eccesso di trasporto solido possono essere di due tipi: interventi di tipo attivo: vengono realizzati direttamente sui versanti combinando quelli di carattere intensivo con quelli estensivi (stabilizzazione di frane e controllo dell'erosione); interventi di tipo passivo: si effettuano lungo il corso d'acqua allo scopo di intercettare il materiale trasportato prima che possa venire depositato in maniera incontrollata causando danni.

70 Gli interventi di tipo passivo sono costituiti dalle cosiddette briglie di trattenuta e dalle piazze di deposito. Le briglie di trattenuta, sono opere trasversali che intercettano il trasporto solido ed il materiale flottante in maniera pianificata ed in luoghi dove periodicamente sia possibile asportare i sedimenti. Le piazze di deposito, spesso posizionate sulla conoide o prima di essa, hanno il compito di provocare la deposizione preferenziale del materiale in aree sufficientemente vaste e pianeggianti, lontane dai punti sensibili. Entrambi i sistemi descritti sopra, presuppongono che sia programmata un'attenta manutenzione poiché tali opere riempiendosi di depositi alluvionali divengono inefficaci ed anzi possono risultare pericolose.

71 Piazze di deposito Questo dispositivo si presta ad arrestare il movimento verso valle dei materiali solidi, lapidei e vegetali, trasportati anche sotto forma di colate detritiche o fangose. Si tratta di aree a bassa pendenza ricavate in tratti in cui la sezione del corso d'acqua si allarga: la diminuzione di velocità della corrente provoca il deposito del materiale trasportato o l'arresto delle colate detritiche. Se non è disponibile una varice naturale è possibile ricavare il bacino di accumulo del materiale solido scavando o realizzando degli argini di contenimento. A valle della piazza di deposito si pone una struttura trasversale con funzione di trattenuta: una briglia a fessura o a pettine; la configurazione così realizzata consente il passaggio dell'acqua e dei sedimenti più fini in condizioni di deflusso normali, mentre impedisce il transito dei materiali più grossolani e delle colate in occasione degli eventi estremi.

72 Esempio di piazza di deposito

73 CUNETTONI Si tratta di un opera utilizzata nella sistemazione dei torrenti; può essere impiegata sia nei torrenti di trasporto che in quelli in scavo, ma principalmente trova applicazione nel primo caso e nei settori di conoide. Col termine cunettone, si indica un alveo artificiale sufficientemente regolare, protetto con pietrame legato con malta o altro materiale che non venga eroso dalla corrente. La protezione impedisce l'erosione dell'alveo ed al tempo stesso diminuisce la scabrezza causando un aumento della velocità della corrente che impedisce la deposizione di sedimenti. In tal modo la diminuzione di scabrezza può compensare gli effetti dovuti alla diminuzione di pendenza.

74 Questo tipo di sistemazione ha un impatto piuttosto pesante sia dal punto di vista ambientale (cementazione di fondo e sponde), che idraulico (riduzione del tempo di corrivazione) per tali ragioni deve essere riservata ai tratti ove sia strettamente necessaria, e cioè: nell'attraversamento dei centri abitati; in corrispondenza del cono di deiezione. Costruzione del cunettone sul conoide di Ravina

75 OPERE DI DIFESA DALL EROSIONE Le opere di difesa dall'erosione in un tratto di un corso d'acqua si rendono necessarie in tutti quei casi in cui la velocità della corrente sia sufficientemente elevata da riuscire ad asportare materiale dal fondo e dalle sponde e la capacità di trasporto non sia già saturata dai sedimenti in carico alla corrente. In questi casi l'approccio alla difesa dall'erosione può essere di due tipi diversi: diminuzione della velocità della corrente con sistemazioni a gradinata con briglie e soglie, repellenti; protezione meccanica delle sponde e del fondo con materiali artificiali o naturali, con la possibilità di combinare materiali vivi ed inerti, muri di sponda, rivestimenti e presidi al piede.

76 La sistemazione a gradinata si attua allorché si intende correggere il profilo longitudinale di un torrente allo scopo di ridurre la pendenza mediante opere trasversali: Scopo delle opere trasversali è la creazione di punti fissi lungo il profilo dell'alveo a cui, pertanto, viene data una configurazione pressoché definitiva. La sistemazione a gradinata si ottiene attraverso una serie di briglie costruite con materiali e tecniche diverse.

77 Le soglie sono, a differenza delle briglie, opere trasversali non sporgenti con lo scopo primario di fissare nella sezione considerata il fondo dell'alveo circa alla stessa quota dell'alveo naturale. Le soglie possono essere impiegate sia nelle sistemazioni a gradinate che isolatamente, e trovano applicazione oltre che nelle correzioni dei torrenti nella stabilizzazione del fondo dell'alveo dei fiumi di pianura. Le soglie vengono utilizzate anche isolatamente per controllare localmente la quota di fondo di un corso d'acqua Sistemazione a gradinata con soglie di fondo nel conoide di un torrente.

78 Repellenti I repellenti o pennelli hanno la funzione di favorire la sedimentazione del materiale a ridosso della sponda e mantenere la corrente al centro della sezione. Sono strutture trasversali all'asse del corso d'acqua che, adeguatamente immorsate nella sponda, si protendono verso il centro dell'alveo interferendo con la corrente. I pennelli che possono essere realizzati in pietrame da scogliera, in gabbioni, in opere miste di sasso e vegetali, sono delle strutture prismatiche poste trasversalmente alla sponda con l'asse maggiore inclinato nella direzione della corrente, ortogonale alla sponda o inclinato controcorrente. Queste opere vengono impiegate nei corsi d'acqua nei quali è necessario deviare il flusso della corrente o modificare la sezione dell'alveo al fine di: allontanare la corrente da sponde in erosione; stabilizzare la morfologia fluviale evitando divagazioni; rendere stabili le zone di confluenza dei corsi d'acqua.

79 I pennelli producono una riduzione della velocità dell'acqua ed un rimescolamento che consentono la deposizione di materiale solido; per tale ragione un'altra applicazione diffusa consiste nella ricostruzione di linee di sponda di fiumi e ruscelli. La costruzione di queste strutture deve essere, per quanto possibile, realizzata su entrambe le sponde per evitare dissimmetrie nella corrente con danni alla sponda non protetta eccetto nei casi ove la costruzione di uno o più pennelli ha lo scopo di favorire il deposito di materiali per richiudere una erosione di sponda.

80 I pennelli dal punto di vista ambientale offrono vari vantaggi soprattutto se realizzati con sistemi combinati o permeabili alla vegetazione. La presenza di queste strutture consente di creare zone caratterizzate da differenti valori di energia della corrente; in tal modo è possibile creare habitat con caratteristiche diverse e favorire lo sviluppo della biodiversità.

81 Opere spondali di sostegno Sono opere che svolgono la funzione di stabilizzare le sponde dei corsi d'acqua sia rispetto a fenomeni di instabilità gravitativa sia nei confronti dell'azione idrodinamica della corrente. Sistemazione spondale con muratura di massi ciclopici. I blocchi calcarei di grandi dimensioni sono squadrati per facilitarne la sistemazione e vengono movimentati con gli escavatori idraulici.

82 Terra rinforzata realizzata lungo una sponda di un piccolo torrente in ambiente alpino. Il paramento è rivestito con geostuoia tridimensionale in polipropilene e può venire rinverdito con una idrosemina a spessore La terra rinforzata illustrata nella foto precedente, ripresa da un altro punto di vista dopo il rinverdimento

83 Palificata viva spondale Si tratta di piccole opere di sostegno a gravità costituite da un'incastellatura di tronchi disposti in modo da formare cassoni. Le camere interne della struttura vengono riempite con terreno e pietrame (nella parte sotto il livello medio dell'acqua) e vi si inseriscono fascine e talee di salice. Il pietrame e le fascine posti a chiudere le camere della struttura verso l'esterno proteggono la struttura dagli svuotamenti. Poiché il legno col tempo si deteriora è necessario che le talee e le fascine inserite nella struttura siano vive e radichino in profondità, così da sostituirsi al legname nella funzione di sostegno e consolidamento della scarpata. L'approfondimento delle talee, in ambiente mediterraneo, inoltre è importante per garantire l'attecchimento delle piante che altrimenti soffrirebbero per le condizioni di aridità.

84 Il consolidamento della scarpata è immediato. La struttura a camere sovrapposte funge anche da microhabitat (riparo e tane per piccoli animali e pesci). L'impatto visivo è immediatamente gradevole grazie all'uso di materiali naturali; nel tempo la struttura verrà completamente obliterata dalla vegetazione.

85 Rivestimenti Sono strutture per la protezione dall'erosione che non esercitano alcuna funzione di sostegno; caratterizzate dall'avere uno spessore trascurabile rispetto alle altre due dimensioni possono essere permeabili o impermeabili, rigide, flessibili o realizzate con materiali sciolti. Queste opere richiedono una progettazione attenta alle condizioni idrodinamiche in quanto queste, se sottostimate, possono determinare sollecitazioni eccessive sulla struttura, in grado di danneggiarla, e processi di escavazione che possono causarne lo scalzamento o aggiramento. I rivestimenti vengono utilizzati sia sulle sponde che sul fondo degli alvei ed hanno un influenza sul regime della corrente che è essenzialmente legata alla variazione della scabrezza in misura che dipende dal materiale di cui sono costituiti. Dal punto di vista ambientale possono avere un impatto significativo per le modifiche che possono apportare alla permeabilità all'acqua ed alla vegetazione e per i cambiamenti che determinano negli habitat sia acquatici che terrestri.

86 Scogliera in blocchi calcarei piantata con talee di salice. I salici messi a dimora durante la costruzione hanno attecchito senza problemi e stanno coprendo la scogliera. Lo schema mostra la disposizione della ramaglia su una sponda. Al piede sono stati posati dei blocchi per proteggere il rivestimento nel punto più critico. Sono ben visibili gli astoni correnti che vengono usati per fissare la ramaglia e mantenerla aderente alla sponda.

87 Presidi al piede I presidi al piede sono opere di altezza limitata, costruite a difesa del piede di sponde di piccoli corsi d'acqua e canali. Queste strutture vengono realizzate in corrispondenza di un punto particolarmente importante per la stabilità della sponda: il piede infatti è il punto in cui si concentrano gli sforzi di taglio nel terreno è la fascia soggetta ai maggiori valori di sforzi tangenziali dovuti alla corrente ed è la zona sommersa e/o soggetta ai cicli di imbibizione e disseccamento. Per tali ragioni spesso i fenomeni di instabilità si originano in corrispondenza del piede e poi si estendono al resto della scarpata; il presidio al piede pertanto è un intervento molto efficace sia breve che a lungo termine, i cui benefici si estendono a tutta la sponda, e per le sue dimensioni contenute comporta un basso impatto ambientale.

88 Le fascine poste dietro la palificata, debbono impedire l'erosione da parte dell'acqua tra un palo e l'altro, ma debbono essere anche dotate di capacita vegetativa per attecchire e consolidare permanentemente la struttura. I salici della palificata hanno attecchito, nel giro di pochi mesi la sponda sarà rivegetata e si creeranno condizioni favorevoli per l'insediamento della fauna sia acquatica che terrestre.

89 OPERE DI DIFESA DALLE COLATE DI DETRITO E DI FANGO Le caratteristiche geologiche ed orografiche del nostro Paese rendono il nostro territorio particolarmente suscettibile alle colate di detrito di fango. Questi fenomeni estremamente pericolosi consistono in un movimento di massa di miscele di acqua e particelle solide caratterizzate da una elevata densità e da un regime diverso da quello delle correnti d'acqua. Questi fenomeni sono molto insidiosi per la rapidità con cui evolvono e per la capacità di aumentare di volume auto alimentandosi lungo il percorso. Altro elemento che rende particolarmente pericolose è la loro capacità di muoversi sia all'interno che al di fuori degli alvei dei corsi d'acqua, creandosi addirittura delle arginature, laddove non esistano, all'interno delle quali si muovono per ondate successive.

90 La strategia di difesa dalle colate si basa su due categorie di interventi: interventi di tipo attivo: impediscono l'innesco delle colate agendo sui fattori predisponenti. A tale scopo vengono impiegate: le briglie di trattenuta, che impediscono il sovralluvionamento degli alvei e consentono l'asportazione del materiale in eccesso che si accumula a ridosso delle opere stesse; le sistemazioni a gradinata che diminuiscono la pendenza dell'alveo; si opera sui versanti per stabilizzarli e diminuire così gli apporti solidi agli alvei; interventi di tipo passivo: opere che arrestano o deviano la colata impedendo che possa provocare danni quali piazze di deposito, strutture di intercettazione, strutture di diversione.

91 La foto mostra l'associazione di sistemi di difesa dalle colate detritiche di tipo passivo e attivo. Il muro di sponda e la palificata a parete doppia, hanno la funzione di proteggere dall'erosione e stabilizzare il versante, limitando l'apporto di materiale solido. La struttura di intercettazione aperta impedisce la propagazione delle colate.

92 Nella foto è mostrato un rilevato di diversione in fase di costruzione (Messigny (AO), a monte di un gruppo di case. Struttura aperta costituita da soli contrafforti per il contenimento di materiali di grandi dimensioni.